氢渗透

摘要： 针对自主研发的12.9级高强度耐候螺栓钢,利用氢渗透试验、恒载荷延迟断裂试验、扫描电子显微镜、透射电子显微镜等,研究了其在不同温度回火后的抗氢致延迟断裂性能。结果表明:随着回火温度的升高,氢扩散系数D_(0)增大,可扩散氢浓度C_(0)略微增加;随着回火温度的升高,钢的抗氢致延迟断裂性能明显提高,断口起裂区比例减小,600°C时几乎为韧窝形态;随着回火温度的升高,钢中析出相的数量明显增加,析出相可作为可扩散氢的强陷阱,从而提高了钢的抗延迟断裂性能。

摘要： 为了进一步研究X80管线钢热影响区组织对氢渗透行为的影响,利用焊接热模拟技术模拟了X80管线钢在不同峰值温度下生成的焊接热影响区,研究了800~1 350°C的峰值温度对焊接热影响区的组织、显微硬度和氢渗透行为的影响。焊接热影响区组织分析结果显示,当峰值温度为800°C时,组织主要为铁素体和贝氏体,晶粒大小分布不均匀,M-A组元呈岛状;峰值温度为900°C时,组织主要为细小的铁素体和粒状贝氏体,晶粒分布均匀,M-A组元呈岛状和粒状;峰值温度为1 150~1 350°C时,组织均以粒状贝氏体为主,M-A组元主要分布在原奥氏体晶界处。焊接热影响区硬度试验和氢渗透试验结果显示,显微硬度随着峰值温度的升高,呈先升高后降低趋势,并且发生了明显的软化;随着峰值温度的升高,组织的氢扩散通量和氢表现扩散系数逐渐增大,吸附氢浓度逐渐减小。研究表明,在焊接热影响区组织中,部分相变区的氢脆敏感性最高,容易造成氢聚集,进而引起氢脆等现象。

摘要： 采用恒应力方法对比研究了薄板坯连铸连轧(CSP)和传统冷轧2种不同工艺生产的1500 MPa级热成形钢的氢致延迟开裂(HIDC)行为,结果显示CSP工艺生产的热成形钢具有较高的门槛应力值。扫描电镜(SEM)断口分析显示在不同充氢条件下两种钢的断裂机制表现为沿晶+准解理混合特征。使用氢渗透方法测量两种钢的扩散动力学参数,发现WHF1500-CSP钢具有较低的氢扩散系数和较高的氢陷阱密度。透射电镜下观察了2种钢析出相,发现WHF1500-CSP中的析出相更为细小和弥散。分析和讨论了WHF1500-CSP中析出相对氢扩散动力学的影响以及对延迟开裂行为的影响。

摘要： 富氢气体的钯膜分离纯化过程中,杂质CO_(2)、CO_(2)对氢渗透的抑制作用导致了氢通量和分离效率降低。因此,区分并量化CO_(2)、CO_(2)抑制作用中的浓差极化及竞争吸附作用,是保障钯膜高效纯化氢气的关键。使用Caravella模型分析了CO_(2)、CO_(2)的浓差极化、竞争吸附及两者的综合抑制作用;在CO_(2)、CO_(2)浓度(体积分数,下同)分别为5%~25%、1%~5%,纯化温度为320~420°C下,考察了浓差极化作用系数(CPC)、竞争吸附作用系数(IC)及综合抑制作用系数(PRC)的演变规律;确定了综合抑制作用的主导因素。结果表明,随着CO_(2)、CO_(2)浓度的增加,抑制作用均增强。纯化温度增加时,CO_(2)的IC在CO_(2)浓度仅为15%~25%时减小,而CO_(2)的IC在CO_(2)浓度为1%~5%时均减小,这是由于CO_(2)在钯上吸附作用更强。CO_(2)、CO_(2)的综合抑制作用分别以浓差极化作用、竞争吸附作用为主导。

