熔敷金属中扩散氢测试方法

阐述了熔敷金属中扩散氢的存在形式、产生、来源及危害。介绍了4种扩散氢检测方法，即甘油法、水银法、气相色谱法和载气热提取。

总结了4种检测方法的优劣,并对4种方法进行了比较，指出了4种方法测定扩散氢的差异。简述了焊接热输入、焊接道数、冷却方式及焊接环境等因素对扩散氢含量的影响。

在钢焊缝中,氢大部分是以氢原子或离子的形式存在的，它们与焊缝金属形成间隙固溶体。由于氢原子和离子的半径很小，可以在焊缝金属的晶格中自由扩散,故称之为扩散氢。还有-部分氢扩散聚集到晶格缺陷、显微裂纹和非金属夹杂物边缘的空隙中,结合为氢分子,因其半径增大，不能自由扩散故称之为残余氢。因为扩散氢能够自由扩散,并占总含氢量的比例较大，因此它对焊接接头的影响比残余氢大。

由于焊接方法不同，导致氢向金属中溶解的途径也不相同。气体保护焊时,氢是通过气相与液态金属的界面以原子或质子的形式溶入金属的;电渣焊和电渣熔炼时,氢是通过渣层溶入金属的;而焊条电弧焊和埋弧焊时，上述两种途径兼而有之。焊接过程中,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.上的铁锈油污等杂质。大部分体心立方金属与合金焊接时,进入焊缝和热影响区中的氢将会对接头产生极大危害,如在焊缝中形成氢脆和白点,这种危害是暂态性的,经过时效处理或热处理之后,可以消除;而如果产生气孔和冷裂纹,这种危害则是永久性的,这类现象- -旦产生,是不能消除的,且危害相当严重。焊接材料的扩散氢含量高是焊接接头形成冷裂纹的三大因素之一。 单位熔敷金属中测出的扩散氢越多,其产生冷裂纹的可能性就越大。为了测定焊缝中的氢含量,国际上都制定了相应的测试标准,如GB/T 3965 1995《熔敷金属中扩散氢测定方法》、美国AWS 1993《测定马氏体、贝氏体、铁素体钢电弧焊焊缝金属中扩散氢含量的标准方法》和JIS Z3118 2007《钢质焊缝扩散氢含量测量方法》等。

扩散氢的检测方法

熔敷金属中扩散氢含量是指焊后立即按标准方法检测并换算为标准状态下的氢含量。熔敷金属扩散氢含量是判断焊接质量和焊条质量的重要依据之一[1-4]。为了使测氢准确和便于比较试验结果，从20世纪初开始，产生了许多测定熔敷金属中扩散氢的方法。目前,最为广泛的扩散氢的测定方法有4种，即甘油法,水银法、气相色谱法和载气热提取法。

甘油法

甘油法是以甘油为介质,用气体排液法把扩散氢收集到-个密闭的集气管内进行测量。甘油法主要的优点是,具有低的蒸汽压力,化学稳定性好，对人体无害,并且价格便宜。但是甘油因其粘度大,使氢气泡往往附着在试样以及测量管壁上或浮在甘油中而不能浮升到集气管顶部,而且甘油能溶解部分氢,故甘油法测量准确性差,因而不适用测量低氢和超低氢焊接材料的扩散氢含量。

水银法

水银法是国际标准化组织规定的标准扩散氢测定方法。水银法与甘油法相似,是以水银作为介质收集扩散氢。水银法测氢的主要优点是水银不吸收氢,测试精度非常高(可达mL) , 它是一-种基准方法,可用于校验其它测氢方法的可靠性。但水银对人体有害,而且会对环境造成污染,加之水银的价格比较贵,限制了它的实际应用范围。

气相色谱法

气相色谱法测定扩散氢,正被日渐推广。气相色谱的原理就是利用氢敏色谱元件转为电信号并用数字显示[5]。该方法既克服了水银法的毒害和污染问题,又解决了甘油法测氢精度低的缺点,数据处理自动化,快速、灵活、精度高,测定范围宽,而且可排除由于各种原因混入的空气的干扰，测定结果精确可靠。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。但气相色谱法也存在一些缺点 ,如仪器价格高,操作复杂等。

涉及测试：

熔敷金属扩散氢检测