45℃甘油法测定焊缝中扩散氢

4545℃甘油法测定焊缝中集中氢试验目的一、试验目的123、了解焊缝金属中集中氢测定的其他方法。二、 试验装置及试验材料1、KQ-3型测氢仪 1台2、集气管 12根3、沟通电焊机BX3-300型 1台4、直流电焊机WSM-160型 1台5、试件夹具 1个6、远红外电焊条烘干箱 1台7、吹风机、钳子、榔头、钢丝刷、瓷盘、绒布、丙酮、乙谜、酒精、秒表等8、试件 低碳钢板 130×20×〔10～12〕mm引、收弧板 40×20×〔10～12〕mm9、焊条，自制焊条，Φ4.0J422，Φ4.0；J507，Φ4.0三、 试验原理1H，HH由于氢半径小，一局部氢在焊缝金属的晶格中自由集中，而成为集中氢，剩余局部集中聚拢到晶格缺陷、显微裂纹和非金属夹杂物边缘的空隙中，结合为分子，体积变大而不能自由集中，称之为剩余氢。氢对构造钢的主要危害由两个方面：I、暂态性危害，这类现象在经过时效处理或热处理之后，可以消逝，如氢脆，氢白点。氢脆现象与低温脆性相比有以下明显特征：〔-60～60℃围都将恢复塑性。⑵在确定载荷下，破坏过程与应变速率具有延迟特征，延迟的时长又与载荷大小有关。⑶氢脆现象与氢在金属中固溶的程度及是否形成氢化物等无关。100K〔-173℃〕时塑性反而开头恢复，并不再有氢脆消灭。II、永久性危害，这类现象一旦产生，则是不能消退的，且危害性是相当严峻的，如氢气孔和冷裂纹。2由于焊接方法不同，导致氢向金属中溶解的途径也不一样。对于手弧焊，氢主要以两个途径进入焊缝金属中。⑴氢通过气相与液相金属的界面以原子或质子的形式被吸附后溶入金属中。⑵氢是通过熔渣层以集中形式溶入金属中。焊接时，氢主要来源于焊接材料中的水分，含氢物质，电弧四周空气中的水蒸气和母材坡口外表上的铁锈油污等杂质。3焊缝金属中的氢含量，因集中的缘由是随时间变化的，在接头不同部位，因存在不同塑性变形量而有不同的位错密度，这样将捕获到不同量的氢。争论说明，在焊根及焊趾等有缺口效应部位往往存在氢的聚拢，将直接影响冷裂纹的产生。同时还说明，氢的聚拢开头于焊后约60秒〔20mm〕100～150℃，1～2氢在不同的金属中具有不同的集中性能，这可用一个集中系数d表示，且d78～200℃d与温度T6.75d1.82102e T对于同一种金属的不同组织构造而言，氢也具有不同的集中性能，表1所列为在钢的不同组织中氢的集中性能。组织1氢在不同组织中的集中氢能铁素体〔F〕集中系数索氏体(S) 贝氏体(B)〔B〕马氏体(M)奥氏体〔A〕(cm2/s)4.0×10-7 3.5×10-7 3.2×10-72.5×10-72.1×10-12(4)、集中氢的测量目前，集中氢的测定方法有三种，即甘油法，水银法和气相色普法。目前，我国将甘油法和气相色普法等同起来使用。三种测试方法各有优劣。本试验是针对甘油法进展，对其他两种方法作一些简洁简介。1所示。由金属外表集中溢出的微小氢气泡必需通过收集介质浮升到集气管顶确定的物理和化学性能。具体要求是：对氢的溶解度较小，具有低的蒸汽压力，化学稳定性好，对人体无害和液体的粘度值低及价格廉价。目前所用的介质有：甘油，石蜡油，酒精，水银。20molKCO以及硅11排液法收集氢气油等。酒精则可能溶解氢且简洁挥发，因此，没有一种介质能完全满足要求。甘油是国内和日本广泛应用的介质，主要在于操作简洁，国际上多承受水银，但需重视两个方面：⑴收集器需要特别设计，防止试件浮在水银外表。⑵操作时要严格防止水银蒸汽外溢，以防中毒。甘油因其粘度大，氢气泡的上浮条件及浮升速度都较水银介质差，且又因局部微小的气泡悬浮在甘油中或粘附于工件外表和集气管壁，而不能浮升到集气管顶部影响到测量结果。特别对于一些低氢或超低氢的状况测量影响精度更大。针对这一问题，天2所示。有关争论说明：甘油测氢法与水银测氢法在结果存在如下关系式甘水

