一种用于深冷容器绝热材料与氧气相容的试验装置的制作方法

本实用新型涉及非金属材料领域，是一种针对非金属材料在氧气环境中加温加压以测试其自燃温度及使用压力的试验装置。

背景技术：

目前国内针对深冷容器用材料的标准GB/T 31480《深冷容器用高真空多层绝热材料》、GB/T 31481《深冷容器用材料与气体的相容性判定导则》已发布实施，但针对深冷容器用绝热材料与氧的相容性试验装置并不成熟，然而，现阶段在深冷容器的使用过程中，经常发生材料与氧气不相容的情况而发生事故的情况，所以，我们2014年开始对深冷容器用绝热材料与氧相容性的试验装置进行研究与研发，弥补了绝热材料在纯氧条件、高温、高压下的反应情况。

技术实现要素：

本实用新型提供一种用于深冷容器绝热材料与氧气相容的试验装置，少量的试验材料在加压氧气中进行缓慢加热。连续地记录压力和温度的变化，根据温度和压力的突然上升来判断材料的自燃点。弥补了绝热材料在纯氧条件、高温、高压下的反应情况。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

一种用于深冷容器绝热材料与氧气相容的试验装置，包括防护外罩，该防护外罩中间安装自燃反应腔，自燃反应腔外壁缠绕保温材料，自燃反应腔与外壁保温材料之间设置电加热元件，自燃反应腔与上端盖之间固定连接，上端盖上设置压力传感器、超压排气孔、供氧系统进气孔、温度传感器；而且防护外罩端盖和主体采用快开门式连接方式。

所述自燃反应腔上端盖上的超压排气孔的连接管路上加装安全阀。

所述安全阀旁路上加装高压背压阀。

所述供氧系统上依次安装高压减压阀、调节阀及精密压力表。

本实用新型将少量的试验材料在加压氧气中进行缓慢加热。连续地记录压力和温度的变化，根据温度和压力的突然上升来判断材料的自燃点。弥补了绝热材料在纯氧条件、高温、高压下的反应情况。可进行自燃温度在200℃～400℃之间，压力在0.3MPa～34.5MPa之间的深冷容器用绝热材料自燃试验。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的装置流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进一步说明。

参照图1，一种用于深冷容器绝热材料与氧气相容的试验装置，该试验装置包括防护外罩1，该防护外罩1中间安装自燃反应腔3，反应腔外壁缠绕保温材料2，自燃反应腔3与外壁保温材料2之间设置电加热元件6，自燃反应腔3与上端盖7之间固定连接，上端盖7上设置压力传感器5的信号孔8、超压排气孔9、氧气系统进气孔10、温度传感器4的信号孔11；而且防护外罩1端盖和主体采用快开门式连接方式。快开门式连接，是指进出端盖和主体间带有相互嵌套的快速密封锁紧装置，当快开门达到预定关闭部位，方能升压运行；当内部压力完全释放，方能打开快开门。

所述自燃反应腔上端盖7上的超压排气孔9的连接管路上加装安全阀E。当压力超过装置设定压力值时，安全阀E开启，排放压力，使反应装置的压力保持在设定压力之内。

所述安全阀E旁路上加装高压背压阀F。其主要作用是与安全阀E形成互补，若安全阀E出现故障，已达到额定压力时未排放，则高压背压阀F可及时将自燃反应腔中的压力排放，也起到安全泄放的作用。

所述自燃反应腔3设置温度传感器4及压力传感器5，温度传感器4与压力传感器5均安装在自燃反应腔3的内壁，信号由信号孔11及信号孔8传出，以控制自燃反应腔3内的温度和压力。

供氧系统A上依次要安装高压减压阀B、调节阀C及精密压力表D；该减压阀B将供气气瓶中提供的高压氧气减压输送至反应装置G，调节阀C主要用于调节输送氧气量的大小）、精密压力表D主要用于监测管路中的压力，保证管路不超压运行。

本实用新型的流程参见图2，该试验装置中的自燃反应腔中放置少量的非金属材料，由供氧系统A不断的提供氧气，自燃反应腔3内的压力不断升高，电加热元件6不断加热自燃反应腔3，直到材料自燃或达到所需试验压力后，系统停止工作。

本实用新型所指材料主要为真空绝热深冷压力容器用多层绝热材料，该种材料主要由玻璃纤维纸、玻璃纤维布、化学纤维纸、合成纤维网作为间隔材料，以铝箔、镀铝聚酯薄膜作为反射屏的一种组合材料。本实用新型在使用过程中为了使其中这些材料与氧接触时避免被点燃的风险，确定材料在与氧接触环境中的最佳使用温度的一种试验装置。

本实用新型测试要求（1）非金属试件被分割成6块。每次试验中试件的总质量不少于60mg。（2）加热元件的加热方式的升温速率一般不超过20℃/min。（3）温度监测器在套管中，安放在靠近试件的位置，通过连通记录仪来监测温度变化。温度监测和记录的精度应不低于±2℃。（4）压力传感器显示压力也进行监测和记录，其精度应不低于±0.2MPa。试验设备，特别是自燃反应腔，能承受剧烈反应（爆炸）所产生的压力。（5）试验用气体从氧气进口通入的氧纯度应不低于99.5%，自燃反应腔内碳氢化合物的含量应小于10mL/m3。

本实用新型测试过程：将自燃反应腔的气体吹扫干净后，密闭反应腔。然后，以较小的初始压力从供氧管路通入氧气，使其点燃时的压力不小于12.0MPa。调整电加热元件6的功率使升温速率控制在20℃/min左右，同时连续的记录温度传感器4中显示的温度和压力传感器5显示的压力值，直到试样发生自燃，或者达到400℃。

燃烧反应发生时，温度和压力会发生突然上升。

通过记录仪上显示的温度和压力值，来确定自燃温度、自燃瞬间的温度增量、自燃瞬间的压力增量。根据自燃温度的不同，可以对材料进行分类、选用。在此过程中，温度的增量与压力的增量大小都反应了自燃反应腔内燃烧的剧烈程度。