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原文传递气相氢环境下金属管材的氢渗透实验装置及实验方法

专利名称：	气相氢环境下金属管材的氢渗透实验装置及实验方法
摘要：	本发明涉及一种实验设备及实验方法，尤其涉及一种气相氢环境下金属管材的氢渗透实验装置及实验方法，包括气相空间、液相空间，所述气相空间、所述液相空间均为密闭腔体，所述气相空间底部用于夹持金属管材试样，所述气相空间连接氢气气源，所述液相空间内填充有氢渗透液，所述液相空间上设置有参比电极、辅助阳极、试样接线柱，所述试样接线柱一端与所述金属管材试样相连接，所述参比电极及所述辅助阳极的一端均与所述氢渗透液连接，所述试样接线柱的另一端、所述参比电极的另一端及所述辅助阳极的另一端均用于与电化学工作站相连接。本发明可在对试样施加气相氢压的过程中进行氢渗透测试、结构简单、操作简便。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	北京;11
申请人：	北京科技大学
发明人：	张雷;赵茜;邢云颖;杨芝乐;杜艳霞;王竹;岳小琪;张国辉;任月
专利状态：	有效
申请日期：	2022-09-19T00:00:00+0800
发布日期：	2023-01-03T00:00:00+0800
申请号：	CN202211134875.1
公开号：	CN115561123A
代理机构：	北京天方智力知识产权代理事务所(普通合伙)
代理人：	张廷利
分类号：	G01N13/04;G01N27/26;G01N27/30;G;G01;G01N;G01N13;G01N27;G01N13/04;G01N27/26;G01N27/30
申请人地址：	100083 北京市海淀区学院路30号
主权项：	1.一种气相氢环境下金属管材的氢渗透实验装置，其特征在于，包括气相空间、液相空间，所述气相空间、所述液相空间均为密闭腔体，所述气相空间设置于所述液相空间上方，所述气相空间底部用于夹持金属管材试样(18)，所述气相空间连接氢气气源，所述液相空间内填充有氢渗透液，所述金属管材试样(18)的一侧面与所述气相空间内的氢气相接触，所述金属管材试样(18)的另一侧面与所述液相空间内的氢渗透液相接触，所述液相空间上设置有参比电极(9)、辅助阳极(10)、试样接线柱(8)，所述试样接线柱(8)一端与所述金属管材试样(18)相连接，所述参比电极(9)及所述辅助阳极(10)的一端均与所述氢渗透液连接，所述试样接线柱(8)的另一端、所述参比电极(9)的另一端及所述辅助阳极(10)的另一端均用于与电化学工作站相连接。 2.根据权利要求1所述的气相氢环境下金属管材的氢渗透实验装置，其特征在于，所述气相空间上设置有进气管，所述气相空间通过所述进气管连接氢气气源，所述进气管上设置有气阀(2)。 3.根据权利要求2所述的气相氢环境下金属管材的氢渗透实验装置，其特征在于，所述气相空间上设置有排气管，所述排气管上设置有出气阀(22)、安全阀(15)，所述气相空间上还设置有压力变送器(1)。 4.根据权利要求3所述的气相氢环境下金属管材的氢渗透实验装置，其特征在于，所述气相空间由气相上体(4)、气相下体(14)及连接件组成，所述金属管材试样(18)为薄片，所述进气管、所述排气管均连接于所述气相上体(4)顶部，所述气相上体(4)为底部敞口的管状体，所述气相下体(14)为两端敞口的管状体，所述气相下体(14)内壁设置有安装凸台，所述气相上体(4)外壁与所述气相下体(14)内壁相配合，所述气相上体(4)伸入所述气相下体(14)内，所述气相上体(4)底部与所述安装凸台上表面之间用于夹持所述金属管材试样(18)，所述连接件将所述气相上体(4)与所述气相下体(14)可拆卸连接，所述液相空间为上端开口的管状体，所述液相空间上端连接于所述气相下体(14)外壁。 5.根据权利要求4所述的气相氢环境下金属管材的氢渗透实验装置，其特征在于，所述气相上体(4)中部带有第一法兰盘，所述气相下体(14)顶部带有第二法兰盘，所述连接件包括多个连接螺栓(5)，所述多个连接螺栓(5)连接于所述第一法兰盘与所述第二法兰盘之间。 6.根据权利要求5所述的气相氢环境下金属管材的氢渗透实验装置，其特征在于，还包括密封垫(19)，所述密封垫(19)设置于所述气相上体(4)下端外壁与所述气相下体(14)之间。 7.根据权利要求6所述的气相氢环境下金属管材的氢渗透实验装置，其特征在于，所述液相空间包括液相上盖(13)、液相下体(12)，所述液相上盖(13)为两端开口的管体，所述液相下体(12)为上端开口的管体，所述液相上盖(13)连接于所述气相下体(14)外壁，所述液相下体(12)可拆卸连接于所述液相上盖(13)外壁。 8.根据权利要求7所述的气相氢环境下金属管材的氢渗透实验装置，其特征在于，所述气相下体(14)外壁设置有第一定位凸台(141)，所述液相上盖(13)顶部抵靠于所述第一定位凸台上(141)，所述液相上盖(13)外壁设置有第二定位凸台(131)，所述液相下体(12)顶部抵靠于所述第二定位凸台上(131)，所述液相下体(12)螺纹连接于所述液相上盖(13)外壁。 9.根据权利要求8所述的气相氢环境下金属管材的氢渗透实验装置，其特征在于，还包括第一密封圈(17)、第二密封圈(20)、第三密封圈(21)，所述第一密封圈(17)设置于所述安装凸台与所述金属管材试样(18)之间，所述第二密封圈(20)设置于所述液相上盖(13)与所述第一定位凸台(141)之间，所述第三密封圈(21)设置于所述液相下体(12)与所述第二定位凸台(131)之间。 10.采用上述权利要求1-9任一所述的气相氢环境下金属管材的氢渗透实验装置的实验方法，其特征在于，包括下述步骤：将气相空间内抽真空，向液相空间内注入0.1mol/L的NaOH溶液，使金属管材试样(18)一侧面与0.1mol/L的NaOH溶液接触，该侧面为测试面，所述金属管材试样(18)的另一侧面用于与氢气接触，该侧面为工作面；将参比电极(9)、辅助阳极(10)、试样接线柱(8)与电化学工作站连接，通过电化学工作站内的参数设置，使所述金属管材试样(18)保持在恒定电位进行极化；将所述金属管材试样(18)的测试面在+300mVSCE的电位下极化，与所述金属管材试样(18)连接的电化学工作站软件程序中显示阳极电流随时间变化的曲线，当背景电流密度低于1μA·cm-2后，向所述气相空间内注入氢气，施加恒定的氢压力并记录开始施加氢压的时间，持续至预定时间后，去除背景电流及施加阴极电流前的时间，即得到氢渗透曲线。