本發(fā)明涉及一種實(shí)驗(yàn)設(shè)備，特別是涉及一種實(shí)際服役氫環(huán)境下金屬管材的氫滲透實(shí)驗(yàn)裝置及實(shí)驗(yàn)方法。

背景技術(shù)：

1、氫能儲(chǔ)運(yùn)作為氫能應(yīng)用鏈條中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)備受關(guān)注，將氫氣摻入天然氣管道，利用現(xiàn)有長(zhǎng)輸管道和城市燃?xì)夤芫W(wǎng)體系進(jìn)行遠(yuǎn)距離輸送、末梢供給或動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)，是解決氫能分布式發(fā)展和低成本儲(chǔ)運(yùn)的重要技術(shù)途徑。隨著管道輸氫的大規(guī)模應(yīng)用，在服役環(huán)境下的管材氫損傷風(fēng)險(xiǎn)逐漸引起重視。近年來(lái)國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)管線鋼的氫損傷規(guī)律開展了大量的研究工作。

2、目前氣相氫滲透裝置多為在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)操作的小規(guī)格裝置，一定程度上模擬了氣相環(huán)境下的氫滲透規(guī)律，但是與實(shí)際服役環(huán)境下的管線鋼的狀態(tài)尚存在一定差異，影響氫滲透試驗(yàn)結(jié)果。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種能夠更準(zhǔn)確地模擬實(shí)際工況下管線鋼的氫滲透規(guī)律，試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確度更高的實(shí)際服役氫環(huán)境下金屬管材的氫滲透實(shí)驗(yàn)裝置及實(shí)驗(yàn)方法。

2、為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本申請(qǐng)?zhí)峁┝巳缦录夹g(shù)方案：

3、本發(fā)明一種實(shí)際服役氫環(huán)境下金屬管材的氫滲透實(shí)驗(yàn)裝置，包括液相空間、氣相空間、金屬管材試樣、電化學(xué)工作站檢測(cè)設(shè)備及腐蝕監(jiān)測(cè)設(shè)備，所述液相空間位于所述氣相空間上方，所述液相空間為封閉腔體，所述液相空間內(nèi)填充有氫滲透液，所述氣相空間包括氫氣管路、管路連接頭，所述氫氣管路為試驗(yàn)平臺(tái)服役管道，所述氫氣管路連接氫氣氣源，所述氫氣管路內(nèi)的氣體處于流動(dòng)狀態(tài)，所述管路連接頭一端連接于所述氫氣管路側(cè)壁，所述管路連接頭另一端與所述液相空間底部相連接，所述金屬管材試樣夾持于所述管路連接頭與所述液相空間底部之間，所述金屬管材試樣一側(cè)與所述氣相空間內(nèi)的氫氣接觸，所述金屬管材試樣另一側(cè)與所述液相空間內(nèi)的氫滲透液接觸，所述液相空間內(nèi)設(shè)置有參比電極、輔助陽(yáng)極，所述參比電極、所述輔助陽(yáng)極一端與所述氫滲透液連接，所述參比電極另一端、所述輔助陽(yáng)極另一端、所述金屬管材試樣另一端均與電化學(xué)工作站檢測(cè)設(shè)備連接，所述參比電極、所述輔助陽(yáng)極、所述金屬管材試樣構(gòu)成三電極體，所述腐蝕監(jiān)測(cè)設(shè)備連接于所述氫氣管路側(cè)壁，所述腐蝕監(jiān)測(cè)設(shè)備用于實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)所述氫氣管路內(nèi)流動(dòng)氣體的腐蝕速率。

4、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明實(shí)際服役氫環(huán)境下金屬管材的氫滲透實(shí)驗(yàn)裝置至少具有以下有益效果：

