GB/T34542.2-2018
氢气储存输送系统第2部分：金属材料与氢环境相容性试验方法
Storageandtransportationsystemsforgaseoushydrogen—Part2:Testmethodsforevaluatingmetallicmaterialcompatibilityinhydrogenatmosphere
- 中国标准分类号（CCS）F19
- 国际标准分类号（ICS）27.180
- 实施日期2018-12-01
- 文件格式PDF
- 文本页数10页
- 文件大小750.25KB
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氢气储存输送系统第2部分：金属材料与氢环境相容性试验方法
国家标准 GB/34542.2一2018 氢气储存输送系统第2部分: 金属材料与氢环境相容性试验方法 Storgandtramsportationsystemsforgaseoushydrogen Part2:Testmethodsforevaluatingmetalliematerialcompatihility inhydrogenatm0sphere 2018-05-14发布 2018-12-01实施 国家市场监督管理总局 发布 币国国家标准化管理委员会国家标准
GB/T34542.2一2018 次 目 前言 范围 2 规范性引用文件 3 术语和定义 符号 试验设备 试验条件 试验方法 附录A(资料性附录》试验设备主体基本结构
GB;/T34542.2一2018 前 言 GB/T34542《氢气储存输送系统》分为以下部分: 第1部分:通用要求; 第2部分:金属材料与氢环境相容性试验方法; 第3部分:金属材料氢脆敏感度试验方法; 第4部分:氢气储存系统技术要求; 第5部分:氢气输送系统技术要求; 第6部分:氢气压缩系统技术要求; 第7部分;氢气充装系统技术要求; 第8部分;防火防爆技术要求
本部分为GB/T34542的第2部分
本部分按照GB/T1.l2009给出的规则起草
本部分由全国氢能标准化技术委员会(SAC/TC309)提出并归口
本部分起草单位浙江大学、,标准化研究院、北京海德利森科技有限公司、电子工程设计 院、科学院金属研究所、浙江工业大学
本部分主要起草人;郑津崔、王、韩武林、花争立、张林、何琦、周向荣、张广平、马凯
GB;/T34542.2一2018 氢气储存输送系统第2部分: 金属材料与氢环境相容性试验方法 范围 本标准规定了金属材料与氢环境相容性试验的试验设备、试验条件和试验方法
本标准适用于金属材料在气态氢环境中的拉伸性能、疲劳性能以及断裂力学性能的测定
规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的
凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文 件
凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件
GB/T228.1金属材料拉伸试验第1部分;室温试验方法 GB/T3075金属材料疲劳试验轴向力控制方法 GB/T3634.,2氧气第2部分;纯氢、高纯氢和超纯氢 GB/T6398金属材料疲劳试验疲劳裂纹扩展方法 GB/T10623金属材料力学性能试验术语 GB/T15248金属材料轴向等幅低循环疲劳试验方法 GB/T21143金属材料准静态断裂韧度的统一试验方法 GB/T26077金属材料疲劳试验轴向应变控制方法 GB/T29729氢系统安全的基本要求 GB/T34542.1氢气储存输送系统第1部分;通用要求 术语和定义 GB/T10623界定的以及下列术语和定义适用于本文件
3.1 试验箱testchamber 容纳高压气体,用于金属材料力学性能测试的密闭容器
3.2 内部测量装置 internaleasuringequipment 安装于试验箱内部,用于测量试样轴向力或变形的装置
