高压氢气瓶塑料内胆和氢气相容性试验包括塑料内胆材料试验和气瓶内胆试验。塑料内胆材料试验包括氢渗透试验、物理性能试验、力学性能试验、氢循环试验和氢老化试验;气瓶内胆试验包括极限温度渗透试验、内胆屈曲和鼓泡试验。试验程序如图 1 所示。今天我们来学习氢气循环及氢气老化试验的内容。
1、氢气循环试验
1.1 取样
进行氢气循环试验的试样应包括:
a)“氢气渗透试验”中完成第一次氢气渗透试验的试样;
b)“物理性能试验”中完成第一次物理性能试验的试样;
c)“拉伸性能试验”中的第二组试样。
1.2 试验装置
1.2.1 试验应在温度可控的密闭容器中进行,温度控制精度应不低于 ±1℃。
1.2.2 供气系统应能满足试验的压力循环要求,对循环压力上下限的控制精度应不低于 ±1MPa。
1.3 试验程序
1.3.1 氢气循环试验分为三组,试验顺序和试验条件如表 1 所示。
表 1 氢气循环试验
氢气循环试验 组号 | 压力循环 次数 /次 | 试验条件 | ||||||
降压 时间 /s | 升压 时间 /min | 试验 温度 /℃ | 压力 上限 | 压力 下限 | 压力上限 保持时间 /s | 压力下限 保持时间 /s | ||
第一组 (50 次) | 5 | 45~225 | ≤3 | -40 | 0.8p | 1MPa | 5 | 5 |
45 | ≥3600 | |||||||
第二组 (400 次) | 40 | 45~225 | ≤3 | 15 | p | 1MPa | 5 | 5 |
360 | ≥3600 | |||||||
第三组 (50 次) | 5 | 45~225 | ≤3 | 55 | 1.15p | 1MPa | 5 | 5 |
45 | ≥3600 |
1.3.2 在氢气循环试验结束 48h 后,按图 1 的规定分别完成第二次氢气渗透试验(12 个试样)、第二次物理性能试验(3 个试样)和第二次拉伸性能试验(第二组试样),记录氢气循环试验前后的材料性能变化。
2、氢气老化试验
2.1 取样
2.1.1 试样应采用 GB/T 1040.2 中规定的 B 型试样,试样厚度取内胆厚度。
2.1.2 同一内胆材料应准备 6 个母材试样;对于焊接塑料内胆,在每道焊接接头处取 6 个试样;对于含合模线的吹塑内胆,在每道合模线处取 2 个试样。
2.2 试验装置
试验装置为温度和压力可控的密闭容器,温度控制精度应不低于 ±1℃,压力控制精度应不低于 ±1MPa。
2.3 试验程序
2.3.1 氢气老化试验应按以下步骤进行:
a)试验前应按规定干燥试样;
b)取 3 个试样在压力大于或等于 1.25 倍气瓶公称工作压力、温度大于或等于 85℃ 的氢气中放置 1000h 后,将温度冷却到室温后,缓慢降压至大气压力;
c)另取 3 个试样,在环境温度、常压中保存 1000h,与步骤 a)同时进行;
d)参照 GB/T 1040.1 和 GB/T 1040.2 的试验方法对上述试样进行拉伸试验,记录拉伸曲线。
2.3.2 试验过程中,试样不应接触试验箱非夹持部位。
2.3.3 记录材料平均拉伸断裂应力变化率和平均拉伸断裂标称应变变化率。
图 1 高压氢气瓶塑料内胆和氢气相容性试验程序