0.68H水0.68H甘

1.20.61〔注：以上两式来自不同资料。天大甘油测法与国标甘油测法存在如下关系：国

0.76H天大

1.92甘油法测试方法将测的集中氢体积〔ml〕100g熔敷金属中析出的集中氢含量，其计算公式如下：H

V PT100( ) 0扩 G G PT1 0 0式中H

100g熔敷金属中的集中氢含量。扩V—集气管中收集的集中氢气量；P—标准大气压〔760mmHg〕0P—试验环境大气压；T—标准大气的温度〔273；0T—集气管内的温度〔；G—试件原始重量〔g〕0G—试件焊后的重量〔g〕评定标准熔敷金属中含氢量评定标准熔敷金属中含氢量高>15很低≤5中≤15评定标准熔敷金属中含氢量评定标准熔敷金属中含氢量高>15很低≤5中≤15但>10低≤10但>5编引、收标准 试验材料 材料热处理 试件尺寸号 弧板试件材质与试6501小时GB3965编引、收标准 试验材料 材料热处理 试件尺寸号 弧板试件材质与试6501小时GB3965—I验焊条强度等250±10℃保温130×25×12有83级相近6～8试焊条焊接标准入水前片堆焊长度/消耗型号 直径 U(V) I(A) 时间试焊条焊接标准入水前片堆焊长度/消耗型号 直径 U(V) I(A) 时间数 焊条长度4E4303ф4.021～25推举值+15115/15024E5015ф4.021～23同上115/1502注：⑴试验前焊条按生产厂的规定烘干，但不允许重复烘干使用；⑵在试验前，试样应去除氧化皮和铁锈，用乙醇去水，丙酮去油，清洗后的试样不得接触油，水等物，随后进展编号。⑶极性选择按说明书规定，交直流两用的焊条承受沟通焊接。四、 KQ—3型测氢仪的工作原理及使用方法该仪器专用甘油法恒温收集和测定熔敷金属中集中氢量，可以同时进展十二个试样的集中氢的测定。该装置能保持甘油的温度恒定，并有把握温度的“报警”和“切断”装置。装置电路如以以下图３所示。电热丝阻R供甘油加热用，电流受到可控硅SCR1～2

的把握。甘油的温度是由水银触点温度计去把握可控硅的导通或关断来实现自动恒温调整。当甘油的45温度计的接点导通，使单结晶DGDG导通，则脉冲变压器无脉冲输出，可控硅即被关断而停顿加热，反之，可控硅被触发导通，对甘油加热，这样能保持甘油的温度恒定。局部的电路，假设可控硅元件被击穿而甘油温度连续上升，