3.3 外部测量装置extermalmeasuringequipment 安装于试验箱外部,用于测量加载杆轴向力或横梁位移的装置
3.4 environmentreferencetest 环境对比试验 为了对比评价氢气对材料性能的劣化程度而在大气环境、氮气或者惰性气体环境下开展的材料性 能试验
GB/T34542.2一2018 符号 下列符号适用于本文件 试验压力,MPa; 试验温度,C; 力值比,最小力与最大力之比; da/dN疲劳裂纹扩展速率,m/eycle; AK应力强度因子范围,MPa”m 5 试验设备 5.1 -般要求 5.1.1金属材料与高压氢环境相容性试验设备主体参见附录A,主要由试验箱,支撑装置,测量装置、 加载杆等组成
5.1.2试验设备应满足GB/T29729,GB/T34542.1的相关安全要求
5.1.3试验设备的材料应满足相应国家标准或者行业标准的要求,与氢气直接接触的材料应与氢气具 有良好的相容性
5.1.4试验设备的温度和压力控制系统应能满足相关试验要求
5.1.5试验设备的气体排放系统应设置流量控制装置
5.1.6试验设备停用期间,试验箱内宜充装0.1MPa的高纯氮气或惰性气体进行保护 5.1.7 试验设备连续15天以上停用时,应先经泄漏检测,合格后方可进行试验
5.2试验箱 5.2.1试验箱材料、设计、制造、使用管理、定期检验等应参考TsG21的相关规定
5.2.2试验箱设计应考虑疲劳载荷及氢气对材料性能的影响
5.2.3试验箱设计压力循环次数不得低于预期使用年限内的压力循环次数
5.2.4宜采用适当的装置平衡气体压力作用在加载杆上的轴向力 5.3测量装置 5.3.1内部测量装置 5.3.1.1内部测量装置应能承受试验箱内的压力,并具备试验所需的精度和分辨率
5.3.1.2内部测量装置的电子元件在高压氢气环境中应具有良好的稳定性
5.3.1.3应详细记录内部测量装置在高压氢气环境中输出信号随时间的变化规律,记录时间应大于相 应试验所需的时间
5.3.1.4疲劳试验应采用内部载荷测量装置测量试样轴向力
5.3.2外部测量装置 5.3.2.1采用外部载荷测量装置时,应对测量值进行修正,详细记录修正方法,并提供文件说明
修正 至少应考虑以下因素: 气体压力作用在加载杆上的轴向力; a b)加载杆与试验箱之间动密封处的摩擦力
GB;/T34542.2一2018 5.3.2.2采用外部位移测量装置时,应考虑加载杆弹性变形对试样变形量测量结果的影响,并记录消除 该影响的方法
试验条件 6.1气源 6.1.1试验用氢气应满足GB/T3634.2中高纯氢的技术要求
6.1.2置换和环境对比试验用氮气或惰性气体的纯度应大于或等于99.999%
6.1.3当评价金属材料与含氢混合气体的相容性时,应规定含氢混合气体中氧气和水的含量,试验用 气体成分应满足含氢混合气体的成分要求,且氧气和水的含量应在规定的下限值附近
6.2试验温度 6.2.1试验温度T应取材料在预期工作温度范围内性能受氢气劣化作用最严重时的温度
6.2.2常用金属材料试验温度推荐值见表1
表1常用金属材料试验温度推荐值 金属类型 300系列不锈 镍基合金 碳钢和低合金钢 铝合金 试验温度推荐值 室温 室温 室温 -53 6.2.3试验过程中试验箱内的温度应控制在T士3C的范围内 6.2.4环境对比试验和相应高压氢环境相容性试验应取相同的试验温度 6.3试验压力 6.3.1试验压力户应大于或等于预期的最高允许工作压力
6.3.2试验箱内氢气加压至试验压力后,应保压至少10min,压力和温度稳定后方可进行试验
6.3.3试验过程中试验箱内的压力应控制在(1士0.05)的范围内
必要时可对试验箱补压
6.3.4环境对比试验和相应高压氢环境相容性试验应取相同的试验压力
试验方法 A -般要求 7.1 应采用适当的方法清洗试样表面的油污和杂质,试样清洗后应在干燥环境中妥善保存,不得用 7.1.1 手直接接触试样标距段
7.1.2试验前,应先用氮气或惰性气体置换试验箱及供氢管路系统,再用高纯氢气置换
