4545℃甘油法測定焊縫中集中氫試驗目的一、試驗目的123、了解焊縫金屬中集中氫測定的其他方法。二、 試驗裝置及試驗材料1、KQ-3型測氫儀 1臺2、集氣管 12根3、溝通電焊機BX3-300型 1臺4、直流電焊機WSM-160型 1臺5、試件夾具 1個6、遠紅外電焊條烘干箱 1臺7、吹風機、鉗子、榔頭、鋼絲刷、瓷盤、絨布、丙酮、乙謎、酒精、秒表等8、試件 低碳鋼板 130×20×〔10～12〕mm引、收弧板 40×20×〔10～12〕mm9、焊條，自制焊條，Φ4.0J422，Φ4.0；J507，Φ4.0三、 試驗原理1H，HH由于氫半徑小，一局部氫在焊縫金屬的晶格中自由集中，而成為集中氫，剩余局部集中聚攏到晶格缺陷、顯微裂紋和非金屬夾雜物邊緣的空隙中，結合為分子，體積變大而不能自由集中，稱之為剩余氫。氫對構造鋼的主要危害由兩個方面：I、暫態性危害，這類現象在經過時效處理或熱處理之后，可以消逝，如氫脆，氫白點。氫脆現象與低溫脆性相比有以下明顯特征：〔-60～60℃圍都將恢復塑性。⑵在確定載荷下，破壞過程與應變速率具有延遲特征，延遲的時長又與載荷大小有關。⑶氫脆現象與氫在金屬中固溶的程度及是否形成氫化物等無關。100K〔-173℃〕時塑性反而開頭恢復，并不再有氫脆消滅。II、永久性危害，這類現象一旦產生，則是不能消退的，且危害性是相當嚴峻的，如氫氣孔和冷裂紋。2由于焊接方法不同，導致氫向金屬中溶解的途徑也不一樣。對于手弧焊，氫主要以兩個途徑進入焊縫金屬中。⑴氫通過氣相與液相金屬的界面以原子或質子的形式被吸附后溶入金屬中。⑵氫是通過熔渣層以集中形式溶入金屬中。焊接時，氫主要來源于焊接材料中的水分，含氫物質，電弧四周空氣中的水蒸氣和母材坡口外表上的鐵銹油污等雜質。3焊縫金屬中的氫含量，因集中的緣由是隨時間變化的，在接頭不同部位，因存在不同塑性變形量而有不同的位錯密度，這樣將捕獲到不同量的氫。爭論說明，在焊根及焊趾等有缺口效應部位往往存在氫的聚攏，將直接影響冷裂紋的產生。同時還說明，氫的聚攏開頭于焊后約60秒〔20mm〕100～150℃，1～2氫在不同的金屬中具有不同的集中性能，這可用一個集中系數d表示，且d78～200℃d與溫度T6.75d1.82102e T對于同一種金屬的不同組織構造而言，氫也具有不同的集中性能，表1所列為在鋼的不同組織中氫的集中性能。組織1氫在不同組織中的集中氫能鐵素體〔F〕集中系數索氏體(S) 貝氏體(B)〔B〕馬氏體(M)奧氏體〔A〕(cm2/s)4.0×10-7 3.5×10-7 3.2×10-72.5×10-72.1×10-12(4)、集中氫的測量目前，集中氫的測定方法有三種，即甘油法，水銀法和氣相色普法。目前，我國將甘油法和氣相色普法等同起來使用。三種測試方法各有優劣。本試驗是針對甘油法進展，對其他兩種方法作一些簡潔簡介。1所示。由金屬外表集中溢出的微小氫氣泡必需通過收集介質浮升到集氣管頂確定的物理和化學性能。具體要求是：對氫的溶解度較小，具有低的蒸汽壓力，化學穩定性好，對人體無害和液體的粘度值低及價格廉價。目前所用的介質有：甘油，石蠟油，酒精，水銀。20molKCO以及硅11排液法收集氫氣油等。酒精則可能溶解氫且簡潔揮發，因此，沒有一種介質能完全滿足要求。甘油是國內和日本廣泛應用的介質，主要在于操作簡潔，國際上多承受水銀，但需重視兩個方面：⑴收集器需要特別設計，防止試件浮在水銀外表。⑵操作時要嚴格防止水銀蒸汽外溢，以防中毒。甘油因其粘度大，氫氣泡的上浮條件及浮升速度都較水銀介質差，且又因局部微小的氣泡懸浮在甘油中或粘附于工件外表和集氣管壁，而不能浮升到集氣管頂部影響到測量結果。特別對于一些低氫或超低氫的狀況測量影響精度更大。針對這一問題，天2所示。有關爭論說明：甘油測氫法與水銀測氫法在結果存在如下關系式甘水

