全(quan)面剖析熔敷(fu)金屬(shu)擴散氫檢測
1、什(shen)么(me)是熔敷金(jin)屬(shu)？熔敷金(jin)屬(shu)擴散氫檢測的意義？
熔敷(fu)金(jin)屬(shu)是完全由(you)填充金(jin)屬(shu)熔化后所形成(cheng)的焊(han)(han)縫(feng)金(jin)屬(shu)。焊(han)(han)縫(feng)金(jin)屬(shu)，由(you)兩部分(fen)組(zu)成(cheng)，一部分(fen)是熔化的焊(han)(han)條(tiao)或焊(han)(han)絲，另一部分(fen)是熔化的母材。熔敷(fu)金(jin)屬(shu)是按標準規定在留有大(da)間隙(13mm)的對接(jie)坡口中焊成的。焊縫金(jin)屬是在不留間隙的K形坡口中焊(han)(han)成(cheng)的(de)，有較大熔(rong)合比。所有金(jin)(jin)屬(shu)焊(han)(han)接材料生(sheng)產廠(chang)家及所制定(ding)的(de)焊(han)(han)接材料有關(guan)標準，均按熔(rong)敷金(jin)(jin)屬(shu)進(jin)行考核驗收，而完全略(lve)去母材成(cheng)分對(dui)焊(han)(han)縫的(de)影響。熔(rong)敷金(jin)(jin)屬(shu)抗拉強(qiang)度，一般說(shuo)的(de)是熔(rong)敷金(jin)(jin)屬(shu)抗拉強(qiang)度最小值。焊(han)(han)條的(de)型號還與熔(rong)敷金(jin)(jin)屬(shu)強(qiang)度有關(guan)。
焊(han)(han)縫中的(de)(de)氫(qing)(qing)致裂紋(wen)問題嚴(yan)重地制約(yue)著生產的(de)(de)發展，并引起世界各國的(de)(de)高(gao)度(du)重視(shi)。從產生裂紋(wen)的(de)(de)高(gao)應(ying)力狀態(tai)、淬硬組(zu)織、敏(min)感(gan)溫(wen)度(du)、擴(kuo)散(san)氫(qing)(qing)四(si)個因素(su)分析，其(qi)中控(kong)制擴(kuo)散(san)氫(qing)(qing)的(de)(de)量(liang)和逸(yi)出(chu)過程已成(cheng)為控(kong)制裂紋(wen)最有效的(de)(de)手段。焊(han)(han)材的(de)(de)擴(kuo)散(san)氫(qing)(qing)含(han)量(liang)是評定其(qi)內部(bu)質量(liang)的(de)(de)關鍵指標，也是合理選材的(de)(de)重要依據之一，因此，有必要研究和掌(zhang)握擴(kuo)散(san)氫(qing)(qing)測(ce)試技術。
2、熔敷(fu)金(jin)屬擴散氫檢測標準及測(ce)試要(yao)點總結
GB/T 3965-2012 熔敷金屬中擴散氫測(ce)定(ding)方法
（1）適用范(fan)圍：本(ben)標(biao)準(zhun)規定(ding)了水銀(yin)法(fa)和(he)熱導法(fa)為熔敷金(jin)屬中擴散氫含量的基本(ben)測定(ding)方法(fa)；本(ben)標(biao)準(zhun)適用于焊(han)(han)條電弧焊(han)(han)、埋弧焊(han)(han)、實心焊(han)(han)絲(si)氣體(ti)保護電弧焊(han)(han)及藥芯(xin)焊(han)(han)絲(si)電弧焊(han)(han)等方法(fa)焊(han)(han)接而成的馬氏(shi)體(ti)、貝氏(shi)體(ti)和(he)鐵素體(ti)焊(han)(han)縫中擴散氫含量的測定(ding)。
（2）試驗原理(li)概述：將焊接(jie)材料用(yong)電弧焊方法(fa)(fa)在(zai)試樣上(shang)熔(rong)敷(fu)(fu)一條線狀焊縫，經過處理(li)后，在(zai)給定的溫度和時間條件(jian)下(xia)收集擴散(san)氫，通過置換(huan)的水銀(yin)體積（水銀(yin)法(fa)(fa)）熱(re)導率（熱(re)導法(fa)(fa)）測(ce)定收集的氫含量，結果換(huan)算成每百克(ke)熔(rong)敷(fu)(fu)金屬(shu)標準(zhun)狀況(kuang)（0℃、101.325kPa）下的擴散氫體積(ji)，單(dan)位為(wei)mL/100g；本標準中水(shui)銀法在室溫(wen)下收(shou)集數天(tian)或45℃收集72h，適用于B型和C型試塊(kuai)；本標(biao)準中熱導法(fa)(fa)使用(yong)(yong)(yong)熱導檢測器，分為載氣(qi)熱提取法(fa)(fa)和(he)集氫(qing)法(fa)(fa)，通常采(cai)用(yong)(yong)(yong)氣(qi)相色(se)譜(pu)技術，適(shi)用(yong)(yong)(yong)于A型、B型(xing)、C型試塊，其中載氣熱提取法是將試樣加熱到(dao)較(jiao)高溫度（最(zui)高至400℃），持(chi)續進行(xing)收集(ji)和分析(xi)，快速(su)測定擴(kuo)散氫，集(ji)氫法(fa)是將試樣加熱到中(zhong)等溫(wen)度（一(yi)般為(wei)45℃~150℃）收集(ji)擴散氫(qing)，結束后再進行分析(xi)。