通人氢气前 应检测试验箱内氧气的含量(体积分数),其值不得高于1%
置换结束时,试验箱内氧气和水的含量 体积分数)应分别小于或等于1×10-"和5×10-" 7.1.3采样容器及其与试验箱间的连接管路应与试验箱同时进行置换
7.1.4试验结束后,试验箱内氢气含量小于1%时方可打开试验箱
采用相同置换程序、相同试验用氢气.相同置换气体.且试验箱内氧气和水的含量在连续3次试 7.1.5 验中均满足7.1.2规定时,6个月内不需要检测试验箱内氧气和水的含量
GB/T34542.2一2018 7.2慢应变速率拉伸试验 7.2.1试验设备及试样 7.2.1.1试验设备除应满足第5章的规定外,还应满足GB/T228.1的相关要求
7.2.1.2慢应变速率拉伸试验用试样为光滑圆棒试样或者带缺口圆棒试样
光滑圆棒试样应满足 GB/T228.1的相关要求,且试样标距段表面粗糙度Ra小于或等于0.8m;带缺口圆棒试样应采用如 图1所示的标准试样,或者缺口应力集中系数大于或等于3的试样
7.2.1.3试样标距段应变宜采用引伸计测量
单位为毫米 76.20.25 38.1 M2xL 13X45 6土0.025 12.7 F0.083士0.013 An 图1标准带缺口圆棒试样 7.2.2试验程序 7.2.2.1试验应采用恒位移速率加载
7.2.2.2光滑圆棒试样标距段的应变速率应不超过2×10-了s';对于带缺口圆棒试样,以缺口为中心 长度为25.4mm试样段的应变速率应不超过2×10-s s 7.2.3试验报告 试验报告至少应包含以下内容 试验条件 a 材料牌号、规格、化学成分、热处理状态、焊接工艺参数(必要时); 1) 试样取样位置、取样方位、结构尺寸,表面状态 2 气体纯度、试验温度、试验压力 3 试验箱温度-时间曲线、压力-时间曲线
4 b 试验参数: 应变速率
试验结果: 应力-应变曲线; 22 屈服强度、抗拉强度、断后伸长率和断面收缩率
GB;/T34542.2一2018 7.3疲劳寿命试验 7.3.1试验设备及试样 7.3.1.1疲劳寿命试验应采用力控制或者应变控制
试验设备除应满足第5章的规定外,采用力控制 时,还应满足GB/T3075的相关要求;采用应变控制时,还应满足GB/T15248或GB/T26077的相关 要求
7.3.1.2疲劳寿命试验应采用光滑圆棒试样或者带缺口圆棒试样
采用力控制时,光滑圆棒试样应满 足GB/T3075的相关要求;采用应变控制时,光滑圆棒试样应满足GB/T15248或GB/T26077的相关 要求
带缺口圆棒试样应采用如图1所示的标准试样,或者缺口应力集中系数大于或等于3的试样 7.3.2试验程序 7.3.2.1采用力控制时,试验程序应满足GB/T3075的相关要求;采用应变控制时,试验程序应满足 GB/T15248或者GB/T26077的相关要求
7.3.2.2采用力控制时,试验过程中试样的应力幅应保持恒定
光滑圆棒试样的力值比R宜取一1或 者0.l;带缺口圆棒试样的力值比R宜取0.1
7.3.2.3采用应变控制时,试验过程中试样的总轴向应变幅或者轴向塑性应变幅应保持恒定
7.3.2.4加载波形应采用三角波或者正弦波
当总循环次数低于10时,试验频率应小于或等于1H2,宜取0.1H2~ 7.3.2.5 1HIz;当总循环次数 高于10时,试验频率应小于或等于20Hz
7.3.3试验报告 试验报告至少应包含以下内容: 试验条件 材料牌号,规格、化学成分,热处理状态,焊接工艺参数(必要时); 试样取样位置、取样方位、结构尺寸、表面状态 22) 33) 气体纯度、试验温度、试验压力; 4)试验箱温度-时间曲线、压力-时间曲线
试验参数 b 加载波形、频率、力值比R
试验结果 应力/应变-寿命曲线 7.4断裂韧度试验 7.4.1试验设备及试样 7.4.1.1试验设备除应满足第5章的规定外,还应满足GB/T21143的相关要求
7.4.1.2试样应满足GB/T21143的相关要求
试验程序 7.4.2 7.4.2.1试验程序应满足GB/T21143的相关要求
