本發(fā)明屬于新能源金屬材料沖擊試驗(yàn)，具體涉及一種金屬材料沖擊試驗(yàn)用樣品的高壓充氫系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

1、沖擊試驗(yàn)是研究材料對(duì)于動(dòng)荷抗力的一種試驗(yàn)，和靜載荷作用不同，由于加載速度快，使材料內(nèi)的應(yīng)力驟然提高，變形速度影響了材料的結(jié)構(gòu)性質(zhì)，所以材料對(duì)動(dòng)載荷作用表現(xiàn)出另一種反應(yīng)，往往在靜載荷下具有很好的塑性性能，在沖擊載荷下會(huì)呈現(xiàn)出脆性的性質(zhì)。金屬材料沖擊試驗(yàn)還可以揭示靜載荷時(shí)不易發(fā)現(xiàn)的某些結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和工作條件對(duì)機(jī)械性能的影響(如應(yīng)力集中、材料內(nèi)部缺陷、化學(xué)成分和加荷時(shí)溫度、受力狀態(tài)以及熱處理情況)，因此沖擊試驗(yàn)在工藝分析比較和科學(xué)研究中均具有一定的意義。傳統(tǒng)金屬材料沖擊試驗(yàn)機(jī)不具備防爆技術(shù)條件，無(wú)法進(jìn)入有防爆技術(shù)要求的涉氫實(shí)驗(yàn)室，與此同時(shí)，傳統(tǒng)理化實(shí)驗(yàn)室不滿足防爆技術(shù)要求，無(wú)法對(duì)試驗(yàn)樣品進(jìn)行高壓充氫操作模擬高壓氫環(huán)境下材料的狀態(tài)。高壓氫環(huán)境材料性能試驗(yàn)系統(tǒng)配備高壓氫環(huán)境箱，可以模擬高壓臨氫設(shè)備材料的服役狀態(tài)，但是氫氣排放存在不安全因素。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種金屬材料沖擊試驗(yàn)用樣品的高壓充氫系統(tǒng)及方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中的不足。

2、為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明是通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

3、一方面，提供一種金屬材料沖擊試驗(yàn)用樣品的高壓充氫系統(tǒng)，其中，包括系統(tǒng)本體，所述系統(tǒng)本體包括通過(guò)工藝管路相互連接的樣品充氫容器、高壓回收容器、低壓回收容器、廢氣罐、第一手動(dòng)閥、第二手動(dòng)閥、第三手動(dòng)閥、第四手動(dòng)閥、減壓閥、第五手動(dòng)閥、第六手動(dòng)閥、第七手動(dòng)閥、壓力監(jiān)測(cè)裝置和氫氣純度監(jiān)測(cè)裝置，所述第一手動(dòng)閥、所述廢氣罐、所述第二手動(dòng)閥、所述第三手動(dòng)閥、所述樣品充氫容器和所述第四手動(dòng)閥依次連接，所述第五手動(dòng)閥、所述低壓回收容器、所述第六手動(dòng)閥、所述第七手動(dòng)閥和所述高壓回收容器依次連接，所述減壓閥跨接于所述第二手動(dòng)閥和所述第六手動(dòng)閥之間，所述壓力監(jiān)測(cè)裝置用于監(jiān)測(cè)系統(tǒng)壓力，所述氫氣純度監(jiān)測(cè)裝置用于監(jiān)測(cè)管路中的氫氣純度。

4、如所述金屬材料沖擊試驗(yàn)用樣品的高壓充氫系統(tǒng)，其中，所述壓力監(jiān)測(cè)裝置包括第一壓力表、第二壓力表、第三壓力表和第四壓力表，所述第一壓力表設(shè)于所述第一手動(dòng)閥和所述廢氣罐之間，所述第二壓力表設(shè)于所述第三手動(dòng)閥和所述樣品充氫容器之間，所述第三壓力表設(shè)于所述第五手動(dòng)閥和所述低壓回收容器之間，所述第四壓力表設(shè)于所述第七手動(dòng)閥和所述高壓回收容器之間。

5、如所述金屬材料沖擊試驗(yàn)用樣品的高壓充氫系統(tǒng)，其中，所述氫氣純度監(jiān)測(cè)裝置包括第一氫氣純度傳感器和第二氫氣純度傳感器，所述第一氫氣純度傳感器設(shè)于所述廢氣罐和所述第二手動(dòng)閥之間，所述第二氫氣純度傳感器設(shè)于所述減壓閥和所述第六手動(dòng)閥之間。

6、如所述金屬材料沖擊試驗(yàn)用樣品的高壓充氫系統(tǒng)，其中，所述樣品充氫容器包括蓋體，所述蓋體上設(shè)有若干樣品卡槽。

7、如所述金屬材料沖擊試驗(yàn)用樣品的高壓充氫系統(tǒng)，其中，還包括移動(dòng)支架，所述移動(dòng)支架的底部設(shè)有滑輪，所述系統(tǒng)本體固定于所述移動(dòng)支架上。

8、另一方面，提供一種金屬材料沖擊試驗(yàn)用樣品的高壓充氫方法，基于如上述任意一項(xiàng)所述金屬材料沖擊試驗(yàn)用樣品的高壓充氫系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，其中，包括下列步驟：

9、s1、完成樣品高壓充氫系統(tǒng)的氣體置換，為樣品充氫容器充入氫氣并增壓至所需壓力；

10、s2、通過(guò)真空泵為高壓回收容器、低壓回收容器、廢氣罐及連接管路抽真空；

11、s3、將樣品高壓充氫系統(tǒng)轉(zhuǎn)移至理化實(shí)驗(yàn)室沖擊試驗(yàn)機(jī)附近，在達(dá)到保壓時(shí)間后，將樣品充氫容器內(nèi)的氫氣排入高壓回收容器，開啟樣品充氫容器的蓋體的緊固螺栓的同時(shí)將余氫排入低壓回收容器；

