焊缝金属扩散氢测定ppt课件

焊接金属中扩散氢的测定，1，1，实验意义，金属材料常发生的氢损伤现象，主要是材料力学性能恶化的：氢在软化和硬化机理下改变材料屈服强度，塑性显着降低，诱发裂纹的产生，最终引起破坏、延迟破坏、塑性-脆性转变和低温脆性破坏等。 2、氢不仅在焊接过程中产生气孔，也是破坏发生的主要原因之一。 引起的龟裂常常具有延迟性，焊接物经常在作业时间后破裂，因此危险性较高。 氢也会引起金属的微裂纹和裂纹等。 这些微缺陷不会直接导致焊接物的破坏，但可以明显降低金属的强度、屈服极限、冲击韧性、伸长率、截面收缩率，特别是对疲劳强度有很大影响，3、近30年来，随着铁路运输技术的根本变化，时速超过200km， 单轴负荷超过30t的高速及重负荷列车相继出现，对铁路用钢(钢轨用钢、车轮用钢等)要求更高的钢种需要更高的耐磨损性、耐疲劳断裂性等性能，4 )以线路用钢为例，重轨为高强度细珠光体钢，对钢中的氢有较高的敏感性。 钢中的氢含量过高时，在钢轨头部的中间位置产生白点，成为钢轨中承受负荷时的应力集中区域，疲劳裂纹沿白点扩展，钢轨在低应力条件下被破坏，成为引起事故的原因，5、6、 2、实验目的、1、了解影响手动电弧焊接时焊接金属中扩散氢含量的因素2、了解焊接金属中扩散氢测定的几种方法3、重点掌握甘油法测定扩散氢的方法7、3、实验原理、1、氢以存在于焊接金属中的形式存在于金属焊接中，氢的大部分存在于h、h或H-中由于氢半径小，部分氢在焊接金属的晶格中自由扩散，成为扩散氢。 剩馀部分的扩散聚集在晶格缺陷、微裂纹、非金属夹杂物边缘的空隙中，与分子结合，不能自由扩散，称为残留氢。 8、2 .氢对钢结构的主要危害是焊接区形成氢孔和白点，焊接区和热影响区产生氢脆或氢致裂纹(1)，形成氢孔，白点氢孔是焊接区常见的气孔之一，其主要原因是焊接时熔池吸收大量氢，凝固时氢溶解度急剧下降在焊接部分，氢变成过饱和状态，由下述反应：2H=H2反应生成的分子态氢不溶于金属，在液态金属中形成气泡，焊接金属的晶粒生长速度大于气泡生长速度的情况下，所形成的气泡不能逃逸，焊接中产生氢孔。9、碳钢或低合金钢焊接，氢含量高时，其拉伸断面或弯曲断面多出现银白色圆形局部脆性断裂点，所谓白点(2)氢在焊接室温附近显着降低塑性，称为氢脆，10、3 .氢的产生和起源因焊接方法不同而向金属的氢溶解途径不同。 在弧焊中，氢主要用两种方法进入焊接金属。 氢通过气相和液相金属的界面作为原子或质子被吸附，溶入金属。 氢通过熔渣层扩散到金属中并溶解。 焊接时，氢主要来源于焊接材料中的水分、含氢物质、电弧周围空气中的水蒸气和母材坡口表面的锈油等杂质。 11、4 .焊接接头的氢的瞬间分布和扩散，焊接金属中的氢含量因扩散而随时间变化，根据接头的部位不同塑性变形量不同，因此位错密度不同，捕捉不同量的氢。 研究表明，焊根、焊趾等有缺口效应的部位存在氢凝集，直接影响冷裂纹的发生。 同时，氢的凝集在焊接后约60秒(室温下板厚20mm )冷却至约100150，焊接后12小时达到最大值后逐渐消散。 氢在不同的金属中具有不同的扩散性能，用扩散系数d表示这一点，d是随温度变化的量。在78200的温度范围内，氢在钢中的扩散系数d和温度，根据相同金属的组织结构，氢也具有不同的扩散性能，下表表示氢在钢的组织间的扩散性能。 12、13、5 .焊接金属氢含量的影响因素，(1)大气温度和湿度(2)保护气体的含水量(3)焊丝和工件的清洁品质(4)焊接材料的型号、烧结温度、保温时间和保管条件(5)使用的焊接方法、工艺参数、焊接电流的种类和极性(6) 焊接物焊接后的热处理等14 )焊接材料的选择对扩散氢含量的影响图1不同类型的焊条在相同焊接条件下焊接后降低焊接金属的扩散氢含量15、16、焊接扩散氢含量，对焊接材料采取措施：药皮单元中结晶水， 尽可能少或不加入含有大量化合水的物质粘合剂水玻璃使用中采用最佳钾钠配方，最佳防吸湿效果，添加一定量海藻胶和氧化镁，改善压涂性能，增加焊条药皮表面微密度，降低药皮吸湿量强化药皮组件17、5 .