摘要： 非金属聚合物材料已被大规模用作中、低压燃气管道管材,其临氢环境下与氢的相容性研究对于掺氢天然气输送的发展具有重要意义。为此,综述了现有的非金属聚合物管材在氢环境中的气体渗透性能以及力学性能劣化研究,分析了温度、氢压、材料微观结构等因素对非金属管材渗透性能以及力学性能的影响,指出了目前研究存在的不足并对未来研究方向进行了展望。研究结果表明:(1)低氢压下,非金属管材的渗透性能与力学性能几乎不受氢环境影响,随温度升高,非金属管材的渗透系数增大,力学性能降低;(2)氢气分子在非金属材料中的渗透系数大于甲烷分子,各气体间的渗透系数相互独立,材料结晶度等微观结构参数能够影响材料在临氢环境下的渗透性能和力学性能;(3)气体泄漏是影响非金属管材运行安全的主要因素,其主要途径以及泄漏速率可以作为评价临氢环境下非金属管材适用性的主要指标;(4)和热塑性管材相比,弹性体密封件氢渗透性能更差,容易发生溶胀而导致其物性变化,直接影响掺氢非金属管道的安全运行。结论认为:(1)后续需开展多因素耦合条件下非金属氢管道寿命预测模型、非金属管材临氢服役性能评价准则、密封件及密封材料临氢适用性评价技术方法与评价准则等方面的研究工作;(2)建议建立掺氢环境下非金属管道建设与运行的相关规范以及安全评价方法,形成相关标准规范,以期为非金属管道掺氢输送的发展和大规模应用奠定基础。

摘要： 由于氢与晶体缺陷的交互作用机理尚有待进一步研究,采用拉伸实验和氢渗透实验结合的方法研究了晶体缺陷对预充氢X80管线钢氢脆行为的影响。研究发现:低温回火可以使预充氢X80管线钢的氢陷阱浓度和氢脆敏感性均大幅降低,而预应变不仅可以使其氢陷阱浓度大幅升高,而且可以增加其氢脆敏感性。氢渗透实验表明预变形产生的氢陷阱主要为位错。可移动位错与氢发生交互作用是氢脆发生的前提条件,而在低温退火中,碳原子的钉扎作用将可移动位错转变为不可移动位错,因此在二次拉伸时造成新位错无法与氢发生交互作用,从而使氢脆敏感性大幅降低。X80管线钢的氢脆行为受氢促进局域化塑性变形和氢致弱键两种机制共同影响。

摘要： 由于氢与晶体缺陷的交互作用机理尚有待进一步研究,采用拉伸实验和氢渗透实验结合的方法研究了晶体缺陷对预充氢X80管线钢氢脆行为的影响。研究发现:低温回火可以使预充氢X80管线钢的氢陷阱浓度和氢脆敏感性均大幅降低,而预应变不仅可以使其氢陷阱浓度大幅升高,而且可以增加其氢脆敏感性。氢渗透实验表明预变形产生的氢陷阱主要为位错。可移动位错与氢发生交互作用是氢脆发生的前提条件,而在低温退火中,碳原子的钉扎作用将可移动位错转变为不可移动位错,因此在二次拉伸时造成新位错无法与氢发生交互作用,从而使氢脆敏感性大幅降低。X80管线钢的氢脆行为受氢促进局域化塑性变形和氢致弱键两种机制共同影响。

摘要： 塑料内胆与橡胶O形密封圈是Ⅳ型储氢瓶用关键阻氢部件,其高压氢渗透特性是储氢气瓶性能评价与安全评估的研究重点。总结了塑料内胆、密封橡胶等聚合物材料气体渗透性能主要测试方法与测试标准,介绍了相关气体渗透性能测试装置研制进展,综述了Ⅳ型储氢瓶用典型塑料内胆材料、橡胶密封材料氢渗透行为研究成果,指出了塑料内胆与橡胶密封材料高压氢渗透特性研究存在缺乏全工况试验数据与完善的标准体系等问题,提出了未来发展方向的建议。

