氫能系列專題
ZwickRoell檢測(cè)儀器在金屬材料的應(yīng)用
——本文由ZwickRoell川沙實(shí)驗(yàn)室提供
在前兩期中我們介紹了氫能行業(yè)對(duì)材料測(cè)試技術(shù)挑戰(zhàn)，以及ZwickRoell在制氫和用氫上的解決方案，另外，也對(duì)ZwickRoell在復(fù)合材料儲(chǔ)氫罐上的應(yīng)用做了詳細(xì)介紹。今天我們將重點(diǎn)介紹ZwickRoell在金屬材料氫運(yùn)輸管道中的應(yīng)用。
在氫能產(chǎn)業(yè)鏈的儲(chǔ)氫和運(yùn)氫中同樣也面臨著眾多的技術(shù)挑戰(zhàn)，氫氣通常需要在超低溫度或高壓下進(jìn)行儲(chǔ)存和運(yùn)輸，金屬氫運(yùn)輸管道在氫氣氛圍和高壓下的性能測(cè)試尤為重要。今天將重點(diǎn)介紹ZwickRoell在金屬材料氫運(yùn)輸管道中的應(yīng)用解決方案。
氫能儲(chǔ)存和運(yùn)輸技術(shù)
在氫能產(chǎn)業(yè)鏈中，氫的儲(chǔ)存和運(yùn)輸是連接氫能產(chǎn)業(yè)鏈上游氫氣制取和下游氫氣使用的關(guān)鍵一環(huán)，深刻影響著氫能發(fā)展節(jié)奏及進(jìn)度。目前主要采用車載高壓氣態(tài)運(yùn)輸、液氫儲(chǔ)存與運(yùn)輸以及管道運(yùn)輸三種主要的運(yùn)輸方式。車載高壓氣態(tài)運(yùn)輸主要是利用氫氣分子之間的間隔，將氫氣壓縮至高壓鋼瓶?jī)?nèi)，使用汽車進(jìn)行運(yùn)輸；液氫儲(chǔ)存與運(yùn)輸是將氣態(tài)的氫氣轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)，進(jìn)而大量縮小氫氣的體積進(jìn)行運(yùn)輸；管道運(yùn)輸主要通過(guò)建設(shè)輸送氫氣的管道，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)規(guī)模化運(yùn)輸?shù)囊环N方式。
在氫氣的運(yùn)輸中同樣要面臨各種各樣的挑戰(zhàn)，其中最重要的問(wèn)題就是“氫脆”，“氫脆”是一種由于金屬中氫引起的材料力學(xué)性能下降、塑性下降、開(kāi)裂或損傷的現(xiàn)象。在氫氣的運(yùn)輸過(guò)程中，氫脆是非常危險(xiǎn)的現(xiàn)象，會(huì)導(dǎo)致材料力學(xué)性能降低，甚至?xí)鸩豢煽氐臄嗔褑?wèn)題。所以需要評(píng)估材料對(duì)于氫氣的敏感性，對(duì)管道用金屬材料進(jìn)行測(cè)試，以確保安全。
測(cè)試面臨的挑戰(zhàn)
對(duì)于氫能運(yùn)輸管道材料的測(cè)試將面臨各種各樣的挑戰(zhàn)，包含介質(zhì)、溫度、過(guò)程、壓力等。
介質(zhì)：主要有氫氣、氦氣和氮?dú)?/div>
(責(zé)任編輯：金利儀器lyh)
溫度：對(duì)于不同的溫度要求可以采用不同的解決方案，如液氫、液氮或液氦降溫
過(guò)程：測(cè)試過(guò)程的安全性非常重要，包括整個(gè)實(shí)驗(yàn)艙的密封度等
1.氫氣高度可燃性
2.實(shí)驗(yàn)艙的密封性
3.環(huán)境濕度
壓力：目前氫能主要以高壓氣態(tài)和液態(tài)的方式進(jìn)行運(yùn)輸，測(cè)試壓力通常在幾百bar，未來(lái)可能會(huì)進(jìn)行更高壓力的測(cè)試
ZwickRoell案例分享
ZwickRoell在金屬氫運(yùn)輸管道和壓力容器的應(yīng)用中有非常完善的解決方案，可以滿足不同壓力和不同溫度環(huán)境下的測(cè)試需求，同時(shí)配備浸入式恒溫器或外加低溫箱實(shí)現(xiàn)測(cè)試所需的超低溫環(huán)境。
案例1：400bar動(dòng)靜態(tài)測(cè)試系統(tǒng)
客戶： 德國(guó)某工廠
配置方案：ZwickRoell自主開(kāi)發(fā)的氫氣測(cè)試系統(tǒng)，配有ZwickRoell氫氣壓力容器
測(cè)試金屬試樣在壓縮氫氣環(huán)境下的性能
溫度范圍：RT
可選： -60°/+100°C
最大氫氣氣壓：400 bar
最大力值：100 kN
最小測(cè)試速度：0.01 mm/min
制動(dòng)器行程：100mm
液壓動(dòng)力：40l/min
氫壓力容器帶有機(jī)械壓力補(bǔ)償和內(nèi)部負(fù)載測(cè)量，可以補(bǔ)償摩擦
案例2：1000bar動(dòng)態(tài)測(cè)試系統(tǒng)
客戶： 德國(guó)某研究所
配置方案：動(dòng)態(tài)試驗(yàn)機(jī)帶LN2（液氮）浸入式恒溫器和外加低溫箱
拉伸測(cè)試 （ 試樣尺寸Ø 3- 8 mm ）
疲勞測(cè)試 （ 試樣尺寸Ø 3- 8 mm ）
斷裂韌性測(cè)試（ max. 25mm CT試樣）
氫氣環(huán)境可選
溫度范圍：-85 ℃至 +150 ℃
最大氫氣氣壓：1000 bar
最大力值：100 kN
最大測(cè)試頻率：70 Hz
最大振幅：1mm
最小測(cè)試速度： < 0.01 mm/min
案例3：壓力容器沖擊性能測(cè)試
客戶： 德國(guó)某研究所
配置方案：HIT750（最大吸收能量300J）
用于儲(chǔ)存液態(tài)氫氣的金屬壓力容器在低溫下進(jìn)行的擺錘沖擊測(cè)試
在最低15K低溫下進(jìn)行擺錘沖擊測(cè)試：DIN EN ISO 148 and ASTM E 23
儀器化沖擊：ISO 14556
夏比試樣尺寸：10x10x55mm
試樣直接安裝在測(cè)試位置，直接采用LHe/LN2冷卻系統(tǒng)進(jìn)行冷卻
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