0.68H水0.68H甘

1.20.61〔注：以上兩式來自不同資料。天大甘油測法與國標甘油測法存在如下關系：國

0.76H天大

1.92甘油法測試方法將測的集中氫體積〔ml〕100g熔敷金屬中析出的集中氫含量，其計算公式如下：H

V PT100( ) 0擴 G G PT1 0 0式中H

100g熔敷金屬中的集中氫含量。擴V—集氣管中收集的集中氫氣量；P—標準大氣壓〔760mmHg〕0P—試驗環境大氣壓；T—標準大氣的溫度〔273；0T—集氣管內的溫度〔；G—試件原始重量〔g〕0G—試件焊后的重量〔g〕評定標準熔敷金屬中含氫量評定標準熔敷金屬中含氫量高>15很低≤5中≤15評定標準熔敷金屬中含氫量評定標準熔敷金屬中含氫量高>15很低≤5中≤15但>10低≤10但>5編引、收標準 試驗材料 材料熱處理 試件尺寸號 弧板試件材質與試6501小時GB3965編引、收標準 試驗材料 材料熱處理 試件尺寸號 弧板試件材質與試6501小時GB3965—I驗焊條強度等250±10℃保溫130×25×12有83級相近6～8試焊條焊接標準入水前片堆焊長度/消耗型號 直徑 U(V) I(A) 時間試焊條焊接標準入水前片堆焊長度/消耗型號 直徑 U(V) I(A) 時間數 焊條長度4E4303ф4.021～25推舉值+15115/15024E5015ф4.021～23同上115/1502注：⑴試驗前焊條按生產廠的規定烘干，但不允許重復烘干使用；⑵在試驗前，試樣應去除氧化皮和鐵銹，用乙醇去水，丙酮去油，清洗后的試樣不得接觸油，水等物，隨后進展編號。⑶極性選擇按說明書規定，交直流兩用的焊條承受溝通焊接。四、 KQ—3型測氫儀的工作原理及使用方法該儀器專用甘油法恒溫收集和測定熔敷金屬中集中氫量，可以同時進展十二個試樣的集中氫的測定。該裝置能保持甘油的溫度恒定，并有把握溫度的“報警”和“切斷”裝置。裝置電路如以以下圖３所示。電熱絲阻R供甘油加熱用，電流受到可控硅SCR1～2

的把握。甘油的溫度是由水銀觸點溫度計去把握可控硅的導通或關斷來實現自動恒溫調整。當甘油的45溫度計的接點導通，使單結晶DGDG導通，則脈沖變壓器無脈沖輸出，可控硅即被關斷而停頓加熱，反之，可控硅被觸發導通，對甘油加熱，這樣能保持甘油的溫度恒定。局部的電路，假設可控硅元件被擊穿而甘油溫度連續上升，

