焊接材料扩散氢测试精度及方法的研究进展研究论文电子版下载

焊接材料扩散氢测试精度及方法的研究进展研究论文电子焊接材料扩散氢测试精度及方法的研究进展研究论文电子 版下载版下载 俘掳专家论坛高 熔敷金属中扩散氢含量越大相对湿度一定时 环 境温度越高则扩散氢含量越大 熔敷金属中扩散氢含量随着空气中的水蒸气分压 即随绝对湿度的 增加而明显增加 由此可以看出一般测量环境很难控制成完全一样 环境条件对于测 试结果的影响只是定性的 在不同的环境下的测试结果很难进行精 确的对比 文献 3 认为采用色谱法时 加热被测试样可以加速扩散氢的逸出 但是加热温度应低于残余氢开始析出温度 收集时间和出氢时间除与集氢装置温度有关外 还与试样尺寸及其 扩散氢含量有一定的关系 减小试样尺寸可以缩短测氢时间 试样含氢量大 出氢时间缩短而测氢时间延长 图1为三种测氢方法的试验结果水银法测试结果 mL 10g 图1三种测试方法的结果对比在三种测试方法中随着扩散氢量的减 小 水银法和色谱法的测试结果趋于一致 在较高的扩散氢含量下 甘油法测得的扩散氢数量为色谱法的30 35 水银法测得的扩散氢量为色谱法的70 90 因为色谱 法完全排除了收集介质的影响E3J 另外有文献提到当焊接材料扩散氢含量 2mL lO0g时 甘油法的测 试结果不足色谱法的35 当焊缝金属扩散氢含量 2mL lO0g时 甘油法测定的扩散氢数量一般达到色谱法测量结果的50 70 随着焊缝含氢量的降低 由于甘油法中逸出的扩散氢被吸附和溶解 的相对含量增加 从而使测量精度下降 因此日本标准JISZ3118 1986中明确规定 当甘油法测定的氢含量 2mL lO0g时 必须采用 色谱法l4 随试件烘干温度的升高 其扩散氢含量明显降低试件的预 去氢处理影响最终测试精度 焊接电流增大时 焊缝金属中扩散氢 含量增加 随着焊道数的增加 焊缝金属中扩散氢含量变化不大 色谱法测氢 既无18xx年第11期溶解 也无吸附 不存在收集介质 的影响 故测量准确性高 2目前测试方法的准确性ISO3690介绍了一种新的扩散氢测试方法 热提取法 该方法采用加热试样的方式使扩散氢快速逸出 测试时将试样放在 容器中 加热温度最高400 通人载气 扩散氢逸出后被载气带走 然后通过热导传感器测量扩散氢的含量 与现有的水银法 色谱 法 甘油法等测试方法有一定的区别 该方法扩散氢逸出过程和测试过程同时进行 扩散氢逸出完毕 测 试过程即终止 加热温度不超过400 超过此温度会使测量结果变大 进而增加试 验误差 该方法减少了扩散氢测试时间 测试精度和水银法相当 Thomas Kannengiesser和Nieo Tiersch为评定这种测试方法的测试精度和可靠性 在欧盟范围内做 了一系列的试验 他们选用焊条 实心焊丝 药芯焊丝 氩弧焊丝等不同的焊接材料 用热提取法和水银法分别测定每种焊接材料的扩散氢含量 所有试样的制备是在同一个试验室里完成 试样制备严格按照相同 的条件进行 试样制备完后立即放入液氮中保存 随后把制备的试样发送到欧盟 境内的l0个不同的实验室测量扩散氢含量 在运输过程中试样在液氮中保存 以确保试样中的氢被固定而不逸 出 部分测试结果如表l所示从表1可以看出 水银法和热提取法在测量 精度上大体相当 热提取法伴随试验温度的升高 扩散氢含量的测定值没有相应的升 高 可见热提取温度对扩散氢的提取和收集没有太大影响 对水银法和热提取法计算测量结果的相对误差和绝对误差 最大的相对误差能够达到30 以上 扩散氢含量小于5mL lO0g时 相对误差可达到 1mL 100g 扩散氢含量大于5mL 100g时 相对误差可达到 1 5mIV100g 在相同的温度下 同一种焊接材料 测量结果的相对误差也很大 最大误差可达到30 这说明水银法和热提取法都有一定的局限性 Therese Dahlstr6m利用多元矩阵数据模型对Thomas Kannengiesser和Nico Tiersch的试验结果进行分析 认为电弧电压 焊接电流 送丝速度 测试时间 测试温度 环境湿度和焊缝金属总量对于水银法和热 提取法测试结果的标准差有较大的影响 在不同的测试条件下 单 个测试结果之间与平均值之间的差异不同 