摘要： 金属的氢脆敏感性与氢在其中的扩散密切相关,添加适量的铌能显著降低钢的氢脆敏感性.采用电化学氢渗透试验、动态充氢拉伸试验研究了氢在不含铌和含0.03％、0.05％和0.08％Nb(质量分数)的高强度低合金系泊链钢中的扩散行为及Nb含量对钢的氢脆敏感性的影响.结果表明:随着Nb的质量分数从0增加到0.05％,氢在钢中的扩散系数减小,氢的扩散激活能增大;当Nb的质量分数进一步增加至0.08％时,钢的氢扩散系数略微增大,氢的扩散激活能略微减小.添加微量Nb的钢的氢脆敏感性指数(R)均小于未添加Nb的钢.含0.05％Nb的钢的氢脆敏感性指数最小,为45.14％.

摘要： 本文设计了一套用于阻氚涂层质子辐照与氢渗透耦合的实验装置,利用四川大学原子核科学技术研究所的2×3 MV串列加速器来研究阻氚涂层(TPB)高温、辐照、渗氢性能.详细介绍了该装置的总体设计目标和主要组成部分,如试样架、含氢渗透气体回路及设计原理.利用该装置获取TPB涂料的相关数据,为今后利用质子原位辐照技术研究辐照对高温环境下氢气渗透性能的影响奠定了基础.本文还对装置参数和试验参数的优化进行了探讨.

摘要： 采用电化学方法,研究了缓蚀剂对腐蚀介质中碳钢渗氢性能的影响.研究结果表明,在25 ～ 60°C之间,随着温度的升高,L360试样在饱和H2S、CO2的溶液中稳态渗氢电流逐渐增大.在含有咪唑啉型缓蚀剂的饱和H2S、CO2的溶液中,随着温度的升高,试样在溶液中稳态渗氢电流同样出现增大趋势,但随温度的升高到达稳态所需时间变长,对比两种环境下的渗氢曲线,可以明显看出,在含有缓蚀剂情况下试样渗氢电流明显降低,到达稳态需要的时间更长,这说明缓蚀剂具有明显抑制氢渗透作用的能力.

摘要： 本文主要用电化学方法研究了氢在2205 双相不锈钢的扩散系数，可扩散氢的浓度和氢陷阱密度，同时用局部交流阻抗的微区电化学技术研究了表面缺陷的存在对析氢过程的影响。结果表明，与纯铁素体钢相比，2205 双相不锈钢的有效氢扩散系数更小，约低3 个数量级，陷阱密度高达10 27 数量级，氢穿透时间长达1500s 。表面缺陷的存在对析氢过程有明显影响，当外加充氢电流密度超过 90 μ A/cm 2 后，缺陷处的氢渗透速度较快而产生氢气，这使得缺陷处的阻抗值会变得非常大。

摘要： 利用动电位极化曲线测试和Devanthan-Stachurski电化学法，研究了X70管线钢在H2S溶液中的电化学行为和氢渗透电流随H2S浓度的变化规律。结果表明，H2S加速阴、阳极反应，并在阴极呈现扩散特征，随着H2S浓度的增加，阴极反应加速，出现稳态氢渗透电流密度的时间缩短，稳态氢渗透电流密度增大，最终达到稳定值。

摘要： 利用高温高压H2S反应釜,在碳钢表面制备了不同结构的腐蚀产物膜;通过Devanathan-stachurski双电解池电化学氢渗透方法,研究了腐蚀产物膜对管线钢氢渗透行为产生的影响.结果表明,不同条件下管线钢生成不同的腐蚀产物,而腐蚀产物膜促进了阴极析氢反应,膜层的存在增加了表面氢吸附浓度.以马基诺矿型FeS1-x晶体为主的膜层促进氢渗透行为的发生,而以磁黄铁矿型Fe1-xS晶体为主的膜层对氢渗透行为则有较强的抑制作用.