7.4.2.2试验应采用位移控制,并以缺口张开位移或者横梁位移作为控制变量
7.4.2.3试样在线弹性区内的应力强度因子速率应在0.1MPa”m'2/min1MPam'2/min之间
GB/T34542.2一2018 7.4.3试验报告 试验报告至少应包含以下内容 试验条件 a 材料牌号、规格、化学成分、热处理状态、焊接工艺参数(必要时); 1) 2 试样取样位置、取样方位、结构尺寸、表面状态; 33 气体纯度、试验温度、试验压力; ！ 试验箱温度-时间曲线、压力-时间曲线
b 试验参数: 1 位移速率; 22 位移控制方法
试验结果 断裂韧度值 7.5疲劳裂纹扩展速率试验 7.5.1试验设备及试样 试验设备除应满足第5章的规定外,还应满足GB/T6398的相关要求 7.5.1.1 7.5.1.2试样应满足GB/T6398的相关要求
7.5.2试验程序 7.5.2.1试验程序应满足GB/T6398的相关要求
7.5.2.2力值比R宜取0.1 7.5.2.3加载波形应采用三角波或者正弦波
7.5.2.4试验频率应小于或者等于1Hz,宜取0.1Hz1Hz 7.5.3试验报告 试验报告至少应包含以下内容 试验条件 a 材料牌号、规格、化学成分、热处理状态、焊接工艺参数(必要时) 1 2) 试样取样位置、取样方位、结构尺寸、表面状态 3 气体纯度、试验温度试验压力 4) 试验箱温度-时间曲线、压力-时间曲线
试验参数: b 1)裂纹预制结束时的应力强度因子范围AK,力值比R、裂纹长度及其测量方法; 2) 试验时的载荷幅值、力值比R、波形、频率 试验结果 da/dN与AK的关系曲线
GB;/T34542.2一2018 附 录 A 资料性附录 试验设备主体基本结构 金属材料与氢环境相容性试验设备主体基本结构如图A.1所示,主要由试验箱、支撑装置、测量装 置、加载杆等组成
试验箱的主要作用是给试样提供高压气体环境;支撑装置用于固定试样的一端;测量装置用于测量 试样轴向力、试样变形、横梁位移等参数;加载杆与伺服机构连接,为试样提供轴向力
说明: -试验箱 支撑装置; -内部测量装置; -加载杆 -外部测量装置; 夹具; 试样
图A.1试验设备主体基本结构
氢气储存输送系统第2部分：金属材料与氢环境相容性试验方法GB/T34542.2-2018
1. 引言
氢气是一种清洁、高效、可再生的能源，因此在能源领域得到了广泛关注和应用。在氢气的储存和输送过程中，金属材料作为重要的组成部分，其与氢气的相容性显得尤为重要。本文将介绍一种常用的金属材料与氢气环境相容性评估方法，即GB/T34542.2-2018。
2. GB/T34542.2-2018 的主要内容
GB/T34542.2-2018 是一项关于氢气储存输送系统金属材料与氢环境相容性评估方法的国家标准。该标准规定了采用恒定电位极化法，测量金属材料在氢气环境下的电化学反应特性来评估其与氢环境的相容性。
具体地，通过对不同金属材料在氢气环境下进行电化学测试，得出相应的氢吸附速率、氢解速率等参数，并根据这些参数评估金属材料对氢环境的相容性。
3. GB/T34542.2-2018 的适用范围
GB/T34542.2-2018 可以用于评估各种金属材料在氢气环境下的相容性，包括但不限于钢、铝合金、镁合金、钛合金等。
4. GB/T34542.2-2018 的评估方法
GB/T34542.2-2018 的评估方法主要包括以下步骤：
- 选择待评估的金属材料；
- 制备样品，将其置于恒定电位下，在氢气环境中进行电化学测试，并测量样品的电位和电流；
- 通过计算得出各种参数，如氢吸附速率、氢解速率等；
- 根据这些参数评估金属材料在氢气环境下的相容性。
5. 结论
GB/T34542.2-2018 是一种常用的金属材料与氢气环境相容性评估方法，具有一定的可行性和实用性。在实际应用中，还需要结合其他因素进行综合评估。
氢气储存输送系统第2部分：金属材料与氢环境相容性试验方法的相关资料
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