一种用于高压氢气气氛下断裂韧性测试装置的制作方法

本发明属于氢气氛围试验装置，特别涉及一种用于高压氢气气氛下断裂韧性测试装置。

背景技术：

1、随着石油资源的日益枯竭以及节能减排的要求，天然气在能源中所占的比重将持续增加，因此推动了煤制天然气的发展。煤制天然气(包括h2、co和co2等)通过管道运输时必须保证其效率和安全。钢材暴露在含有氢气介质的环境中时，氢原子将扩散到钢内部导致钢性能的退化，一般将这只能够现象称之为氢脆。

2、目前在氢气环境中服役的管道多为低级别管线钢，但是随着科学技术的发展，近几年高强度管线钢管应用越来越广，可提高输送压同时降低成本。但是相关研究表明氢损伤的概率随着管线钢强度等级提高而增大。管线钢输送气体时存在的压力波动会加剧氢对管线钢的损伤，管线钢在氢和交变载荷的相互作用下，其微观组织(驻留滑移带、位错、夹杂物、晶界和析出的第二相等)与氢会发生多维度复杂交互作用，造成材料断裂敏感性增加，长期暴露在氢气气氛中，加之由管道内气压变化而产生的低频载荷，材料容易发生疲劳断裂。为保证管道的服役安全，需掌握材料(包括母材、焊缝及其热影响区材料)在该环境下的断裂韧性数据。而在测试环境中，由于在高压氢气中，材料晶格和陷阱中捕获的氢在特定的氢压条件下相对稳定，所以在高压氢气下测试的结果可靠性较高。但是，现有的测试装置无法保证可靠密封，导致测试装置内的氢气压力无法维持在所需水平，并且现有的测试装置内的温度难以准确控制，使得测试结论出现偏差。

技术实现思路

1、为了解决现有技术存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种可控制气压和温度的用于高压氢气气氛下断裂韧性测试装置。

2、本发明所采用的技术方案为：

3、一种用于高压氢气气氛下断裂韧性测试装置，包括上密封盖和下密封盖，上密封盖和下密封盖之间设置有釜体；所述上密封盖和下密封盖之间连接有用于夹持待测件的夹持机构，上密封盖上连通有阀门，下密封盖连接有测温机构；所述上密封盖与下密封盖之间连接有连接机构，釜体外套设有加热套，加热套与连接机构连接。

4、本发明通过在釜体外设置加热套，利用釜体对加热套的内部进行加热，从而使釜体内部的待测材料可以暴露在高温环境下，实现了对材料进行高温测试的目的。通过测温机构配合釜体进行使用，可实时监测釜体内部温度，根据监测温度调节加热套的供热温度，使釜体内部的材料可以暴露在不同的温度下进行测试。本发明通过阀门向釜体内充入氢气，釜体内部的氢气压力可控，从而可将釜体内氢气压力调节到需要测试的压力值。本发明可对釜体内的温度和压力进行调节，从而可在不同的温度、压力参数条件下对待测件断裂韧性进行测试。

5、作为本发明的优选方案，所述釜体的两端均设置有密封槽，密封槽内设置有第一o型圈。釜体两侧的第一o型圈能分别密封上密封盖与釜体之间、釜体与下密封盖之间的间隙，保证密封性。密封槽能对第一o型圈进行限位，避免第一o型圈错位。

6、作为本发明的优选方案，所述夹持机构包括第一接轴，第一接轴连接于下密封盖上，第一接轴上连接有第一夹头；还包括第二夹头，第二夹头上连接有第二接轴，第二接轴与上密封盖可拆卸连接，待测件连接于第一夹头和第二夹头之间。第一夹头和第二部夹头将待测件夹紧，保证待测件位于釜体中部位置。由于第二接轴与上密封盖可拆卸连接，则可在连接机构连接上密封盖和下密封盖之后，再将第二接轴与第一夹头连接，方便操作。