扩散氢的测定方法概要、熔敷金属中扩散氢是评价焊接性能的工艺焊接性试验的重要组成部分，一般采用甘油置换法、气相色谱法和汞置换法测定甘油置换法，将焊接的样品迅速放置在充满甘油的收集器中，样品的72h后结束收集，正确读取收集器中的气量。 一般用于分析的含量范围大于2ml/100g。 此方法仅适用于手动电弧焊接。 18、从金属表面扩散溢出的微小氢气泡必须通过收集介质漂浮到集气管顶部，要求介质具有一定的物理和化学性能，以免氢气泡在通过介质时影响测量结果。 具体要求是对氢的溶解度小，蒸汽压力低，化学稳定性好，对人体无害，液体粘度低，廉价。 目前使用的介质有甘油、石蜡油、酒精和水银。 20molK2CO3及硅油等。 甘油和石蜡油的主要缺点是粘度大，汞对人体健康有害，而且价格高的酒精易溶解氢气挥发，没有一种介质能完全满足要求。 19、甘油是国内和日本广泛使用的媒介，主要操作简单，国际上多采用汞，但需要重视两个方面。 操作时严防汞蒸汽流出，防止中毒。 由于甘油粘度大，氢气泡的上浮条件和上浮速度比水银介质差，另外，一部分微小气泡浮游在甘油中，或附着在工件表面和集气管壁上，因此上浮到集气管顶部不影响测定结果。 特别是测定一些低氢或超低氢的情况。 针对这个问题，天津大学从收集方式解决了，如图2所示，克服了精度低的弊端。 20、水银置换法是将焊接的样品迅速放置在充满水银的捕集器中，捕集样品的扩散氢，在捕集过程中将水银温度保持在(451)。 72h后结束收集，准确读取收集器中的气量，精度为0.105ml。 此方法适用于手动电弧焊接、埋弧焊和气体保护电弧焊接。 现在，国际焊接协会(IIW )将水银法作为测定熔敷金属中扩散氢的标准方法。 21、气相色谱法将焊接的样品迅速放入捕集器中，通过氩气30s置换捕集器的空气。 将装有试料的捕集器放入(451)恒温槽中，保管72h，捕集扩散氢气，将捕集器放入预先校正的气相色谱仪中，测定氢含量，精度达到0.01ml。 此方法适用于手动电弧焊接、埋弧焊和气体保护电弧焊接。 在日本、美国等地，列举了通过色谱法测定扩散氢的方法作为测定熔敷金属中的扩散氢的国家标准方法。该方法测量的数据与传统水银法相同，没有水银对作业人员造成污染和环境污染，精度比国内使用的甘油法高，特别是在测量低氢和超低氢时更为明显。 基于该方法开发的扩散氢测量仪结构简单，适用。 我国国家标准GB/T3965-1995规定了上述3种方法的具体试验顺序、适用的焊接方法等，采用22、4、甘油法测定扩散氢，甘油置换法将焊接后的样品迅速放置在充满甘油的收集器中，收集和收集样品的扩散氢72h后结束收集，正确读取收集器中的气量。 23、1 .实验装置及实验材料，1，KQ-3型氢测定器1台2，集气管12根3，交流焊机BX3-300型1台4，直流焊机ZX7-160型1台5，试验用具1台6，远红外线焊棒干燥盒1台7，吹风机，钳子，锤子，钢丝刷，瓷盘，塑料，乙酰秒表等8、试验工具低碳钢板13020(1012 )引弧板4020(1012)9、焊条J4224.0； j5074.0、24、KQ3型氢测定仪的工作原理和使用方法，该仪器专用甘油法可恒温收集熔敷金属中的扩散氢量进行测定，同时进行12个试样的扩散氢量的测定。 该装置能保持甘油的温度恒定，有控制温度的“警报”和“切断”装置。 装置电路如下图所示。 25、氢测定器的动作原理图、26、电热线电阻r被供给用于加热甘油，电流由晶闸管SCR12控制。 甘油的温度通过水银触电温度计控制晶闸管的开/关，实现自动恒温调节。 当甘油的温度达到规定值的45时，触点温度计的触点导通，单接合晶体管DG的发射极短路，DG不导通时，脉冲变压器没有脉冲输出，晶闸管截止而停止加热，相反晶闸管导通而加热甘油图的右侧部分是故障警报部分的电路，晶闸管被破坏，甘油温度持续上升时，温度计WJ2接点上升到48，晶闸管SCR3导通，铃声DL发出警报，夜间放置在“断开”的位置，由此能够防止事故。27、使用方法：松开温度计上的磁头，将温度计调整为45，将警报温度计调整为48。 切断“控制”部分，将“警报-切断”置于“警报”位置，用小导线将两个警报端短路，测试铃声是否响。 将设备放在桌子上，向油槽注入甘油，油的位线最好在两端子的1020mm以下。 