(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211189302.9 (22)申请日 2022.09.28 (66)本国优先权数据 202211134846.5 202 2.09.19 CN (71)申请人 北京科技大 学 地址 100083 北京市海淀区学院路3 0号 (72)发明人 张雷　邢云颖　赵茜　杨芝乐　 杜艳霞　王竹　岳小琪　张国辉　 任月　 (74)专利代理 机构 北京天方智力知识产权代理 事务所(普通 合伙) 11719 专利代理师 张廷利 (51)Int.Cl. G01N 13/04(2006.01) G01N 15/08(2006.01)G01N 30/02(2006.01) (54)发明名称 气相氢环境下非金属管材的氢渗透实验装 置及实验方法 (57)摘要 本发明涉及一种实验装置及方法， 特别是涉 及一种气相氢环境下非金属管材的氢渗透实验 装置及实验 方法， 具体氢气气 源、 载气气 源、 气体 舱室、 试样 夹持装置、 气相色谱仪及数据处理器， 所述气体舱 室为封闭腔体， 所述试样夹持装置为 多孔板， 所述试样夹持装置用于夹持非金属管材 试样， 所述试样夹持装置设置于所述气体舱室内 壁， 所述试样夹持装置将所述气体舱室分隔为两 部分， 两部分分别为高压室段、 低压室段， 所述高 压室段与所述氢气气源相连接， 所述低压室段与 所述载气气 源相连接， 所述低压室段通过接口与 所述气相色谱仪相连接。 本发明气相氢环境下非 金属管材的氢渗透实验装置能够直接对非金属 管材试样施加气相氢压进行 氢渗透测试。 权利要求书2页 说明书5页 附图2页 CN 115541452 A 2022.12.30 CN 115541452 A 1.一种气相氢环境下非金属管 材的氢渗透实验 装置， 其特 征在于， 包括氢气气源(31)、 载气气源(32)、 气体舱室(20)、 试样夹持装置(14)、 气相色谱仪 (33)及数据处理器(34)， 所述气体舱室(20)为封闭腔体， 所述试样夹持装置(14)为多孔板， 所述试样 夹持装置(14)用于夹持非金属管材试样(13)， 所述试样 夹持装置(14)设置于所述 气体舱室(20)内壁， 所述试样夹持装置(14)将所述气体舱室(20)分隔为两部分， 两部分分 别为高压室段(16)、 低压室段(17)， 所述高压室段(16)与所述氢气气源(31)相连接， 所述低 压室段(17)与所述载气气源(32)相连接， 所述低压室段(17)与所述气相色谱仪(33)相连 接， 所述气相色谱仪(3 3)与所述数据处 理器(34)相连接 。 2.根据权利要求1所述的气相氢环境下非金属管材的氢渗透实验装置， 其特征在于， 所 述高压室段(16)通过氢气管路与所述氢气气源(31)相连接， 所述氢气管路上设置有进气阀 (1)。 3.根据权利要求2所述的气相氢环境下非金属管材的氢渗透实验装置， 其特征在于， 所 述高压室段(16)上还设置有开关阀(8)、 压力传感器、 压力变送器(10)及安全阀(9)。 4.根据权利要求3所述的气相氢环境下非金属管材的氢渗透实验装置， 其特征在于， 所 述低压室段(17)通过载气管路(18)与所述载气气源(32)相连接， 所述载气管路(18)上设置 有开关阀(37)。 5.根据权利要求4所述的气相氢环境下非金属管材的氢渗透实验装置， 其特征在于， 还 包括密封垫(12)、 多个螺栓(23)， 所述密封垫(12)为环状弹性体， 所述气体舱室(20)包括釜 体(21)、 釜盖(22)， 所述釜体(21)内壁设置有环状凸台， 所述试样夹持装置(14)设置于所述 环状凸台上， 所述密封垫(12)设置于所述釜盖(22)与所述试样夹持装置(14)之间， 所述密 封垫(12)的外侧壁抵靠所述釜体(21)的内壁， 所述试样 夹持装置(14)底部与所述环状凸台 之间用于夹持所述非金属管材试样(13)， 所述多个螺栓(23)连接于所述釜盖(22)与所述釜 体(21)之间。 6.根据权利要求5所述的气相氢环境下非金属管材的氢渗透实验装置， 其特征在于， 所 述釜盖(22)底面上开设有环状凹槽， 所述密封垫(12)顶部置于所述环状凹槽内， 所述密封 垫(12)的厚度大于所述试样夹持装置(14)上表面至所述环状凹槽底面的高度。 7.根据权利要求6所述的气相氢环境下非金属管材的氢渗透实验装置， 其特征在于， 还 包括密封圈(1 1)， 所述密封圈(1 1)设置于所述非金属管 材试样(13)与所述环状凸台之间。 8.根据权利要求7所述的气相氢环境下非金属管材的氢渗透实验装置， 其特征在于， 所 述低压室段(17)通过渗透气体管路(19)连接所述气相色谱仪(33)， 所述渗透气体管路上设 置有开关阀(38)， 所述高压室段(16)、 所述低压室段(17)均连接有抽真空装置 。 9.根据权利要求8所述的气相氢环境下非金属管材的氢渗透实验装置， 其特征在于， 所 述氢气管路上设置有测试气体控制器(61)， 所述载气管路(18)上设置有载气气体控制器 (101)。 10.采用上述权利要求1 ‑9任一所述的气相氢环境下非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： 将非金属管 材试样(13)安装好， 将高压室段(16)、 低压室段(17)抽真空； 向所述低 压室段(17)内通入微正压载气， 向所述 高压室段(16)内通入测试气体并达到 预订压力；权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115541452 A 2使所述高压室段(16)内保持在预定压力持续至预定持续渗透时间后， 将所述低压室段 (17)内渗透过所述 非金属管材试样(13)的氢气与载气一同引入气相色谱仪(33)中， 读取并 记录测试气体 体积(V1)， 得出测试气体中氢气的体积分数， δ ＝VH2/V1 根据测试气体中氢气的体积分数计算氢气的气体传输 速率GTR， 以此获得 氢渗透数据： 式中： GTR是气体传输 速率， 用[mo l/(m2·h·MPa)]表示； δ ——气相色谱测的 的氢气体积分数， p pm； t——测试时间， 用h表示； V1——引入气相色谱仪的气体总体积， 用mL表示； ρ ——氢气的密度， 0.089g/L； M——氢气的气体摩尔质量， 2g/mo l； Ph——高压室段的压力(或高压室段和低压室段的压 差)， 用MPa表示； A——非金属管 材试样有效传输气体的面积， 用m2表示； k——将取样容积转换为低压室总容积的换算系数， 即k ＝V低 压 舱 室/V1。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115541452 A 3