熔敷金屬中擴(kuò)散氫測(cè)試方法

闡述了熔敷金屬中擴(kuò)散氫的存在形式、產(chǎn)生、來(lái)源及危害。介紹了4種擴(kuò)散氫檢測(cè)方法，即甘油法、水銀法、氣相色譜法和載氣熱提取。

總結(jié)了4種檢測(cè)方法的優(yōu)劣,并對(duì)4種方法進(jìn)行了比較，指出了4種方法測(cè)定擴(kuò)散氫的差異。簡(jiǎn)述了焊接熱輸入、焊接道數(shù)、冷卻方式及焊接環(huán)境等因素對(duì)擴(kuò)散氫含量的影響。

在鋼焊縫中,氫大部分是以氫原子或離子的形式存在的，它們與焊縫金屬形成間隙固溶體。由于氫原子和離子的半徑很小，可以在焊縫金屬的晶格中自由擴(kuò)散,故稱之為擴(kuò)散氫。還有-部分氫擴(kuò)散聚集到晶格缺陷、顯微裂紋和非金屬夾雜物邊緣的空隙中,結(jié)合為氫分子,因其半徑增大，不能自由擴(kuò)散故稱之為殘余氫。因?yàn)閿U(kuò)散氫能夠自由擴(kuò)散,并占總含氫量的比例較大，因此它對(duì)焊接接頭的影響比殘余氫大。

由于焊接方法不同，導(dǎo)致氫向金屬中溶解的途徑也不相同。氣體保護(hù)焊時(shí),氫是通過(guò)氣相與液態(tài)金屬的界面以原子或質(zhì)子的形式溶入金屬的;電渣焊和電渣熔煉時(shí),氫是通過(guò)渣層溶入金屬的;而焊條電弧焊和埋弧焊時(shí)，上述兩種途徑兼而有之。焊接過(guò)程中,氫主要來(lái)源于焊接材料中的水分、含氫物質(zhì)、電弧周?chē)諝庵械乃魵夂湍覆钠驴诒砻?上的鐵銹油污等雜質(zhì)。大部分體心立方金屬與合金焊接時(shí),進(jìn)入焊縫和熱影響區(qū)中的氫將會(huì)對(duì)接頭產(chǎn)生極大危害,如在焊縫中形成氫脆和白點(diǎn),這種危害是暫態(tài)性的,經(jīng)過(guò)時(shí)效處理或熱處理之后,可以消除;而如果產(chǎn)生氣孔和冷裂紋,這種危害則是永久性的,這類(lèi)現(xiàn)象- -旦產(chǎn)生,是不能消除的,且危害相當(dāng)嚴(yán)重。焊接材料的擴(kuò)散氫含量高是焊接接頭形成冷裂紋的三大因素之一。 單位熔敷金屬中測(cè)出的擴(kuò)散氫越多,其產(chǎn)生冷裂紋的可能性就越大。為了測(cè)定焊縫中的氫含量,國(guó)際上都制定了相應(yīng)的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn),如GB/T 3965 1995《熔敷金屬中擴(kuò)散氫測(cè)定方法》、美國(guó)AWS 1993《測(cè)定馬氏體、貝氏體、鐵素體鋼電弧焊焊縫金屬中擴(kuò)散氫含量的標(biāo)準(zhǔn)方法》和JIS Z3118 2007《鋼質(zhì)焊縫擴(kuò)散氫含量測(cè)量方法》等。

擴(kuò)散氫的檢測(cè)方法

熔敷金屬中擴(kuò)散氫含量是指焊后立即按標(biāo)準(zhǔn)方法檢測(cè)并換算為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的氫含量。熔敷金屬擴(kuò)散氫含量是判斷焊接質(zhì)量和焊條質(zhì)量的重要依據(jù)之一[1-4]。為了使測(cè)氫準(zhǔn)確和便于比較試驗(yàn)結(jié)果，從20世紀(jì)初開(kāi)始，產(chǎn)生了許多測(cè)定熔敷金屬中擴(kuò)散氫的方法。目前,最為廣泛的擴(kuò)散氫的測(cè)定方法有4種，即甘油法,水銀法、氣相色譜法和載氣熱提取法。

甘油法

甘油法是以甘油為介質(zhì),用氣體排液法把擴(kuò)散氫收集到-個(gè)密閉的集氣管內(nèi)進(jìn)行測(cè)量。甘油法主要的優(yōu)點(diǎn)是,具有低的蒸汽壓力,化學(xué)穩(wěn)定性好，對(duì)人體無(wú)害,并且價(jià)格便宜。但是甘油因其粘度大,使氫氣泡往往附著在試樣以及測(cè)量管壁上或浮在甘油中而不能浮升到集氣管頂部,而且甘油能溶解部分氫,故甘油法測(cè)量準(zhǔn)確性差,因而不適用測(cè)量低氫和超低氫焊接材料的擴(kuò)散氫含量。

水銀法

水銀法是國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)擴(kuò)散氫測(cè)定方法。水銀法與甘油法相似,是以水銀作為介質(zhì)收集擴(kuò)散氫。水銀法測(cè)氫的主要優(yōu)點(diǎn)是水銀不吸收氫,測(cè)試精度非常高(可達(dá)mL) , 它是一-種基準(zhǔn)方法,可用于校驗(yàn)其它測(cè)氫方法的可靠性。但水銀對(duì)人體有害,而且會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染,加之水銀的價(jià)格比較貴,限制了它的實(shí)際應(yīng)用范圍。

氣相色譜法

氣相色譜法測(cè)定擴(kuò)散氫,正被日漸推廣。氣相色譜的原理就是利用氫敏色譜元件轉(zhuǎn)為電信號(hào)并用數(shù)字顯示[5]。該方法既克服了水銀法的毒害和污染問(wèn)題,又解決了甘油法測(cè)氫精度低的缺點(diǎn),數(shù)據(jù)處理自動(dòng)化,快速、靈活、精度高,測(cè)定范圍寬,而且可排除由于各種原因混入的空氣的干擾，測(cè)定結(jié)果精確可靠。在高氫測(cè)定范圍和超低氫測(cè)定范圍都具有良好的精度和準(zhǔn)確度。但氣相色譜法也存在一些缺點(diǎn) ,如儀器價(jià)格高,操作復(fù)雜等。

涉及測(cè)試：

熔敷金屬擴(kuò)散氫檢測(cè)