[发明专利]一种用于高温带压氢环境中材料性能试验的装置

说明书

技术领域

本发明属于材料性能试验技术领域，具体涉及一种用于高温带压氢环境中材料性能试验的装置。

背景技术

随着先进的化工、石化、煤化工等工艺技术的使用，许多金属材料制造的设备工作在高温、带压氢气介质环境中，从而致使金属材料性能劣化，严重影响了设备的安全运行。为了使金属设备在高温、带压氢气介质环境中能够长期安全稳定的运行，就必须获取金属材料在高温、带压氢气环境中的性能，但由于氢气具有易爆、易泄漏的特性，现有材料试验机无法进行高温带压氢环境中的金属材料性能试验。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于高温带压氢环境中材料性能试验的装置，本装置能够为进行高温带压氢环境中材料性能试验而提供稳定的温度、压力、氢气介质的试验环境条件，也即本装置可进行金属材料在高温带压氢环境中的拉伸、蠕变（持久）和疲劳试验，从而为获取金属材料在高温、带压氢气环境中的性能创造了良好的条件。

为实现上述发明目的，本发明所采用的技术方案是：一种用于高温带压氢环境中材料性能试验的装置，其包括如下组成部分：

试验釜，所述试验釜的釜体中设有封闭的内腔，所述釜体的外侧设有与氢气压力调节系统相连的两个接头，两个接头分设在试验釜的两侧，且两个接头均与釜体的内腔相连通；

试样夹持机构，用于与设置在釜体内腔中的金属材料性能试样相连，并对所述金属材料性能试样进行材料力学性能试验；所述试样夹持机构与所述釜体之间设有密封机构；

测量机构，用于测量并记录金属材料性能试样在试验过程中的温度、载荷和位移参数，并测量和记录釜体在试验过程中的温度参数；

氢气压力调节系统，用于向釜体的内腔中充入氢气，并按照设定压力调节釜体封闭内腔中的氢气压力。

本装置还可以通过以下技术措施得以进一步实现：

所述金属材料性能试样在进行材料力学性能试验时，釜体内腔的氢气压力≤1.0MPa，温度≤550℃。

优选的，所述试验釜为圆柱形筒；所述试样夹持机构为两个圆柱状的拉杆，两个拉杆分别从试验釜的两端沿试验釜的轴向插入釜体中，且两个拉杆的伸入在釜体内腔的端部分别与所述杆状金属材料性能试样的两端固定联接，所述拉杆的位于釜体外侧的一端与试验机相连；所述密封机构为便于拉杆沿釜体轴向滑动的滑动密封组件。

优选的，所述滑动密封组件包括自釜体内侧向釜体外侧依次套设在所述拉杆上的填料支撑环、填料、填料压环和填料压盖，所述填料支撑环压靠在釜体内的凸台上，所述填料压盖与所述釜体固定联接。

优选的，所述试验釜的釜体材质为耐热不锈钢或高温镍基合金。

优选的，所述测量机构包括设置在所述金属材料性能试样上的第一温度传感器和设置在所述釜体外壁上的第二温度传感器，还包括设置在金属材料性能试样上的应变传感器，所述第一温度传感器、第二温度传感器和应变传感器均与中央处理器通过电信号相连。

优选的，所述氢气压力调节系统包括氢气储罐，所述氢气储罐上设置有第一压力检测装置，所述氢气储罐的进气端设有进气阀门，所述氢气储罐的出气端通过供气管路与釜体上的一个接头相连，所述供气管路上依次设置有第一阀门和第二阀门，所述第一阀门和第二阀门之间的供气管路上还设置有温度检测装置和第二压力检测装置；所述釜体上的另一个接头处设置有排气阀门。

优选的，所述釜体的与排气阀门相连的接头还与连接管路相连，所述连接管路的远离釜体的一端通过三通管件分别与氢气储罐的进气端和所述进气阀门相连；所述连接管路上设置有第三阀门。

优选的，所述第一压力检测装置为第一压力表，第二压力检测装置为第二压力表，温度检测装置为温度表。

本发明中的材料力学性能试验包括但不限于拉伸、蠕变、疲劳性能试验。

本发明的有益效果在于：

1）、本发明中的用于高温带压氢环境中材料性能试验的装置由试验釜、试样夹持机构、测量机构、氢气压力调节系统构成，由氢气压力调节系统向试验釜的釜体中充入氢气并调节氢气压力至设定压力，从而在试验釜的釜体内腔中形成带压氢环境；试样夹持机构则将金属材料性能试样夹持固定在试验釜的釜体内腔中，并通过试验机对金属材料性能试样在高温带压氢环境中进行拉伸、蠕变（持久）和疲劳试验；测量机构则用来测量和记录金属材料性能试样在试验中的温度、载荷和位移参数。