一种向静态高温高压容器中注氢的装置

1.本实用新型涉及注氢装置技术领域，尤其涉及一种向静态高温高压容器中注氢的装置。


背景技术：

2.在针对材料腐蚀行为的研究中，常用的测试方法为静态高压釜浸泡腐蚀试验，即将材料浸泡入静态的高温高压工质环境中，定期取样进行相关的分析表征。这种研究方法简单高效、节约成本，但存在工质环境监测、控制难度较大的问题，特别是在核材料腐蚀行为研究中，通常需要控制试验的高温高压水环境中的氢气浓度，而传统静态釜由于没有氢气的透过装置，无法实现对氢气的监控，因此这类注氢试验往往需要更复杂、昂贵的动态循环系统才能实现。
3.目前市面上已有的透氢、渗氢装置多用于制氢、氢气纯化、气体分离等领域。公开号为cn104163399a的中国发明专利公开了一种透氧膜、透氢膜交替分解水制取氢气的装置，蒸汽通路由透氧膜内管道和透氢膜内管道交替连接而成，透氢腔室中的氢分压和透氧腔室中的氧分压均低于0.1atm。现有技术多数用于高温环境，但一般而言装置耐压性能较差，透氢膜两侧的许用压差较小，这类装置难以应用于高温高压容器的氢分压测量与控制中。
4.因此，本领域的技术人员致力于开发一种向静态高温高压容器内注氢的装置，解决传统高温高压容器难以控氢的问题，实现主动注氢、控制高压容器中的氢含量，也可以被动测氢、监测容器中的氢分压。


