【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于氫測試儀器，尤其涉及了一種防超壓的氫滲透檢測裝置及使用方法。
技術介紹
1、氫能的廣泛利用對解決世界上能源短缺與環境污染兩大難題具有重大意義，但目前氫氣的儲存與運輸存在一定技術瓶頸。氫氣在壓力與溫度的作用下，會分解成氫原子，在材料層面，氫原子會被管道鋼材所吸附，從而誘發氫脆。在含碳的鋼材中，氫原子還會與碳反應生成甲烷，使得鋼材脫碳，產生不可逆的力學性能劣化與微裂紋。在車載ⅳ型氣瓶儲運氫氣的過程中，充放氫的循環壓力會導致塑料內膽材料發生氫滲透現象。以上過程均會產生不同程度地氫泄露，泄露到環境中的氫則在車廂這類相對密閉的空間內容易發生氫聚集，增加車輛運行的風險。
2、為探究臨氫材料性能劣化機理與規律，從而探索有效控制氫脆與性能劣化的方法，評價氫氣在儲存與運輸過程中的安全性能，就需要氫滲透檢測裝置。通過氫滲透檢測裝置，可以測定材料在長時間恒定高壓下或循環壓力下，不同溫度下的氫氣滲透率。
3、氫滲透檢測的基本原理是在材料厚度方向上建立壓差，氫氣從高壓側滲透至低壓側，在低壓側有相應儀器對氫氣進行采集與分析。氫滲透檢測裝置即上述原理中高壓腔和低壓腔所組合成一個整體的工裝夾具，裝置上游可以連接氫氣源，裝置下游可以連接氫氣采集分析儀器。
4、用于車載ⅳ型瓶內襯的非金屬材料在長時間高壓高溫下會產生蠕變的現象，鋼材在臨氫環境中容易產生氫脆與微裂紋，以上種類的材料在氫滲透檢測裝置中存在達到極限強度而發生破壞的可能，進而導致上游高壓氫氣進入下游氫氣采集分析儀器，造成下游儀器設備損壞，發生氫氣泄露爆燃事故
技術實現思路
1、為了解決
技術介紹
中存在的問題，本專利技術的目的在于提供一種防超壓的氫滲透檢測裝置及使用方法。在待測材料發生破壞或未安裝試樣時，該氫滲透檢測裝置能夠自動連鎖，以避免高壓損壞下游設備，避免氫氣泄露。
2、本專利技術所采用的技術方案如下：
3、一、一種防超壓的氫滲透檢測裝置：
4、包括自動密封法蘭、底座法蘭、封堵機構、氫滲透檢測機構、導通氣壓流道和待測試樣；自動密封法蘭的底端與底座法蘭的頂端之間固定連接，自動密封法蘭的中部開設通孔作為上游流道，底座法蘭的中部開設通孔作為下游流道；上游流道的出氣口和下游流道的進氣口之間安裝有待測試樣，上游流道的進氣口和下游流道的出氣口分別外接氫氣和大氣，氫滲透檢測機構安裝在底座法蘭中，用于測定下游流道中的氫氣滲透量，封堵機構連接在自動密封法蘭上，封堵機構通過導通氣壓流道與下游流道連通，用于控制氫氣的導通，以防止在氫滲透檢測過程中待測試樣發生破壞時的氫氣泄露。
5、所述的封堵機構包括止推桿、預緊旋鈕、密封球和預緊壓簧；自動密封法蘭的頂部開設有封堵槽，止推桿、預緊旋鈕和預緊壓簧均安裝在封堵槽內，止推桿和預緊旋鈕之間通過預緊壓簧連接，預緊旋鈕的內部開設有平衡氣壓流道，平衡氣壓流道的一端與封堵槽連通，另一端與外接大氣連通；
6、所述上游流道為中間小、兩端大的變截面通道，密封球可上下移動地設置在上游流道中，止推桿可沿著自動密封法蘭徑向移動地伸入到上游流道中，且止推桿用于控制密封球的位置；
7、初始狀態下，止推桿抵住密封球，密封球位于上游流道的頂部，使得氫氣由上游流道的進氣口經密封球后流向待測試樣；當止推桿向外側水平移動后，密封球掉落至上游流道的中部并將上游流道進行堵塞，進而防止氫氣泄露。
8、所述的導通氣壓流道主要由氣源槽、氣源上流道、氣源外流道和氣源下流道依次連接形成；所述環狀的氣源槽開設在自動密封法蘭的頂部，且氣源槽與封堵槽之間連通，自動密封法蘭的中部開設管狀槽作為氣源上流道，底座法蘭的中部開設管狀槽作為氣源下流道，氣源下流道的一端與下游流道連通，氣源下流道的另一端通過氣源外流道與氣源上流道連通；
9、初始狀態下，下游流道中的大氣經導通氣壓流道流向止推桿，止推桿在預緊壓簧的預緊力作用下位置保持恒定；當待測試樣發生破壞后，氫氣由上游流道經待測試樣流入下游流道，下游流道中的氫氣再經導通氣壓流道流向止推桿，并推動止推桿向外側移動，進而使得密封球將上游流道進行堵塞。
