ICS 27.180 F 19
GB
中华人民共和国国家标准
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- Part 2:Test methods for evaluating metallic material compatibility
in hydrogen atmosphere
2018-12-01实施
2018-05-14发布
国家市场监督管理总局 发布
中国国家标准化管理委员会 GB/T34542.2—2018
目 次
前言范围
1 2
规范性引用文件 3术语和定义 4符号 5 试验设备 6试验条件 7试验方法附录A（资料性附录） 试验设备主体基本结构 GB/T 34542.2—2018
前 言
GB/T34542《氢气储存输送系统》分为以下部分：
一第1部分：通用要求；一第2部分：金属材料与氢环境相容性试验方法；一第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；一第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/T1.1一2009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、中国标准化研究院、北京海德利森科技有限公司、中国电子工程设计
院、中国科学院金属研究所、浙江工业大学。
本部分主要起草人：郑津洋、王廣、韩武林、花争立、张林、何琦、周向荣、张广平、马凯。
I 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
1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。
2 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 氢气第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/T 10623 金属材料力学性能试验术语 GB/T 15248 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/T 26077 金属材料疲劳试验轴向应变控制方法 GB/T 29729 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
3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 internalmeasuringequipment 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 external measuring equipment 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
环境对比试验 environmentreferencetest 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—2018
4符号
下列符号适用于本文件。 p 试验压力，MPa； T试验温度，℃； R力值比，最小力与最大力之比； da/dN疲劳裂纹扩展速率，m/cycle； AK应力强度因子范围，MPa·m/2。
5试验设备
5.1一般要求 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的高纯氮气或情性气体进行保护。 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 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。 2 GB/T 34542.2—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。
6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情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
金属类型试验温度推荐值
镍基合金室温
铝合金室温
300系列不锈钢
碳钢和低合金钢
室温
-53℃
6.2.3试验过程中试验箱内的温度应控制在T土3℃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 试验压力力应大于或等于预期的最高充许工作压力。 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)p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。
7试验方法
7.1一般要求
7.1.1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，不得用手直接接触试样标距段。 7.1.2试验前，应先用氮气或情性气体置换试验箱及供氢管路系统，再用高纯氢气置换。通入氢气前，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1X10-6和5×10-6。 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。 7.1.5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。
3 GB/T34542.2—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0.8μm；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 3试样标距段应变宜采用引伸计测量。
单位为毫米
76. 2±0. 25
38. 1
M12X1.5
19
Y
L.3X45°
$6±0.025
$12.7
r0. 083±0.013
1 3. 2
6.4
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2×10-5s-1；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2×10-6s-1。 7.2.3 试验报告
试验报告至少应包含以下内容： a) 试验条件：
1） 材料牌号、规格、化学成分、热处理状态、焊接工艺参数（必要时）； 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。
b） 试验参数：
应变速率。 c) 试验结果：
1) 应力-应变曲线； 2) 屈服强度、抗拉强度、断后伸长率和断面收缩率。
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