图3 KQ-3形测氢仪电器原理图48℃时温度计WJ触点2SCR3使用方法：

导通，电铃DL45℃48℃上。②把“把握”局部断开，再把“报警—切断”至于“报警”位置，用一根小导线将两个报警端短路，试验电铃是否响。③把仪器平放于工作台上，油槽内注入甘油，油位线应在两接线柱以下10～20mm处为宜。闭合照明开关，日光灯亮，表示已接通电源，开启电源开关，绿色和红色两个指示灯量，表示电热丝已经开头工作，油温开头上升。④待油温升值45℃并保持稳定，即可开头进展测氢试验。五、 焊缝金属集中氢测定技术简介1、快速、灵敏、精度高，测定范围宽，而且可排解由于各种缘由混入的空气的干扰，测定结果准确牢靠。2、在高氢测定范围和超低氢测定范围都具有良好的精度和准确度。3、不存在任何环境污染和毒害操作者的物质。〔一、气相色普法测定原理利用不同物质在两相中具有不同的安排系数〔或吸附系数、渗透性这些物质在两相中进展屡次反复安排而实现分别的，因流淌相为气体，故称为气相色普法。〔二、气相色普法测氢过程用纯氩气作为载气〔流淌相，将取样器试样桶内的氢气〔由焊缝熔敷金属试样中集中出来的载入色谱分别注中进展分别，分别出的氢气被进一步载入热导池进展检测，热导池检出的氢的电信号经放大、积分和灵敏度调整等处理后，在数字电压表上显示被测氢气的量。〔三、HD—3型集中氢测定仪的构成、工作条件和校正HD—3型集中氢测定仪由取样器和专用气相色谱仪构成。⒈取样器由试样桶和转换阀组成，试样桶共有5个，与转换阀之间有通道连接，每个试样桶中可装入一40×25×12〔mm〕的试板，其中四个试桶中分别装入一块待分析试板，而另一个试样桶用来作为气相色谱仪的载气通路，此桶中装入一块已分析过的试板，目的在于使仪器在校正和分析时处于同样的气路状况，提高分析的准确度。⒉专用气相色谱仪典型的气相色谱仪由五个局部组成：①载气系统，包括气源和流量的调整与测量元件等；②进样系统：包括取样器；③分别系统：主要是色谱柱；④检测、记录系统，包括检测器和记录器；⑤关心系统;包括温控系统、数据处理系统等。这里着重讲一下分别系统和检测、记录系统。色谱注是色谱仪的分别系统，试样中各组分的分别是在色谱柱中进展的，因此是核心局部。色HD—3型中用的分别柱〔填充柱〕加以说明。〔或玻璃～4m〔H—3为Φm1～3m〔2.5m〕,柱内装有固定相〔包括固体固定相和液体固定相两种〕HD—330～40目5A分子筛固体吸附剂。该吸附剂主要用于惰性气体、H、O N CO CH等一般气体及低沸点2 2、 2、 2、 4有机物的分析，其特点是：吸附容量大，热稳定性好，价格廉价。但是，柱的效率低，吸附剂活性易中毒。因此使用前要进展活化处理，然后再装入柱内制成填充柱使用。活化处理方法：粉碎过筛550～6004小时。检测系统：从色谱柱流出的各个组分，通过检测器把浓度信号变成电信号，经放大后送到记录器得到色谱图。HD—3型仪所用检测器为热导检测器。热导检测器〔TCD〕由热导池池体和热敏元件组成。热敏元件是两根电阻值完全一样的金属丝〔钨丝或铂丝气从两个热敏元件带走的热量一样，两个热敏元件的温度变化是一样的，其电阻值变化也一样，电桥处于平衡状态。假设样品气混在载气中通过测量池，由于样品气和载气热导系数不同，两边带走的热量不相等，热敏元件的温度和阻值的变化也就不同，从而使得电桥失去平衡，记录器上就有信号产生。被测物质与载气的热导系数相差约大，灵敏度也就愈高，载气流量和热丝温度对灵敏度也有较大的影响。HD—34×100Ω45mA。⒊仪器校正仪器用纯氩进展校正，通过仪器内装的校正阀将纯氩引入色谱仪测量系统。引入的校正氩的量即校正阀计量腔的容积。经过温度和压力校正后的值，按下式算出：PV 0 T1

T 01 P0V—校正氩气在标准状况下的体积，ml0P1PaT1—室温V—校正氩气在室温存大气压下的体积，即校正阀计量腔容积，ml1T0—273KP0—101325Pa校正时数字电压表上显示出的值应是V0的数值六、 试验方法及步骤测氢试验的根本操作过程和步骤如下：焊前预备—焊接—水冷—清洗—吹干并放入气体收集器。⒈焊前预备130×20×1240×20×12250±106～8去氢处理，然后清理外表，去除氧化物，用乙醇去水，乙谜去油，吹干冷却。把每个试件打钢印进展0.1gG0⒉焊接将试件和引、收弧板放在试件夹具台上预备焊接。焊接过程中尽可能承受短弧焊，绝不允许中间灭弧，以免产生弧坑。假设发生灭弧，则试件作作废。焊接标准，见前面技术要求。⒊水冷20～20℃10秒后取出。⒋清洗试件从水中取出后，快速去除焊渣及其它脏物，然后用铁锤敲断引弧和收弧板，把中间的一段试件擦干并用酒精去水，乙谜去油。⒌吹干和放入气体收集器将去水和除油的试件擦净并吹干〔留意吹干时，确定要用冷风，以免焊缝中氢的溢出〕。把试件马上放入气体收集管内。试件从焊接完到放入收集器的全部操作过程，要求在100秒内完成。试件在45℃恒温下放值72小时，便可认为集中氢已大致全部溢出。依据集气管中甘油柱的液面所对应的刻度，就可读出集中VT,试验现场的气压P0 0G1⒍依据前述的公式，计算出[H]。扩以同样的标准和条件按上述程序重复作三个，测定结果以取四个试件的集中氢量的平均值。为了了解工艺因素对[H]扩

的影响，试验应包括以下内容：了解焊条烘焙影响七、 试验结果的整理和分析试验可分组进展，把试验数据和结果填入表5中，要求对全部试验数据和结果进展整理分析。依据列表整理的熔敷金属中的集中氢含量[H] 绘图表示出焊条种类，烘干温度，清理程度以及扩长弧焊和短弧焊等对[H] 的影响，并对以上的试验结果进展简要分析。八、 思考题扩扩〔一、用甘油法测