5、本發(fā)明一種實(shí)際服役氫環(huán)境下金屬管材的氫滲透實(shí)驗(yàn)裝置，由于包括氣相空間、液相空間，氣相空間包括氫氣管路、管路連接頭，氫氣管路為試驗(yàn)平臺(tái)服役管道，氫氣管路連接氫氣氣源，氫氣管路內(nèi)的氣體處于流動(dòng)狀態(tài)，氫氣管路內(nèi)的氣體狀態(tài)和實(shí)際服役環(huán)境下的氫氣管路內(nèi)的氣體流動(dòng)狀態(tài)相同，氫氣管路內(nèi)的氣體和實(shí)際服役環(huán)境下的氣體雜質(zhì)含量相同，因此能夠更準(zhǔn)確地模擬實(shí)際工況下管線鋼的氫滲透規(guī)律，提高試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確度，腐蝕監(jiān)測(cè)設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)管道流動(dòng)氣體的腐蝕速率，精度可達(dá)0.01μm/a，同時(shí)，管路連接頭連接于氫氣管路側(cè)壁，金屬管材試樣夾持于管路連接頭與液相空間之間，因此金屬管材試樣在流動(dòng)的含氫氣體的側(cè)面，和實(shí)際工況下管線鋼的位置相同，進(jìn)一步提高試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確度。

6、下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)際服役氫環(huán)境下金屬管材的氫滲透實(shí)驗(yàn)裝置作進(jìn)一步說(shuō)明。

技術(shù)特征：

1.一種實(shí)際服役氫環(huán)境下金屬管材的氫滲透實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，包括液相空間、氣相空間、金屬管材試樣(21)、電化學(xué)工作站檢測(cè)設(shè)備、腐蝕監(jiān)測(cè)設(shè)備(71)，所述液相空間位于所述氣相空間上方，所述液相空間為封閉腔體，所述液相空間內(nèi)填充有氫滲透液，所述氣相空間包括氫氣管路(11)、管路連接頭(12)，所述氫氣管路(11)為試驗(yàn)平臺(tái)服役管道，所述氫氣管路(11)連接氫氣氣源，所述氫氣管路(11)內(nèi)的氣體處于流動(dòng)狀態(tài)，所述管路連接頭(12)一端連接于所述氫氣管路(11)側(cè)壁，所述管路連接頭(12)另一端與所述液相空間底部相連接，所述金屬管材試樣(21)夾持于所述管路連接頭(12)與所述液相空間底部之間，所述金屬管材試樣(21)一側(cè)與所述氣相空間內(nèi)的氫氣接觸，所述金屬管材試樣(21)另一側(cè)與所述液相空間內(nèi)的氫滲透液接觸，所述液相空間內(nèi)設(shè)置有參比電極(41)、輔助陽(yáng)極(42)，所述參比電極(41)、所述輔助陽(yáng)極(42)一端與所述氫滲透液連接，所述參比電極(41)另一端、所述輔助陽(yáng)極(42)另一端、所述金屬管材試樣(21)另一端均與電化學(xué)工作站檢測(cè)設(shè)備連接，所述參比電極(41)、所述輔助陽(yáng)極(42)、所述金屬管材試樣(21)構(gòu)成三電極體，所述腐蝕監(jiān)測(cè)設(shè)備(71)連接于所述氫氣管路(11)側(cè)壁，所述腐蝕監(jiān)測(cè)設(shè)備(71)用于實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)所述氫氣管路(11)內(nèi)流動(dòng)氣體的腐蝕速率。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實(shí)際服役氫環(huán)境下金屬管材的氫滲透實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，所述液相空間包括底部敞口的管狀體(31)，所述管狀體(31)靠近所述管路連接頭(12)的一端端面上設(shè)置有容納槽(311)，所述容納槽(311)與所述金屬管材試樣(21)相匹配，所述管路連接頭(12)靠近所述液相空間的一端端面上設(shè)置有環(huán)狀凸臺(tái)(121)，所述環(huán)狀凸臺(tái)(121)容置于所述容納槽(311)內(nèi)，所述金屬管材試樣(21)夾持于所述容納槽(311)與所述環(huán)狀凸臺(tái)(121)之間。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的實(shí)際服役氫環(huán)境下金屬管材的氫滲透實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，還包括第一密封裝置(51)、第二密封裝置(52)，所述容納槽(311)與所述金屬管材試樣(21)之間設(shè)置有所述第一密封裝置(51)，所述環(huán)狀凸臺(tái)(121)與所述金屬管材試樣(21)之間設(shè)置有所述第二密封裝置(52)，所述第一密封裝置(51)、所述第二密封裝置(52)采用peek材料。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實(shí)際服役氫環(huán)境下金屬管材的氫滲透實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，還包括支撐板及支撐壓板，所述支撐壓板、所述支撐板均為多孔板，所述支撐壓板、所述支撐板分別設(shè)置于所述金屬管材試樣(21)的兩側(cè)。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的實(shí)際服役氫環(huán)境下金屬管材的氫滲透實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，所述管狀體(31)靠近所述管路連接頭(12)的一端端面上還設(shè)置有滲透孔(312)，所述滲透孔(312)的孔徑小于所述管狀體(31)的內(nèi)徑，所述滲透孔(312)與所述容納槽(311)連通。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的實(shí)際服役氫環(huán)境下金屬管材的氫滲透實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，所述液相空間還包括第一連接法蘭(32)，所述管狀體(31)的遠(yuǎn)離所述管路連接頭(12)的一端端面上設(shè)置有第二連接法蘭(313)，所述第一連接法蘭(32)與所述第二連接法蘭(313)相互連接形成所述封閉腔體。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的實(shí)際服役氫環(huán)境下金屬管材的氫滲透實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，所述管狀體(31)的靠近所述管路連接頭(12)的一端設(shè)置有第三連接法蘭(314)，所述管路連接頭(12)的與所述管狀體(31)相連接的一端設(shè)置有第四連接法蘭(122)，所述管狀體(31)、所述管路連接頭(12)通過(guò)所述第三連接法蘭(314)、所述第四連接法蘭(122)相連接。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實(shí)際服役氫環(huán)境下金屬管材的氫滲透實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，所述氫氣管路(11)上設(shè)置有排氣管(111)，所述排氣管(111)上設(shè)置有出氣閥(112)、安全閥。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的實(shí)際服役氫環(huán)境下金屬管材的氫滲透實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，所述氫氣管路(11)上還設(shè)置有壓力變送器及壓力表記錄儀。

