塑料內膽氫氣滲透試驗方法研究

自2023年5月GB/T 42610-2023 《高壓氫氣瓶塑料內膽和氫氣相容性試驗方法》發布以來，我司迅速建立了相關試驗能力。同時，國內氫能產業對材料級氫氣滲透試驗的關注度也在持續增高。目前，已經有多家大型企業、院校及科研單位在我司通過氫氣滲透試驗對其開發的材料、部件進行驗證。下面，編者將針對塑料內膽氫氣滲透試驗部分及相關/類似試驗進行介紹。

高壓氫氣瓶塑料內膽和氫氣相容性試驗方法分類及流程

塑料內膽氫氣滲透試驗的重要性

塑料內膽的氫氣滲透試驗僅僅是塑料內膽材料試驗中的一部分。為什么我們要著重介紹氫氣滲透試驗這僅占國標1/7的內容呢？原因如下：

1、需要通過氫氣滲透試驗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、氫氣滲透試驗的結果容易被外界影響。

塑料內膽氫氣滲透試驗的影響因素

影響滲透試驗的最終結果最大的因素有三個：樣品制備、工裝設計與數據采集。

1、樣品制備：為避免樣品加工工藝對試驗結果產生的差異，應從成品內膽上截取試樣。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、工裝設計：滲透工裝將樣件夾持在中間通過密封件密封，兩端分別預留φ25mm腔體滿足滲透面積要求。低壓腔由金屬篩網及金屬燒結材料填滿，支撐樣件的同時避免高壓將樣件壓潰。

金屬篩網及燒結材料與工裝之間不得留有空隙，否則會導致試樣在測試時受到剪切力的影響而損壞。密封件應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、數據采集：我司使用氣相色譜儀測量低壓側氫氣濃度，相比測量壓力變化、體積變化等更精準。正式試驗前還對樣件進行氦氣檢漏，一是確保樣件密封良好，且惰性氣體氦氣如發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，不影響正式測試數據。

單位時間濃度變化曲線

部分客戶出于成本考慮，無法按照國標進行完整測試，對此我司建議通過將樣品在氫氣中保壓、靜置一段時間，使氫氣充分溶解與滲透在樣品內來縮短非穩態階段，同時樣件達到穩態階段后應該繼續檢測一段時間，避免假穩態。

滲透試驗中發現的假穩態

非標樣品取樣建議

部分客戶有對塑料內膽以外的樣品進行滲透測試的需求，對此亦可參照上文，樣件制取方面如存在難點也可通過注塑或其他工藝制得樣品，但最終測試結果相應也會存在一定偏差。