塑料內(nèi)膽氫氣滲透試驗(yàn)方法研究

自2023年5月GB/T 42610-2023 《高壓氫氣瓶塑料內(nèi)膽和氫氣相容性試驗(yàn)方法》發(fā)布以來，我司迅速建立了相關(guān)試驗(yàn)?zāi)芰ΑＭ瑫r(shí)，國(guó)內(nèi)氫能產(chǎn)業(yè)對(duì)材料級(jí)氫氣滲透試驗(yàn)的關(guān)注度也在持續(xù)增高。目前，已經(jīng)有多家大型企業(yè)、院校及科研單位在我司通過氫氣滲透試驗(yàn)對(duì)其開發(fā)的材料、部件進(jìn)行驗(yàn)證。下面，編者將針對(duì)塑料內(nèi)膽氫氣滲透試驗(yàn)部分及相關(guān)/類似試驗(yàn)進(jìn)行介紹。

高壓氫氣瓶塑料內(nèi)膽和氫氣相容性試驗(yàn)方法分類及流程

塑料內(nèi)膽氫氣滲透試驗(yàn)的重要性

塑料內(nèi)膽的氫氣滲透試驗(yàn)僅僅是塑料內(nèi)膽材料試驗(yàn)中的一部分。為什么我們要著重介紹氫氣滲透試驗(yàn)這僅占國(guó)標(biāo)1/7的內(nèi)容呢？原因如下：

1、需要通過氫氣滲透試驗(yàn)確定材料的單位滲透速率；

2、需要通過氫氣滲透速率與材料物理性質(zhì)的變化來判斷材料與氫氣的相容性是否良好；

3、氫氣滲透試驗(yàn)的結(jié)果容易被外界影響。

塑料內(nèi)膽氫氣滲透試驗(yàn)的影響因素

影響滲透試驗(yàn)的最終結(jié)果最大的因素有三個(gè)：樣品制備、工裝設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)采集。

1、樣品制備：為避免樣品加工工藝對(duì)試驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生的差異，應(yīng)從成品內(nèi)膽上截取試樣。且不得存在褶皺、折痕、夾雜、孔隙等缺陷。曲率較大試樣，可在合適的溫度下將其裝入工裝壓平。

2、工裝設(shè)計(jì)：滲透工裝將樣件夾持在中間通過密封件密封，兩端分別預(yù)留φ25mm腔體滿足滲透面積要求。低壓腔由金屬篩網(wǎng)及金屬燒結(jié)材料填滿，支撐樣件的同時(shí)避免高壓將樣件壓潰。

金屬篩網(wǎng)及燒結(jié)材料與工裝之間不得留有空隙，否則會(huì)導(dǎo)致試樣在測(cè)試時(shí)受到剪切力的影響而損壞。密封件應(yīng)選用具有良好氫氣相容性的材料，且邵氏硬度一般不低于85。

3、數(shù)據(jù)采集：我司使用氣相色譜儀測(cè)量低壓側(cè)氫氣濃度，相比測(cè)量壓力變化、體積變化等更精準(zhǔn)。正式試驗(yàn)前還對(duì)樣件進(jìn)行氦氣檢漏，一是確保樣件密封良好，且惰性氣體氦氣如發(fā)生泄漏可以把危害降至最低；二是氣相色譜儀能可靠分辨樣氣中的氦氣與氫氣含量，不影響正式測(cè)試數(shù)據(jù)。

單位時(shí)間濃度變化曲線

部分客戶出于成本考慮，無法按照國(guó)標(biāo)進(jìn)行完整測(cè)試，對(duì)此我司建議通過將樣品在氫氣中保壓、靜置一段時(shí)間，使氫氣充分溶解與滲透在樣品內(nèi)來縮短非穩(wěn)態(tài)階段，同時(shí)樣件達(dá)到穩(wěn)態(tài)階段后應(yīng)該繼續(xù)檢測(cè)一段時(shí)間，避免假穩(wěn)態(tài)。

滲透試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)的假穩(wěn)態(tài)

非標(biāo)樣品取樣建議

部分客戶有對(duì)塑料內(nèi)膽以外的樣品進(jìn)行滲透測(cè)試的需求，對(duì)此亦可參照上文，樣件制取方面如存在難點(diǎn)也可通過注塑或其他工藝制得樣品，但最終測(cè)試結(jié)果相應(yīng)也會(huì)存在一定偏差。