10.根據(jù)權(quán)利要求1-9任一所述的實(shí)際服役氫環(huán)境下金屬管材的氫滲透實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的方法，其特征在于，包括下述步驟：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種實(shí)驗(yàn)設(shè)備及實(shí)驗(yàn)方法，特別是涉及一種實(shí)際服役氫環(huán)境下金屬管材的氫滲透實(shí)驗(yàn)裝置及實(shí)驗(yàn)方法，包括液相空間、氣相空間、金屬管材試樣、電化學(xué)工作站檢測(cè)設(shè)備及腐蝕監(jiān)測(cè)設(shè)備，所述氫氣管路為試驗(yàn)平臺(tái)服役管道，所述氫氣管路連接氫氣氣源，所述氫氣管路內(nèi)的氣體處于流動(dòng)狀態(tài)，所述管路連接頭一端連接于所述氫氣管路側(cè)壁，所述管路連接頭另一端與所述液相空間底部相連接，所述金屬管材試樣夾持于所述管路連接頭與所述液相空間底部之間，所述液相空間內(nèi)設(shè)置有參比電極、輔助陽(yáng)極，所述參比電極、所述輔助陽(yáng)極、所述金屬管材試樣構(gòu)成三電極體。本發(fā)明能夠更準(zhǔn)確地模擬實(shí)際工況下管線鋼的氫滲透規(guī)律，試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確度更高。

技術(shù)研發(fā)人員：張雷,趙茜,邢云穎,黃嘯虎,劉秋鑫,楊芝樂,王竹,岳小琪,杜艷霞
受保護(hù)的技術(shù)使用者：北京科技大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2