测试结果单个值之间差 别较大 一 0 g一 眯好堪趟雾扭 魈牲俘掳专家论坛 一在相对较大的测量误差 同一试样 不同实验室采用水银法的测量结果差别很大 最大值与最小值之间的差距在1mL 100g以上 HD 5mL 100g时 可见 目前研制低氢或者超低氢的焊接材料 如焊缝金属扩散氢含 量小于5mL 100g的焊接材料 焊缝金属扩散氢含量小于3mL 100g 的超低氢焊接材料 本身焊接材料的扩散氢就在一个很低的水平 试验测量时存在较大的误差 测量所造成的误差相对于实际扩散氢 含量来说是一个较大的数值 测量的不准确性造成的 1mL lO0g的误差足以使合格的产品变成不 合格 不合格产品变成合格 因此在目前的测试技术水平下 单纯的标定产品的扩散氢含量而不 考虑测量误差带来的不准确性是没有实际意义的 特别是对于低氢 或超低氢型的焊接材料 在不同地区 不同环境 不同实验室测试 的结果差异性足以 昆淆是非 3新型扩散氢测试方法及其精度熔敷金属扩散氢的精确测试十分必要 热电系数为扩散氢含量的检测提供了方便快捷的检测手段 该方法测试精度高 可用于高强度低合金钢 含镍铝青铜 奥式体 不锈钢和储氢合金中氢含量的检测 9 10 文献 11 介绍了一种利用电化学原理测量扩散氢含量的方法 该设 备的原理是基于氢在金属箔中的电化学渗透原理 氢在阴极输入 在阳极被氧化成水 通过检测其中的电信号 利用氢的扩散方程和 边界条件 根据所得到的电信号 通过计算得到扩散氢的浓度 该方法可以检测千万分之一数量级的扩散氢 测量精度大大的提高 电化学渗透技术实现了对材料中氢的连续和高灵敏度的检测 这种技术提供了金属对氢的渗透力和溶解度 293 398K温度范围内 的检测n 文献 13 介绍了测定钢铁材料中扩散氢的新方法 该法固体电解质被施加一定电压使氢分解成离子和电子 再用电流 计测定产生的电子量 从而测出扩散氢的数量 该方法对焊缝熔敷 金属同样适用 有资料介绍了一种基于电子 光学的新型扩散氢测定装置 它能够在短时间内 1h 产生足够的检测信号 但是这种方法还不够完善 在检测精度上有其局限性 准确定量的 检测扩散氢的含量还有一定难度 14 X射线衍射技术被用于在线检测氢含量分布 获得扩散率和溶解度 但这种技术只能检测20 8O 范围内不锈钢中氢的扩散情况 有一 定的局限性 15120 xx年第11期氢致裂纹一直是困扰焊接工作者的难 题之一 如何评价焊接熔敷金属的冷裂纹敏感性 焊缝扩散氢含量与裂纹敏感性之间的关系成为焊接工作者关心的问 题 GB3695 84中规定的小铁研试验方法已经废止 新的评价冷裂纹的方法还没 有形成标准 G BOP试验是用来检测焊缝横向冷裂纹敏感性的试验方法 张智在研究 此种方法时发现焊缝扩散氢含量与裂纹敏感性之间没有很好的对应 关系 这种情况说明一是扩散氢的测量结果有待商榷 二是焊缝氢致裂纹 敏感性的试验方法还不够完善 有待于焊接工作者继续研究论证 焊接熔敷金属中氢含量的精确高效检测方法的研究一直在进行中 焊缝氢致裂纹敏感性的准确简便评定试验方法的制定迫在眉睫 焊 接材料研发工作者应密切关注4结论 1 热提取法加热试样 使扩散氢快速逸出 通过热导传感器测量氢 含量 减少了测试时间 可得到与水银法相当的测量精度 2 色谱法 水银法和热提取法的测试精度难以满足低氢或者超低氢 焊接材料评定的要求 在不同的测试条件下 单个测试结果之间与平均值之间的差异不同 同一试样 不同的实验室测量的结果不同 5mL 100g H 10mL 100g 测量误差达到 1 5mL 100g H 5mL 100g 测量误 差达到 1mL 100g 测试误差足以混淆是非 应慎重应用 3 深入焊接熔敷金属扩散氢含量的精确高效检测方法以及氢致裂纹 敏感性的准确快速评价十分必要参考文献 1 王移山 尹士科 水银 法测定焊缝扩散氢的影响因素 J 钢铁研究报 2000 12 1 59 62 2 余巍 张京海 易传宝 等 环境条件对熔敷金属中扩散氢 含量的影响 J 材料开发与应用 1999 14 1 8 11 3 杨廷春 林学山 色谱法测定焊缝扩散氢 J 焊接学报 x x 30 7 94 96 4 刘翠荣 吴志生 CO气保焊焊缝金属扩散氢含量的测定