摘要： 采用电化学方法，在饱和硫化氢某气田模拟水溶液中，测定了不同充氢电流下氢在API X52管线钢中的扩散系数(D)和试样中可扩散氢浓度(C0)，研究了缓蚀剂CT2-19对管线钢氢渗透行为的影响。结果表明，在试验条件下，API X52管线钢可扩散氢浓度与充氢电流呈线性关系,即C0=0.99+0.07i；缓蚀剂CT2-19在试验浓度下对管线钢的氢渗透有较好的抑制作用。

摘要： 在环境敏感断裂中，氢脆是其中的一个重要类型。氢渗透已被证明是金属材料失效的主要原因之一。金属材料在海洋大气环境下腐蚀过程中也检测到有氢渗入金属材料内部。因此也有发生氢脆型环境敏感断裂的倾向，有必要研究海洋用钢在海洋大气中的氢渗透行为及载荷的作用。本文采用Devanathan-Stachurski氢渗透技术，研究了16Mn、X56和35crMo三种材料未受力试样和动加载试样在模拟海洋大气腐蚀环境中的氢渗透行为。实验结果表明，在海洋大气腐蚀过程中明显有氢渗透进入金属材料内部。C1-离子、H2S、SO2等污染物对氢渗透有促进作用。材料形交对氢渗透影响的研究表明，在弹性变形阶段，氢渗透电流逐渐增大，在塑性变形阶段开始后，氢渗透逐渐减小，在塑性变形阶段后期，随着形变的增大，氢渗透电流增大。

摘要： 在环境敏感断裂中，氢脆是其中的一个重要类型,氢渗透已被证明是金属材料失效的主要原因之一。金属材料在海洋大气环境下腐蚀过程中也检测到有氢渗入金属材料内部。因此也有发生氢脆型环境敏感断裂的倾向，有必要研究海洋用钢在海洋大气中的氢渗透行为及载荷的作用。本文采用Devanathan-Stachurski氢渗透技术，研究了16Mn、X56和35CrMo三种材料未受力试样和动加载试样在模拟海洋大气腐蚀环境中的氢渗透行为。实验结果表明，在海洋大气腐蚀过程中明显有氢渗透进入金属材料内部。Cr离子、H2S、SO2等污染物对氢渗透有促进作用。材料形变对氢渗透影响的研究表明，在弹性变形阶段，氢渗透电流逐渐增大，在塑性变形阶段开始后，氢渗透逐渐减小，在塑性变形阶段后期。随着形变的增大，氢渗透电流增大。

摘要： 本文研究了一种在不锈钢(00Cr17Ni14Mo2和1Cr18Ni9Ti)表面渗铝,形成富铝表层,再原位氧化生长Al2O3膜层的防氚渗透新材料技术,用氢来模拟氘、氚在材料中的渗透行为.分析了渗铝表层的形貌、结构以及渗铝层的成分分布.结果表明:渗铝层呈致密结晶组织,主要由FeAl相组成;渗层呈多层结构,外层约25μm,过渡层约5μm和内层约30μm,各亚层间及渗层与基体间结合紧密,无裂缝;渗铝表层铝浓度较高(>30％),这为进一步原位热氧化生长Al2O3膜提供了保证.采用XRD、S-570SEM/EDS和SPM分析了Al2O3膜的相结构和表面形貌,采用IRSE-1红外椭圆偏振仪测定Al2O3膜厚.结果表明:渗铝层发生选择性氧化,在表面生成均匀、致密Al2O3膜,在900°C、约3Pa氧气环境中氧化2h所生长的膜的厚度约为0.6μm.将氧化后的样品放入1台超高真空吸放氢测试系统中进行渗氢处理,并用前向弹性反冲(ERD)对渗氢样品进行分析测试.结果表明:沿着膜层深度方向,氢原子浓度急剧降低,在深度0.2μm处,原子浓度趋于平衡,原子百分比浓度约保持为0.007％,与不锈钢基体化学组成中的氢原子含量相近,表明从薄膜层0.2μm起,氢原子难以渗透进去,这说明本研究所制备的Al2O3膜层具有良好的防氢渗透效果.