圖3 KQ-3形測氫儀電器原理圖48℃時溫度計WJ觸點2SCR3使用方法：

導通，電鈴DL45℃48℃上。②把“把握”局部斷開，再把“報警—切斷”至于“報警”位置，用一根小導線將兩個報警端短路，試驗電鈴是否響。③把儀器平放于工作臺上，油槽內注入甘油，油位線應在兩接線柱以下10～20mm處為宜。閉合照明開關，日光燈亮，表示已接通電源，開啟電源開關，綠色和紅色兩個指示燈量，表示電熱絲已經開頭工作，油溫開頭上升。④待油溫升值45℃并保持穩定，即可開頭進展測氫試驗。五、 焊縫金屬集中氫測定技術簡介1、快速、靈敏、精度高，測定范圍寬，而且可排解由于各種緣由混入的空氣的干擾，測定結果準確牢靠。2、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確度。3、不存在任何環境污染和毒害操作者的物質。〔一、氣相色普法測定原理利用不同物質在兩相中具有不同的安排系數〔或吸附系數、滲透性這些物質在兩相中進展屢次反復安排而實現分別的，因流淌相為氣體，故稱為氣相色普法。〔二、氣相色普法測氫過程用純氬氣作為載氣〔流淌相，將取樣器試樣桶內的氫氣〔由焊縫熔敷金屬試樣中集中出來的載入色譜分別注中進展分別，分別出的氫氣被進一步載入熱導池進展檢測，熱導池檢出的氫的電信號經放大、積分和靈敏度調整等處理后，在數字電壓表上顯示被測氫氣的量。〔三、HD—3型集中氫測定儀的構成、工作條件和校正HD—3型集中氫測定儀由取樣器和專用氣相色譜儀構成。⒈取樣器由試樣桶和轉換閥組成，試樣桶共有5個，與轉換閥之間有通道連接，每個試樣桶中可裝入一40×25×12〔mm〕的試板，其中四個試桶中分別裝入一塊待分析試板，而另一個試樣桶用來作為氣相色譜儀的載氣通路，此桶中裝入一塊已分析過的試板，目的在于使儀器在校正和分析時處于同樣的氣路狀況，提高分析的準確度。⒉專用氣相色譜儀典型的氣相色譜儀由五個局部組成：①載氣系統，包括氣源和流量的調整與測量元件等；②進樣系統：包括取樣器；③分別系統：主要是色譜柱；④檢測、記錄系統，包括檢測器和記錄器；⑤關心系統;包括溫控系統、數據處理系統等。這里著重講一下分別系統和檢測、記錄系統。色譜注是色譜儀的分別系統，試樣中各組分的分別是在色譜柱中進展的，因此是核心局部。色HD—3型中用的分別柱〔填充柱〕加以說明。〔或玻璃～4m〔H—3為Φm1～3m〔2.5m〕,柱內裝有固定相〔包括固體固定相和液體固定相兩種〕HD—330～40目5A分子篩固體吸附劑。該吸附劑主要用于惰性氣體、H、O N CO CH等一般氣體及低沸點2 2、 2、 2、 4有機物的分析，其特點是：吸附容量大，熱穩定性好，價格廉價。但是，柱的效率低，吸附劑活性易中毒。因此使用前要進展活化處理，然后再裝入柱內制成填充柱使用。活化處理方法：粉碎過篩550～6004小時。檢測系統：從色譜柱流出的各個組分，通過檢測器把濃度信號變成電信號，經放大后送到記錄器得到色譜圖。HD—3型儀所用檢測器為熱導檢測器。熱導檢測器〔TCD〕由熱導池池體和熱敏元件組成。熱敏元件是兩根電阻值完全一樣的金屬絲〔鎢絲或鉑絲氣從兩個熱敏元件帶走的熱量一樣，兩個熱敏元件的溫度變化是一樣的，其電阻值變化也一樣，電橋處于平衡狀態。假設樣品氣混在載氣中通過測量池，由于樣品氣和載氣熱導系數不同，兩邊帶走的熱量不相等，熱敏元件的溫度和阻值的變化也就不同，從而使得電橋失去平衡，記錄器上就有信號產生。被測物質與載氣的熱導系數相差約大，靈敏度也就愈高，載氣流量和熱絲溫度對靈敏度也有較大的影響。HD—34×100Ω45mA。⒊儀器校正儀器用純氬進展校正，通過儀器內裝的校正閥將純氬引入色譜儀測量系統。引入的校正氬的量即校正閥計量腔的容積。經過溫度和壓力校正后的值，按下式算出：PV 0 T1

T 01 P0V—校正氬氣在標準狀況下的體積，ml0P1PaT1—室溫V—校正氬氣在室溫存大氣壓下的體積，即校正閥計量腔容積，ml1T0—273KP0—101325Pa校正時數字電壓表上顯示出的值應是V0的數值六、 試驗方法及步驟測氫試驗的根本操作過程和步驟如下：焊前預備—焊接—水冷—清洗—吹干并放入氣體收集器。⒈焊前預備130×20×1240×20×12250±106～8去氫處理，然后清理外表，去除氧化物，用乙醇去水，乙謎去油，吹干冷卻。把每個試件打鋼印進展0.1gG0⒉焊接將試件和引、收弧板放在試件夾具臺上預備焊接。焊接過程中盡可能承受短弧焊，絕不允許中間滅弧，以免產生弧坑。假設發生滅弧，則試件作作廢。焊接標準，見前面技術要求。⒊水冷20～20℃10秒后取出。⒋清洗試件從水中取出后，快速去除焊渣及其它臟物，然后用鐵錘敲斷引弧和收弧板，把中間的一段試件擦干并用酒精去水，乙謎去油。⒌吹干和放入氣體收集器將去水和除油的試件擦凈并吹干〔留意吹干時，確定要用冷風，以免焊縫中氫的溢出〕。把試件馬上放入氣體收集管內。試件從焊接完到放入收集器的全部操作過程，要求在100秒內完成。試件在45℃恒溫下放值72小時，便可認為集中氫已大致全部溢出。依據集氣管中甘油柱的液面所對應的刻度，就可讀出集中VT,試驗現場的氣壓P0 0G1⒍依據前述的公式，計算出[H]。擴以同樣的標準和條件按上述程序重復作三個，測定結果以取四個試件的集中氫量的平均值。為了了解工藝因素對[H]擴

的影響，試驗應包括以下內容：了解焊條烘焙影響七、 試驗結果的整理和分析試驗可分組進展，把試驗數據和結果填入表5中，要求對全部試驗數據和結果進展整理分析。依據列表整理的熔敷金屬中的集中氫含量[H] 繪圖表示出焊條種類，烘干溫度，清理程度以及擴長弧焊和短弧焊等對[H] 的影響，并對以上的試驗結果進展簡要分析。八、 思考題擴擴〔一、用甘油法測