金屬材料氫脆敏感度試驗方法

2019-10-21 0

金屬材料的氫脆敏感度試驗參照標準《GB/T 34542.3-2018 氫氣儲存輸送系統 第3部分:金屬材料氫脆敏感度試驗方法》進行,本文摘取其中部分內容與大家一起分享!

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1、一般要求

1.1 試驗用氫氣應滿足GB/T3634.2中高純氫的技術要求;試驗用氦氣應滿足GB/T4844中高純氦的技術要求。

1.2 置換用氮氣或惰性氣體的純度應大于或等于99.999%。

1.3 試驗溫度應為23℃±5℃。

1.4 氫脆敏感度試驗至少應包括6個氦氣環境試驗和9個氫氣環境試驗。

1.5 試驗時升壓速率應保持恒定,其值應在0.01MPa/min?100MPa/min范圍內。

1.6 6個氦氣環境試驗的升壓速率推薦值分別為0.01MPa/min、0.1MPa/min、1MPa/min、10MPa/min、50MPa/min和100MPa/min。

1.7 9個氫氣環境試驗分為兩組。第一組6個試驗的升壓速率推薦值分別為0.01MPa/min、0.1MPa/min、1MPa/min、10MPa/min、50MPa/min和100MPa/min;第二組3個試驗的升壓速率均應等于或者接近第一組試驗中與最低修正爆破壓力相對應的升壓速率。

2、試驗設備

2.1 氫脆敏感度試驗設備主體的基本結構參見附錄A,主要由上法蘭、下法蘭、壓環、置換孔、進氣口、排氣口等組成。

2.2 試驗設備用材料應滿足相應國家標準或者行業標準的要求,與良好的相容性。

2.3 試驗設備應滿足GB/T29729、GB/T34542.1的相關安全要求。

2.4 試驗設備的進氣管路中應設置流量控制閥。

2.5 試驗設備中壓力傳感器的精度等級不得低于0.25級。

2.6 上腔體高度應大于或等于25.5mm。

2.7 壓環內直徑應為25.5mm、內圓角曲率半徑應為0.5(上0.25下-0.05) mm,其材料的1100MPa。

2.8 法蘭應通過均布的10個M10高強鋼螺栓連接;采用橡膠()形圈作為密封元件時,擰緊扭矩為30N?m。

3、試樣要求

3.1氫脆敏感度試驗中圓片的加工工藝應相同,且加工不應改變材料性能。

3.2圓片至少應滿足以下要求:

a)直徑為58(上0下-0.05)mm;

b)厚度為0.75mm±0.01mm;

c)平面度小于或等于0.1mm;

d)表面粗糙度小于或等于0.8μm。

3.3 圓片應在干燥環境中妥善保存。

4、試驗程序

4.1 試驗前,應采用適當的方法清洗圓片表面的油污和雜質,不得用手直接接觸圓片表面。

4.2 圓片安裝于試驗設備后,應先用氮氣或惰性氣體置換下腔體及管路系統,再用試驗氣體(氫氣或氦氣)置換。置換結束時,下腔體內氧氣和水的含量(體積分數)應分別小于或等于1*10-6和5*10-6。

4.3 選擇合適的升壓速率,并以恒定的升壓速率對下腔體加壓直至圓片爆破。

5、氫脆敏感度評價

5.1 通過氫脆敏感度系數來評價材料的氫脆敏感度。

5.2 若氫脆敏感度系數小于或等于1,則材枓氫脆不敏感;若氫脆敏感度系數大于或等于2,則材料氫脆敏感,不得用于制造臨氫零部件;若氫脆敏感度系數在1?2之間,則材料長期在氫氣環境中使用有可能發生氫脆。

6、試驗報吿

試驗報告至少應包含以下內容:

a)材料牌號、規格、化學成分、熱處理狀態、焊接工藝參數(必要時);

h)圓片尺寸、表面狀態;

c)氣體純度、試驗溫度;

d)壓力-時間曲線;

e)爆破壓力Pr、加載時間t;

f)p'rHe/p'tH2值和氫脆敏感度系數。


附錄A (資料性附錄)

金屬材料氫脆敏感度試驗設備主體基本結構

氫脆敏感度試驗設備主體基本結構如圖A.1所示,主要由上法蘭、下法蘭、壓環、置換孔、進氣口、排氣口等組成。

法蘭和壓環用于夾持圓片;置換孔主要用于置換下腔體;進氣口和排氣口分別用于通入氣體和排放氣體。

金屬材料氫脆敏感度試驗設備主體基本結構示意圖

說明:

1——置換孔;2——定位銷;3——排氣口;4——上腔體;5——上法蘭;6——螺栓;

7——壓環;8——圓片;9——()形圈;10——下法蘭;11——進氣口;12——下腔體。

金屬材料氫脆敏感度試驗設備主體基本結構