7、作为本发明的优选方案，所述第二接轴与上密封盖之间从上到下依次设置有压母、垫片、第一密封圈、第二密封圈和第二o型圈。通过第一密封圈、第二密封圈和第二o型圈对第二接轴与上密封盖之间进行多重密封，避免第二接轴与上密封盖之间的间隙漏气。压母能将垫片压紧，避免第一密封圈和第二密封圈松动，保证第二接轴与上密封盖之间密封可靠且避免松动。

8、作为本发明的优选方案，所述测温机构包括导热管，导热管贯穿下密封盖，导热管内设置有温度传感器。导热管与测试装置的内腔连通，则导热管的温度能测试装置内腔温度相同。温度传感器在导热管内进行温度探测，所测温度即与测试装置内腔的温度相同。通过将温度传感器设置于导热管内，避免直接将温度传感器设置于测试装置内部时造成干涉的情况。通过对测试装置内腔的温度进行测试，可通过温度反馈对加热套进行调节，使测试装置的内腔温度调节到确定值。

9、作为本发明的优选方案，所述导热管上侧封闭，导热管下侧开口，导热管的开口侧螺纹连接有螺纹塞，温度传感器的连接线固定于螺纹塞上。导热管的下侧开口，方便放置温度传感器。螺纹塞连接于导热管的开口，对导热管的内部起到了密封的作用，降低了导热管内部热量的流失，同时也使温度传感器不会受外界温度的影响。

10、作为本发明的优选方案，所述导热管的封闭端与下密封盖的内表面平齐。为了保证温度传感器可以更加准确的测得加热套内部的温度，导热管的顶部与下密封盖的顶部处于同一水平线，保证测试装置内腔的底部平整。

11、作为本发明的优选方案，所述导热管内固定嵌设有第一定位块，温度传感器套设于第一定位块内，温度传感器外固定套接有第二定位块，第二定位块套设于导热管内。第一定位块和第二定位块均对温度传感器进行限位，避免温度传感器与导热管内腔接触。并且第一定位块对第二定位块进行阻挡，避免温度传感器与导热管的顶部接触，保证温度传感器探测温度的准确性。

12、作为本发明的优选方案，所述连接机构包括固定板，上密封盖和下密封盖上均连接有限位块，限位块与固定板连接，固定板上连接有固定块，固定块与加热套连接。限位块可对加热套的顶部和底部继续密封，并且可用于连接固定板，使上密封盖与下密封盖均与固定板可靠连接，保证装置结构稳定性。加热套通过固定块与固定板连接，使加热套得到支撑。

13、作为本发明的优选方案，所述上密封盖与下密封盖之间均连接有手柄。手柄可方便试验人员对上密封盖和下密封盖进行拆卸。

14、本发明的有益效果为：

15、1.本发明通过在釜体外设置加热套，利用釜体对加热套的内部进行加热，从而使釜体内部的待测材料可以暴露在高温环境下，实现了对材料进行高温测试的目的。通过测温机构配合釜体进行使用，可实时监测釜体内部温度，根据监测温度调节加热套的供热温度，使釜体内部的材料可以暴露在不同的温度下进行测试。本发明通过阀门向釜体内充入氢气，釜体内部的氢气压力可控，从而可将釜体内氢气压力调节到需要测试的压力值。本发明可对釜体内的温度和压力进行调节，从而可在不同的温度、压力参数条件下对待测件断裂韧性进行测试。

16、2.本发明通过在上密封盖的顶部和底部均开设密封槽，通过在上密封盖底部和下密封盖顶部设置第一o型圈，再通过第一密封圈、第二密封圈和第二o型圈对第二接轴表面进行多重密封的方式，实现了防漏气的目的，使用该装置进行测试，可以大大的降低装置漏气会造成的安全隐患，提高了现场测试人员在测试时的安全性，也可以避免氢气发生爆炸所造成的损失。