（3）水(shui)銀法測定原理及裝置(zhi)：
1）使(shi)用置換法把(ba)擴(kuo)散氫收集到一個真空(kong)、充滿水(shui)銀的毛細管內進行測量。適用于B型和C型(xing)試塊；2）使用的收集(ji)器見圖3的Y型(xing)收(shou)(shou)集量管示例，也可(ke)使用原理(li)相(xiang)同(tong)的(de)其他類型(xing)收(shou)(shou)集裝置，如圖4的U型(xing)收(shou)集(ji)量(liang)管(guan)示(shi)例(li)。收(shou)集(ji)量(liang)管(guan)應填充(chong)潔(jie)凈水銀，約需110mL，既保(bao)證平放抽真(zhen)空時毛細管可以與外(wai)界連通，又(you)保(bao)證豎(shu)直時粗壁管的水銀面處于刻度范(fan)圍內。3）液(ye)態水(shui)銀(yin)和蒸氣(qi)是有害的，可以通(tong)過(guo)吸入、攝取或與皮膚接(jie)觸進(jin)入人體，因此所有涉及到水(shui)銀(yin)的操(cao)作(zuo)應(ying)包括一定的預防(fang)措施。
水銀法數據處理：將測量得氫氣體積換算成標準狀況（0℃、101.325kpa即273K、760mmHg），按以下公式：
每(mei)組試(shi)驗應(ying)保(bao)證至(zhi)少3個有效數據
（4）熱導法測(ce)定原(yuan)理及(ji)裝置：1）熱導法采用(yong)熱導檢測器（TCD）通過測(ce)(ce)量不同組分的(de)熱導(dao)率(lv)將濃度變(bian)成電(dian)信(xin)號(hao)來測(ce)(ce)定氫氣體積，適用(yong)于A型、B型和C型試塊(kuai)。2）熱導法分為載(zai)氣熱提取法和(he)集氫(qing)法，給(gei)定溫度下收(shou)集擴散(san)氫(qing)最短時間按表(biao)2的規定。3）載氣熱提(ti)取法是將
試樣加熱(re)到較高溫度(du)釋放擴(kuo)散(san)氫(qing)(qing)，通過惰(duo)性載(zai)氣熱(re)提取，持續(xu)收集和分(fen)析擴(kuo)散(san)氫(qing)(qing)。當加熱(re)溫度(du)在300℃~400℃時，最短可在幾十分鐘(zhong)內(nei)快速測(ce)定擴散氫含量，但應控制不超過400℃，以免釋(shi)放殘余氫。載(zai)氣熱提取/熱導檢測設備可能采用氣相(xiang)色譜裝置。4）集氫(qing)法是(shi)將收集器(qi)中(zhong)試樣先加(jia)熱（一(yi)般為45℃~150℃）使氫氣釋放，收集結束(shu)后通常采(cai)用氣相(xiang)色譜儀分析。5）任(ren)何一(yi)種采用熱(re)導(dao)(dao)檢測(ce)(ce)器(qi)系統(tong)（氣相(xiang)色(se)譜或載氣熱(re)提取(qu)）的(de)其他方(fang)法(fa)作為測(ce)(ce)定(ding)金屬中氫(qing)含量的(de)可替代方(fang)法(fa)，其準(zhun)確度和(he)再現性都必須與本標準(zhun)中的(de)水銀(yin)法(fa)和(he)熱(re)導(dao)(dao)法(fa)基本相(xiang)當。特別是對于典型(xing)使用氣相(xiang)色(se)譜和(he)熱(re)導(dao)(dao)檢測(ce)(ce)器(qi)的(de)測(ce)(ce)量系統(tong)，其校準(zhun)程序可能不同。
熱導法數(shu)據(ju)處理：將測量的(de)氫氣(qi)體積換(huan)算成(cheng)標準狀況（0℃、101.325kpa即273K、760mmHg），按以下公(gong)式：
每組試驗應保證至(zhi)少3個有(you)效(xiao)數據
試驗結果(guo)評定：1）熔敷金屬(shu)的(de)擴散(san)氫含量：計算熔敷金屬(shu)中(zhong)擴散(san)氫含量按(an)以下(xia)公式：
2）焊接(jie)(jie)金屬(shu)(shu)的擴散氫含量(liang)：評(ping)定焊接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭的擴散氫含量(liang)必須(xu)確定焊縫(feng)金屬(shu)(shu)的擴散氫，即評(ping)定熔敷金屬(shu)(shu)加上母(mu)材的熔化部分。計算焊接(jie)(jie)金屬(shu)(shu)中擴散氫含量(liang)按以下(xia)公(gong)式：
3）焊縫金(jin)屬(shu)的(de)總氫(qing)含量(liang)(liang)：對(dui)于(yu)包(bao)含擴(kuo)散氫(qing)和殘余氫(qing)的(de)總氫(qing)量(liang)(liang)的(de)分析應在400℃以上使用(yong)熱(re)萃(cui)取方(fang)法進行(xing)。在650℃條(tiao)件下(xia)收集30min可得到總氫(qing)量。當加熱到500℃以上(shang)時(shi)試樣表面(mian)的(de)狀態(tai)對測量(liang)的(de)氫體積(ji)有一定影響(xiang)。
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