熔敷金屬中擴散氫測試方法

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

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

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散,故稱之為擴散氫。還有-部分氫擴散聚集到晶格缺陷、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，不能自由擴散故稱之為殘余氫。因為擴散氫能夠自由擴散,并占總含氫量的比例較大，因此它對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。氣體保護焊時,氫是通過氣相與液態(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,氫是通過渣層溶入金屬的;而焊條電弧焊和埋弧焊時，上述兩種途徑兼而有之。焊接過程中,氫主要來源于焊接材料中的水分、含氫物質(zhì)、電弧周圍空氣中的水蒸氣和母材坡口表面.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,進入焊縫和熱影響區(qū)中的氫將會對接頭產(chǎn)生極大危害,如在焊縫中形成氫脆和白點,這種危害是暫態(tài)性的,經(jīng)過時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。 單位熔敷金屬中測出的擴散氫越多,其產(chǎn)生冷裂紋的可能性就越大。為了測定焊縫中的氫含量,國際上都制定了相應(yīng)的測試標(biāo)準(zhǔn),如GB/T 3965 1995《熔敷金屬中擴散氫測定方法》、美國AWS 1993《測定馬氏體、貝氏體、鐵素體鋼電弧焊焊縫金屬中擴散氫含量的標(biāo)準(zhǔn)方法》和JIS Z3118 2007《鋼質(zhì)焊縫擴散氫含量測量方法》等。

擴散氫的檢測方法

熔敷金屬中擴散氫含量是指焊后立即按標(biāo)準(zhǔn)方法檢測并換算為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的氫含量。熔敷金屬擴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]。為了使測氫準(zhǔn)確和便于比較試驗結(jié)果，從20世紀(jì)初開始，產(chǎn)生了許多測定熔敷金屬中擴散氫的方法。目前,最為廣泛的擴散氫的測定方法有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),用氣體排液法把擴散氫收集到-個密閉的集氣管內(nèi)進行測量。甘油法主要的優(yōu)點是,具有低的蒸汽壓力,化學(xué)穩(wěn)定性好，對人體無害,并且價格便宜。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,故甘油法測量準(zhǔn)確性差,因而不適用測量低氫和超低氫焊接材料的擴散氫含量。

水銀法

水銀法是國際標(biāo)準(zhǔn)化組織規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)擴散氫測定方法。水銀法與甘油法相似,是以水銀作為介質(zhì)收集擴散氫。水銀法測氫的主要優(yōu)點是水銀不吸收氫,測試精度非常高(可達mL) , 它是一-種基準(zhǔn)方法,可用于校驗其它測氫方法的可靠性。但水銀對人體有害,而且會對環(huán)境造成污染,加之水銀的價格比較貴,限制了它的實際應(yīng)用范圍。

氣相色譜法

氣相色譜法測定擴散氫,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題,又解決了甘油法測氫精度低的缺點,數(shù)據(jù)處理自動化,快速、靈活、精度高,測定范圍寬,而且可排除由于各種原因混入的空氣的干擾，測定結(jié)果精確可靠。在高氫測定范圍和超低氫測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 ,如儀器價格高,操作復(fù)雜等。

涉及測試：

熔敷金屬擴散氫檢測