摘要： 搪瓷钢的氢扩散系数D与TH值成反比,D愈小,TH值愈大,抗氢致鳞爆性能愈好.本文研究了表面镀镍与否、试样厚度、充氢溶液中硫脲含量和充氢电流密度等各种因素对TH值的影响.结果表明,表面粗磨、不镀镍,也能测出稳定的TH值.当试样厚度d从0.25 mm增至0.6 mm,TH值线性下降;d≥0.6 mm后,TH值保持不变.升高电流密度、增加硫脲含量均使TH值下降.

摘要： 搪瓷钢的氢扩散系数D与TH值成反比,D愈小,TH值愈大,抗氢致鳞爆性能愈好.本文研究了表面镀镍与否、试样厚度、充氢溶液中硫脲含量和充氢电流密度等各种因素对TH值的影响.结果表明,表面粗磨、不镀镍,也能测出稳定的TH值.当试样厚度d从0.25 mm增至0.6 mm,TH值线性下降;d≥0.6 mm后,TH值保持不变.升高电流密度、增加硫脲含量均使TH值下降.

摘要： 本发明属于气体分离工程领域，具体涉及一种质子‑电子混合导体透氢膜及其制备方法和氢渗透膜反应器。以聚苯并咪唑、电子导体、异氰尿酸三缩水甘油酯为原料，电子导体为石墨或石墨烯，以二甲基乙酰胺为溶剂，将原料和溶剂混合溶解后，制备得到PBI/电子导体/TGIC交联复合膜；再浸泡在浓磷酸或磷酸盐溶液中，得到PBI/电子导体/TGIC/H3PO4交联复合膜；再在表面刷涂Pt、Pd或Ag催化剂，得到质子‑电子混合导体透氢膜。透氢速率高，机械强度高、抗氧化性能强，能适用于中低温的环境，有良好的热、化学稳定性和抗氧化性等优势；本发明还提供其制备方法，条件温和，成本低；透氢膜能够构造高效中低温氢渗透膜反应器。

摘要： 一种用于金属材料氢渗透行为的多通道测氢装置及方法，装置包括试样，参比电极、辅助电极、阴极池、阳极池和多通道恒电位仪，阴极池为上开口的桶形结构，阳极池为上下开口的筒形结构，并自下而上依次由阴极池、试样和阳极池竖直安置，其中参比电极和辅助电极上下布置在阴极池中，并分别通过穿入阴极池一侧面设置的密封参比电极固定孔和密封辅助电极固定孔中的导线与恒电位仪的相应通道相连接；阳极池均布于试样的上平面上，阳极池中设置有辅助电极和参比电极其导线分别与恒电位仪的相应通道相连接；试样通过导线与恒电位仪的相应通道相连接。本发明采用多通道电解池技术，可同时测量金属材料多个部位的氢渗透行为，操作简单，成本低，精确度高。

摘要： 本发明是涉及金属腐蚀研究，具体的说就是一种金属应力腐蚀开裂裂缝处氢渗透电流及氢分布的检测方法。在试样的侧壁和底部距裂纹0.2-0.5mm处分别钻孔洞，将钻孔后试样作为阳极池而后利用Devanathan-Stachurski方法，即测定裂缝处氢渗透电流及氢分布。采用本发明的方法克服了传统方法不能适用于带有裂纹等复杂试样的局限，除了可检测金属应力腐蚀开裂裂纹尖端和裂纹侧壁氢渗透电流外，还能够为分析裂纹扩展机制提供依据。