10、所述氫滲透檢測機構包括氫傳感器和壓力傳感器；氫傳感器和壓力傳感器均設置在底座法蘭中，且伸入到下游流道中，氫傳感器和壓力傳感器分別用于測定下游流道中的氫氣濃度和氣體壓力，進而通過氫氣濃度和氣體壓力獲取下游流道中的氫氣滲透量。
11、所述的檢測裝置還包括溫度調節機構，溫度調節機構主要由溫度流道和溫度檢測元件組成，環狀的溫度流道開設在底座法蘭的中部，且溫度流道位于待測試樣的正下方，溫度流道外接冷源/熱源，通過溫度流道內的冷源/熱源對待測試樣的溫度進行調控，自動密封法蘭的底部安裝有用于檢測實時溫度的溫度檢測元件，所述的溫度檢測元件采用熱電偶元件。
12、所述預緊壓簧的壓簧量按照以下方式設置：
13、
14、式中，l0表示預緊壓簧的原始長度；l1表示預緊壓簧預緊后的長度；l2表示滿足密封條件下止推桿的移動距離；ph表示通入氫氣的壓力；s1表示止推桿里側端面的面積；s2表示止推桿外側端面的面積；k表示預緊壓簧的勁度系數。
15、所述密封球對上游流道進行堵塞時，密封球與止推桿軸線的高差h大于密封球的里端半徑r1。
16、所述密封球的直徑ds按照以下公式進行設置：
17、du'＜ds＜du≤2ds
18、其中，du表示上游流道開口處的直徑，du'表示上游流道中間段的直徑。
19、二、氫滲透檢測裝置在檢測氫滲透過程中的自動鎖定方法，包括以下步驟：
20、步驟s1、首先將上游流道的進氣口和下游流道的出氣口分別外接氫氣和大氣，初始狀態下止推桿抵住密封球，密封球位于上游流道的頂部，使得氫氣由上游流道的進氣口經密封球后流向待測試樣的上表面，同時大氣流向待測試樣的下表面；
21、步驟s2、待測試樣在厚度方向上的壓差使得待測試樣發生形變，導通氫氣過程中，利用氫傳感器和壓力傳感器分別實時采集下游流道中的氫氣濃度和氣體壓力，接著根據氫氣濃度和氣體壓力得到下游流道中的氫氣滲透系數；
22、步驟s3、當待測試樣發生破壞后，上游流道中的氫氣經待測試樣流入下游流道，下游流道中的氫氣再經導通氣壓流道流向止推桿，并推動止推桿向外側移動，止推桿不再抵住密封球，使得密封球掉落至上游流道的中間段并將上游流道進行堵塞，氫氣被攔截在密封球的上方，進而防止氫氣的泄露。
23、所述的預緊旋鈕，與自動密封法蘭通過螺紋連接，設有與外界大氣相連通的平衡氣壓流道，預緊旋鈕通過旋轉控制沿軸線方向的變形量作為預緊壓簧的預緊量。所述氣源上流道，連通了自動密封法蘭外表面與氣源槽。所述氣源下流道，連通了底座法蘭外表面與底座法蘭下游流道側壁面。<本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種防超壓的氫滲透檢測裝置，其特征在于：
2.根據權利要1所述的一種防超壓的氫滲透檢測裝置，其特征在于：
3.根據權利要2所述的一種防超壓的氫滲透檢測裝置，其特征在于：
4.根據權利要2所述的一種防超壓的氫滲透檢測裝置，其特征在于：
5.根據權利要1所述的一種防超壓的氫滲透檢測裝置，其特征在于：
6.根據權利要2所述的一種防超壓的氫滲透檢測裝置，其特征在于：
7.根據權利要2所述的一種防超壓的氫滲透檢測裝置，其特征在于：
8.根據權利要2所述的一種防超壓的氫滲透檢測裝置，其特征在于：
9.一種如權利要求1-8任一所述防超壓的氫滲透檢測裝置的使用方法，其特征在于，包括以下步驟：
【技術特征摘要】
1.一種防超壓的氫滲透檢測裝置，其特征在于：
2.根據權利要1所述的一種防超壓的氫滲透檢測裝置，其特征在于：
3.根據權利要2所述的一種防超壓的氫滲透檢測裝置，其特征在于：
4.根據權利要2所述的一種防超壓的氫滲透檢測裝置，其特征在于：
5.根據權利要1所述的一種防超壓的氫滲透檢測裝置，其特征...
【專利技術屬性】
技術研發人員：裴榮國，盧錦杰，鄭傳祥，李興軍，林紅偉，孫鈺博，孫鵬堯，翟勇智，孫曲，劉亞君，康馨，杜建，馬胤迪，
申請(專利權)人：吉林市特種設備檢驗中心吉林市特種設備事故調查服務中心，
類型：發明
國別省市：
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