技术特征：

1.一种用于高压氢气气氛下断裂韧性测试装置，其特征在于：包括上密封盖(1)和下密封盖(2)，上密封盖(1)和下密封盖(2)之间设置有釜体(3)；所述上密封盖(1)和下密封盖(2)之间连接有用于夹持待测件(9)的夹持机构(4)，上密封盖(1)上连通有阀门(11)，下密封盖(2)连接有测温机构(5)；所述上密封盖(1)与下密封盖(2)之间连接有连接机构(6)，釜体(3)外套设有加热套(7)，加热套(7)与连接机构(6)连接。

2.根据权利要求1所述的一种用于高压氢气气氛下断裂韧性测试装置，其特征在于：所述釜体(3)的两端均设置有密封槽(31)，密封槽(31)内设置有第一o型圈(32)。

3.根据权利要求1所述的一种用于高压氢气气氛下断裂韧性测试装置，其特征在于：所述夹持机构(4)包括第一接轴(41)，第一接轴(41)连接于下密封盖(2)上，第一接轴(41)上连接有第一夹头(42)；还包括第二夹头(43)，第二夹头(43)上连接有第二接轴(44)，第二接轴(44)与上密封盖(1)可拆卸连接，待测件(9)连接于第一夹头(42)和第二夹头(43)之间。

4.根据权利要求3所述的一种用于高压氢气气氛下断裂韧性测试装置，其特征在于：所述第二接轴(44)与上密封盖(1)之间从上到下依次设置有压母(45)、垫片(46)、第一密封圈(47)、第二密封圈(48)和第二o型圈(49)。

5.根据权利要求1所述的一种用于高压氢气气氛下断裂韧性测试装置，其特征在于：所述测温机构(5)包括导热管(51)，导热管(51)贯穿下密封盖(2)，导热管(51)内设置有温度传感器(52)。

6.根据权利要求5所述的一种用于高压氢气气氛下断裂韧性测试装置，其特征在于：所述导热管(51)上侧封闭，导热管(51)下侧开口，导热管(51)的开口侧螺纹连接有螺纹塞(53)，温度传感器(52)的连接线固定于螺纹塞(53)上。

7.根据权利要求5所述的一种用于高压氢气气氛下断裂韧性测试装置，其特征在于：所述导热管(51)的封闭端与下密封盖(2)的内表面平齐。

8.根据权利要求5所述的一种用于高压氢气气氛下断裂韧性测试装置，其特征在于：所述导热管(51)内固定嵌设有第一定位块(54)，温度传感器(52)套设于第一定位块(54)内，温度传感器(52)外固定套接有第二定位块(55)，第二定位块(55)套设于导热管(51)内。

9.根据权利要求1所述的一种用于高压氢气气氛下断裂韧性测试装置，其特征在于：所述连接机构(6)包括固定板(61)，上密封盖(1)和下密封盖(2)上均连接有限位块(62)，限位块(62)与固定板(61)连接，固定板(61)上连接有固定块(63)，固定块(63)与加热套(7)连接。

10.根据权利要求1～9任意一项所述的一种用于高压氢气气氛下断裂韧性测试装置，其特征在于：所述上密封盖(1)与下密封盖(2)之间均连接有手柄(8)。

技术总结
本发明属于氢气氛围试验装置技术领域，特别涉及一种用于高压氢气气氛下断裂韧性测试装置。其技术方案为：一种用于高压氢气气氛下断裂韧性测试装置，包括上密封盖和下密封盖，上密封盖和下密封盖之间设置有釜体；所述上密封盖和下密封盖之间连接有用于夹持待测件的夹持机构，上密封盖上连通有阀门，下密封盖连接有测温机构；所述上密封盖与下密封盖之间连接有连接机构，釜体外套设有加热套，加热套与连接机构连接。本发明提供了一种可控制气压和温度的用于高压氢气气氛下断裂韧性测试装置。

技术研发人员：李天雷,李科,施岱艳,冯敏,陈俊文,姜放,陈勇彬,杨春雪,张仁勇,唐昊,陈迎峰,郑初,曹晓燕,鲜宁,廖芸,汪小行,王雅熙,李林辉
受保护的技术使用者：中国石油集团工程股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15