摘要： 本发明披露厚1～100nm的氢渗透膜(1)，该氢渗透膜(1)包括包含V或V合金的氢渗透性基材(2)、包含Pd或Pd合金的氢渗透性Pd膜(3)以及中间层(4)，所述中间层(4)设置在氢渗透性基材(2)与Pd膜(3)之间并包括与氢渗透性基材(2)接触的第一中间层(5)和与Pd膜(3)接触的第二中间层(6)。第一中间层(5)包含选自Ta、Nb和它们的合金中的至少一种，第二中间层(6)包括选自第8族元素、第9族元素、第10族元素和它们的合金中的至少一种并具有1～100nm的厚度。本发明还披露燃料电池，该燃料电池包括所述氢渗透膜和设置在所述氢渗透膜中的Pd膜之上的质子导电膜。所述氢渗透膜能够抑制氢渗透性基材、中间层和Pd膜之间的相互扩散，并能够解决氢渗透性随时间下降的问题。该燃料电池没有造成电动势随时间的下降。

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。

摘要： 一种金属表面阻氢涂层的氢渗透测试方法，包括：将金属基体的一面覆盖阻氢涂层，所述阻氢涂层为无机陶瓷涂层或者有机涂层；在阻氢涂层表面沉积铜、钯或者金薄膜；将金属基体的另一面镀镍，得到测试样品；将测试样品采用电化学氢渗透测试方法进行氢渗透测试，获得电流‑时间氢渗透曲线；根据获得的电流‑时间氢渗透曲线计算氢渗透系数。本发明可以解决有机涂层无法进行高温气相氢渗透测试，以及无机陶瓷涂层及有机陶瓷涂层不导电无法进行电化学氢渗透测试的问题。本发明提供的测试方法操作简单，相对于高温气相氢渗透成本更低，安全性强。

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。

摘要： 本发明属于气体分离工程领域，具体涉及一种质子‑电子混合导体透氢膜及其制备方法和氢渗透膜反应器。以聚苯并咪唑、电子导体、异氰尿酸三缩水甘油酯为原料，电子导体为石墨或石墨烯，以二甲基乙酰胺为溶剂，将原料和溶剂混合溶解后，制备得到PBI/电子导体/TGIC交联复合膜；再浸泡在浓磷酸或磷酸盐溶液中，得到PBI/电子导体/TGIC/H3PO4交联复合膜；再在表面刷涂Pt、Pd或Ag催化剂，得到质子‑电子混合导体透氢膜。透氢速率高，机械强度高、抗氧化性能强，能适用于中低温的环境，有良好的热、化学稳定性和抗氧化性等优势；本发明还提供其制备方法，条件温和，成本低；透氢膜能够构造高效中低温氢渗透膜反应器。

摘要： 一种用于金属材料氢渗透行为的多通道测氢装置及方法，装置包括试样，参比电极、辅助电极、阴极池、阳极池和多通道恒电位仪，阴极池为上开口的桶形结构，阳极池为上下开口的筒形结构，并自下而上依次由阴极池、试样和阳极池竖直安置，其中参比电极和辅助电极上下布置在阴极池中，并分别通过穿入阴极池一侧面设置的密封参比电极固定孔和密封辅助电极固定孔中的导线与恒电位仪的相应通道相连接；阳极池均布于试样的上平面上，阳极池中设置有辅助电极和参比电极其导线分别与恒电位仪的相应通道相连接；试样通过导线与恒电位仪的相应通道相连接。本发明采用多通道电解池技术，可同时测量金属材料多个部位的氢渗透行为，操作简单，成本低，精确度高。

摘要： 本实用新型属于金属材料检测技术领域，具体为一种用于金属材料氢渗透行为的多通道测氢装置，包括底座，所述底座的底部四角设置有支撑脚架，所述底座的顶部四角设置有支架，所述支架的顶部设置有支撑板，所述支撑板的顶部设置有多通道恒电位仪；称重模块，所述称重模块设置在底座的顶部中间，所述称重模块的顶部设置有阴极池，所述阴极池的顶部设置有试样，所述试样的顶部设置有阳极池，所述阴极池的一侧设置有温度传感器，其结构合理，通过在阴极池的底部设置有称重模块，同时在阴极池的一侧设置有温度传感器，温度传感器的检测头延伸至阴极池内腔，实现了检测过程中的温度监控和重量监控，提高了检测的准确性。