技术实现要素：

5.有鉴于现有技术上的缺陷，本实用新型所要解决的技术问题是如何提供一种向静态高温高压容器内注氢的装置，解决传统高温高压容器难以控氢的问题。
6.为实现上述目的，本实用新型提供了一种向静态高温高压容器中注氢的装置，其特征在于，包括高压容器侧阀体、钯银合金片、紫铜卡环、烧结不锈钢过滤片、低压氢气侧阀体；所述高压容器侧阀体和所述低压氢气侧阀体通过螺纹连接，并将所述钯银合金片和所述紫铜卡环压紧，所述烧结不锈钢过滤片置于所述紫铜卡环内。
7.进一步地，所述高压容器侧阀体和所述低压氢气侧阀体的材质为316不锈钢。
8.进一步地，所述高压容器侧阀体的螺纹为内螺纹，所述低压氢气侧阀体的螺纹为外螺纹。
9.进一步地，所述高压容器侧阀体和所述低压氢气侧阀体与外部管道的接头形式为卡套接头或焊接接头。
10.进一步地，所述钯银合金片的厚度为0.3
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0.5mm。
11.进一步地，所述紫铜卡环的材质为紫铜。
12.进一步地，所述烧结不锈钢过滤片使用316合金粉末烧结制成。
13.进一步地，所述烧结不锈钢过滤片的空隙直径为1μm。
14.进一步地，所述烧结不锈钢过滤片的直径与所述紫铜卡环的内径相同。
15.进一步地，所述注氢装置两侧的压差最高为18mpa。
16.本实用新型至少具有如下有益技术效果：
17.1、本实用新型提供的向静态高温高压容器内注氢的装置，能够实现高温高压静态容器中的氢气分压测量与控制。
18.2、本实用新型提供的向静态高温高压容器内注氢的装置，装置本体耐受温度高，许用压差大。
19.3、本实用新型提供的向静态高温高压容器内注氢的装置，结构简单，安装和使用较为方便，整体成本较低。
20.以下将结合附图对本实用新型的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本实用新型的目的、特征和效果。
附图说明
21.图1是本实用新型的一个较佳实施例的结构示意图；
22.图2是本实用新型的一个较佳实施例的安装示意图。
23.其中，1
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高压容器侧阀体，2
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钯银合金片，3
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紫铜卡环，4
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烧结不锈钢过滤片，5
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低压氢气侧阀体，6
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高温高压容器，7
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高压容器侧管道，8
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注氢装置本体，9
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低压氢气侧管道。
具体实施方式
24.以下参考说明书附图介绍本实用新型的多个优选实施例，使其技术内容更加清楚和便于理解。本实用新型可以通过许多不同形式的实施例来得以体现，本实用新型的保护范围并非仅限于文中提到的实施例。
25.在附图中，结构相同的部件以相同数字标号表示，各处结构或功能相似的组件以相似数字标号表示。附图所示的每一组件的尺寸和厚度是任意示出的，本实用新型并没有限定每个组件的尺寸和厚度。为了使图示更清晰，附图中有些地方适当夸大了部件的厚度。
26.如图1所示，本实施例公开了一种向静态高温高压容器内注氢的装置，包括高压容器侧阀体1、钯银合金片2、紫铜卡环3、烧结不锈钢过滤片4、低压氢气侧阀体5。
27.高压容器侧阀体1和低压氢气侧阀体5的材质为316不锈钢，高压容器侧阀体1带内螺纹，低压氢气侧阀体5带外螺纹。高压容器侧阀体1和低压氢气侧阀体5通过螺纹连接，拧紧螺纹时，将钯银合金片2和紫铜卡环3压紧。高压容器侧阀体1和低压氢气侧阀体5使用卡套接头或者焊接接头与外部管道连接。
28.钯银合金片的厚度为0.3
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0.5mm，钯银合金片2的一侧与高压容器侧阀体1压紧，实现高压侧的密封，另一侧与紫铜卡环3压紧，实现低压氢气侧的密封。
29.紫铜卡环3使用紫铜加工，与钯银合金片2和低压氢气侧阀体5之间压紧接触，实现低压侧的密封。
30.烧结不锈钢过滤片4使用316合金粉末烧结制成，空隙直径1μm左右，直径与紫铜卡环3的内径相同，厚度略小于紫铜卡环3的厚度。烧结不锈钢过滤片4置于紫铜卡环3内，压紧后实现紫铜卡环3和烧结不锈钢过滤片4之间的固定，同时烧结不锈钢过滤片4作为钯银合
金片2的结构支撑，可以有效防止钯银合金片2在较高的工作压差下发生破裂。
31.本实施例的注氢装置，主要工作原理在于钯银合金对氢气的选择性透过，使装置两侧的氢气压力平衡。注氢装置的功能主要有两种，第一种功能为氢气分压监测功能，将注氢装置安装于高温高压容器的支管上，将低压侧连接一密闭容器，抽真空后连接压力传感器，利用装置的氢气选择透过性，使高温高压容器内的氢气能够渗入低压侧的真空容器中，平衡后两侧氢气分压相同，从压力传感器上读出高温高压容器中的氢气分压。第二种功能是向静态高温高压容器中注入氢气，将装置安装于静态高温高压容器的支管上，将低压侧抽真空，并连接到可调压力的高纯氢气源上，由于装置的氢气选择透过性，可以实现两侧的氢气分压平衡；氢气由纯氢气源侧穿过阀体进入高温高压容器，从而实现向静态高温高压容器中注氢。
32.本实施例的注氢装置，可以在较高的温度和压差条件下使用。由不锈钢构成的装置结构件许用温度可达400℃，阀体耐压最高可达25mpa，在使用烧结不锈钢过滤片作为钯银合金的支撑结构后，阀体两侧压差最高可达18mpa。钯银合金的最佳透氢温度一般在300
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500℃，因此注氢装置可在钯银合金的最佳透氢温度条件下工作，实现高效注氢。
33.如图2所示的本实用新型的一个较佳实施例的安装示意图中，注氢装置本体8的高压侧与与高压容器侧管道7连接，接头形式为卡套或焊接；高压容器侧管道7与高温高压容器6连接，连接形式为焊接或贯穿接头，保证运行过程中不发生破损或漏气。注氢装置本体8的低压侧与低压氢气侧管道9连接，接头形式为卡套或焊接，满足低压氢气不泄露即可。低压氢气侧管道9另一端连接到氢气源或压力表，即可实现氢气分压控制或氢气分压测量。
34.本实用新型的另一个较佳实施例中，将注氢装置安装在静态高温高压釜的支管上，通过对釜体加热至320℃，实现釜内压力达到12.5mpa，即可用以模拟反应堆一回路水质工况；将注氢装置的低压侧连接到一2bar的稳定氢气源上，通过保持氢气供应，使容器内水中氢分压达到2bar，实现模拟反应堆一回路水质试验中对水体含氢的技术要求。
35.本实用新型的向静态高温高压容器内注氢的装置，通过钯银合金对氢气的选择透过性能，使用较低压力的纯氢气控制静态高温高压容器中的氢气分压，能够实现高温高压静态容器中的氢气分压测量与控制，且装置本体耐受温度高，许用压差大，安装和使用较为方便，具有良好的技术效果。
36.以上详细描述了本实用新型的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本实用新型的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本实用新型的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。