开关照明开关、荧光灯熄灭、电源接通、电源开关接通、绿色和红色2个显示灯的量表示电热线工作、油温开始上升。 油温上升值稳定在45的话，就可以开始氢测量试验。 28、测定设备的示意图、29、2 .扩散氢的含量的计算方法、测定扩散氢体积(ml )首先换算成温度为0C、标准大气压(760mm汞齐)下的氢的体积，计算出100g熔敷金属中析出的扩散氢的含量，其计算式如下：30、式中-标准大气压下的熔敷金属中析出用v-集气管收集的扩散氢气量(mL)P0标准大气压(760mm汞齐) p-试验环境大气压(汞齐高) t0-标准大气的温度(273K) t-集气管内的温度(k) g0-试样元重量(g) g1-试样焊接后的手工重量(g )、31， 测定扩散氢技术条件甘油法扩散氢测定的评定基准测定扩散氢的技术条件GB3965-1995试验板为测定扩散氢的技术条件GB3965-1995焊条要求、32、甘油法扩散氢测定的评定基准、33、测定扩散氢的技术条件GB3965-1995焊条要求、34、注意： (1)试验试验前，试料除去氧化皮和锈，用乙醇除去水，用丙酮除去油，洗净后的试料不能接触油和水等。极性选择按照说明书采用交流焊接，35，3 .实验方法和步骤，测氢试验的基本操作过程和步骤如下：焊接前准备水冷清洗吹风放入气体收集器。 (1)焊接前准备，将尺寸2013012的试样和402012的抽样、抽样、抽样、抽样在25010下加热68小时进行脱氢处理后，清扫表面，除去氧化物，用乙醇冲水，解谜后抽油，晾干后冷却。 在各试料上刻上钢丝，用感受量0.1g的天平测量试料原来的重量G0。37、(2)将焊接、试验片和引线、电弧屏障放置在试验片的夹具台上准备焊接。 焊接过程中尽量采用短弧焊，不允许电弧全灭。 一旦发生灭弧，试件就无效。 焊接标准请参照前面的技术要求。38、氢试验片夹具的图像、39、(3)水冷、焊接停止后2秒以内立即将试验片放入020的水中急冷，摇动试验片，使部分温度不变高，10秒后取出。40、(4)清洗，试样从水中取出后，迅速去除溅射和其他污垢，用铁锤敲弧和弧板，擦拭中间的试样，用酒精取水，用乙醚取油。41、(5)加入吹气和气阱，擦拭除去水的试料进行吹气(注意吹气时，请务必注意不要让冷风使焊接部的氢气溢出)。 把试验片立即放入煤气收集。 从焊接试验片到放入收集器的所有操作必须在90秒以内完成。 试验片在451恒温下放置72小时，可以认为扩散氢几乎全部溢出。 根据集气管中甘油柱的液面，时刻读取扩散氢量V0。 此时，记录恒温箱的温度t、试验现场的气压P0，将试料从捕集器中取出，清洗干净，晾干，称为试料重量G1。42、(6)根据上述公式计算H扩展量。 43、按照相同条件和规范按上述顺序重复2次，测定结果取3个试样的扩散氢量的平均值，44、为了了解工艺要素的影响，使用未烧结和250保温烧结2小时的J422焊条，分别用交流和直流焊接测定焊接金属。 使用未烘焙和保温350小时烘焙的J507焊条，在未严格清洁的试料上堆焊，测定熔敷金属。 使用未干燥的接合部422焊条，对未清洗的试验片和严格清洗的试验片以直流逆接合进行堆焊，使用未清洗的接合部422焊条进行直流逆接合长弧堆焊，进行了熔敷金属的测定。 45、4 .实验结果的整理和分析，实验可分组进行，实验数据和结果填入表18，要求对所有实验数据和结果进行整理分析。 根据清单整理的熔敷金属中扩散氢含量H扩大，显示了焊条种类、干燥温度、清洁程度以及长弧焊和短弧焊等对H扩大的影响，简单分析了以上实验结果，用46、47、5 .气相色普法测定了扩散氢，用气相色普法测定了扩散氢它具有以下特点： (1)快速、灵活、精度高，测量范围广，并能排除各种原因混入的空气干扰；(2)在氢测量范围和超低氢测量范围内具有良好的精度和精度。 (三)不存在环境污染和污染工人的物质； 48，1 .气相色谱测定原理：应用内径为2-6mm、长度为5003000mm的充满粒状填充剂的吸附管，根据各种气体通过管的时间，将混合气体中的H2、O2、N2从吸附管依次分离，测定各自的含量，显示或印刷，49， 2 .气相色谱法的氢测定过程将纯氩气作为载气(流动相)将取样器试样槽内的氢器(从熔敷金属试样扩散的氢器)