12、s4、為樣品充氫容器通入氮?dú)馀艃粲鄽?，廢氣排入廢氣罐，開啟樣品充氫容器的蓋體的快開卡鉗，取出樣品后進(jìn)行材料沖擊試驗(yàn)。

13、本發(fā)明技術(shù)方案的有益效果是：

14、提供可移動(dòng)的樣品充氫系統(tǒng)，模擬高壓臨氫設(shè)備材料的服役狀態(tài)，保證材料內(nèi)部有足夠的擴(kuò)散氫，同時(shí)控制氫氣用量，并將使用后的氫氣回收，避免氫氣排放引起不安全因素，可以解決金屬材料在充氫條件下進(jìn)行沖擊試驗(yàn)的需求，為金屬材料氫脆研究提供便捷的方法。

技術(shù)特征：

1.一種金屬材料沖擊試驗(yàn)用樣品的高壓充氫系統(tǒng)，其特征在于，包括系統(tǒng)本體，所述系統(tǒng)本體包括通過(guò)工藝管路相互連接的樣品充氫容器、高壓回收容器、低壓回收容器、廢氣罐、第一手動(dòng)閥、第二手動(dòng)閥、第三手動(dòng)閥、第四手動(dòng)閥、減壓閥、第五手動(dòng)閥、第六手動(dòng)閥、第七手動(dòng)閥、壓力監(jiān)測(cè)裝置和氫氣純度監(jiān)測(cè)裝置，所述第一手動(dòng)閥、所述廢氣罐、所述第二手動(dòng)閥、所述第三手動(dòng)閥、所述樣品充氫容器和所述第四手動(dòng)閥依次連接，所述第五手動(dòng)閥、所述低壓回收容器、所述第六手動(dòng)閥、所述第七手動(dòng)閥和所述高壓回收容器依次連接，所述減壓閥跨接于所述第二手動(dòng)閥和所述第六手動(dòng)閥之間，所述壓力監(jiān)測(cè)裝置用于監(jiān)測(cè)系統(tǒng)壓力，所述氫氣純度監(jiān)測(cè)裝置用于監(jiān)測(cè)管路中的氫氣純度。

2.如權(quán)利要求1所述金屬材料沖擊試驗(yàn)用樣品的高壓充氫系統(tǒng)，其特征在于，所述壓力監(jiān)測(cè)裝置包括第一壓力表、第二壓力表、第三壓力表和第四壓力表，所述第一壓力表設(shè)于所述第一手動(dòng)閥和所述廢氣罐之間，所述第二壓力表設(shè)于所述第三手動(dòng)閥和所述樣品充氫容器之間，所述第三壓力表設(shè)于所述第五手動(dòng)閥和所述低壓回收容器之間，所述第四壓力表設(shè)于所述第七手動(dòng)閥和所述高壓回收容器之間。

3.如權(quán)利要求1所述金屬材料沖擊試驗(yàn)用樣品的高壓充氫系統(tǒng)，其特征在于，所述氫氣純度監(jiān)測(cè)裝置包括第一氫氣純度傳感器和第二氫氣純度傳感器，所述第一氫氣純度傳感器設(shè)于所述廢氣罐和所述第二手動(dòng)閥之間，所述第二氫氣純度傳感器設(shè)于所述減壓閥和所述第六手動(dòng)閥之間。

4.如權(quán)利要求1所述金屬材料沖擊試驗(yàn)用樣品的高壓充氫系統(tǒng)，其特征在于，所述樣品充氫容器包括蓋體，所述蓋體上設(shè)有若干樣品卡槽。

5.如權(quán)利要求1所述金屬材料沖擊試驗(yàn)用樣品的高壓充氫系統(tǒng)，其特征在于，還包括移動(dòng)支架，所述移動(dòng)支架的底部設(shè)有滑輪，所述系統(tǒng)本體固定于所述移動(dòng)支架上。

6.一種金屬材料沖擊試驗(yàn)用樣品的高壓充氫方法，基于如權(quán)利要求1至5中任意一項(xiàng)所述金屬材料沖擊試驗(yàn)用樣品的高壓充氫系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，其特征在于，包括下列步驟：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種金屬材料沖擊試驗(yàn)用樣品的高壓充氫系統(tǒng)及方法，系統(tǒng)本體包括通過(guò)工藝管路相互連接的樣品充氫容器、高壓回收容器、低壓回收容器、廢氣罐、多個(gè)手動(dòng)閥、壓力監(jiān)測(cè)裝置和氫氣純度監(jiān)測(cè)裝置，壓力監(jiān)測(cè)裝置用于監(jiān)測(cè)系統(tǒng)壓力，氫氣純度監(jiān)測(cè)裝置用于監(jiān)測(cè)管路中的氫氣純度。本發(fā)明提供可移動(dòng)的樣品充氫系統(tǒng)，模擬高壓臨氫設(shè)備材料的服役狀態(tài)，保證材料內(nèi)部有足夠的擴(kuò)散氫，同時(shí)控制氫氣用量，并將使用后的氫氣回收，避免氫氣排放引起不安全因素，可以解決金屬材料在充氫條件下進(jìn)行沖擊試驗(yàn)的需求，為金屬材料氫脆研究提供便捷方法。

技術(shù)研發(fā)人員：茹祥坤,李智勇,盛旭婷
受保護(hù)的技術(shù)使用者：上海電氣核電集團(tuán)有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19