低合金高强度焊接结构钢扩散氢的研究进展

随着钢 铁冶炼技 术 的发展 ， 钢 中氢 的含 量 已经可 以 控制 在很低 的水平 ［ １ ＿ 引 ， 钢中的 “ 白点 ”已不 再 出现， 氢 脆得 到 了有 效控 制． 为 了满足 实 际生产 的需求， 通 过 降 低钢 中杂质元 素含 量， 即提 高钢 的纯 净度， 可 以有 效提 高钢 的强度 ，由此生产 出纯 净钢．纯净钢 【 ２ ］ 是 指 除对 钢 中非金 属夹杂物进 行严格控 制外， 钢 中其 他杂质元 素含 量 也很 低 的钢种 ， 一 般 要 求纯 净 钢 中 Ｓ ， Ｐ ， Ｎ， Ｈ， Ｏ的 质量 分数 之和 小 于 １ × １ ０ ～ ．尽管 纯净钢 中的氢含 量很 低（ 低于２ ×１ ０ ％） ， 但是纯净钢 的氢脆 敏感性不但没有 降低， 反而表现 出较大 的氢脆敏 感性．任学冲 等【 ４ 】 发现 ， 车轮钢 在使用 过程 中存在 氢致裂 纹， 出现滞后 断裂 的危 险． 一种高纯度 、 高强度 （ １ ８ ６ ０ ＭＰ ａ ） 的４ ３ ４ ０ 钢在 ３ ７ ３ Ｋ， ０ ． １ ＭＰ ａ 氢气 气氛 中进行 慢速 四点弯 曲实验 时， 表现 出 了严重 的氢致塑性损失 ［ ５ ５． ］ 由上可 见， 降低钢铁材料 中的
ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ ｓ ｈ ｏ ｗ ｔ ｈａ ｔ ｈ ｙ ｄ ｒ ｏ ｇ ｅ ｎ ｔ ｒ ａ ｐ ｓ ｃ ａ ｎ ｅ ｘ ｔ ｅ ｎ ｄ ｈ ｙ ｄ ｒ ｏ ｇ ｅ ｎ ｐ ｅ ｎｅ ｔ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｔ ｉ ｍｅ ，ａ ｎｄ ｈ ｙ ｄ ｒ ｏ ｇ ｅ ｎ ｔ ｒ ａ ｐ ｓ ｃ ａ ｎ ｒ ｅ ｄ ｕ ｃ ｅ ｈ ｙ ｄ ｒ ｏ ｇ ｅ ｎ
ｉ ｎ Ｑ９ ６ ０ ｃ ｌ ｅ ａ ｎ ｓ ｔ ｅ ｅ １ ． Ｔｈ ｅ ｈ ｙ ｄ ｒ ｏ ｇ ｅ ｎ ｄ ｉ ｆ ｕ ｓ ｉ ｏ ｎ ｃ ｏ ｅ ｉｃ ｆ ｉ ｅ ｎ ｔ ｉ ｓ ｉ ｎ ｄ ｅ ｐ ｅ ｎ ｄ ｅ ｎ ｔ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｓ ａ ｍｐ ｌ ｅ ｔ ｈ ｉ ｃ ｋ ｎ ｅ ｓ ｓ ｏ ｆ Ｑ９ ６ ０ ｃ ｌ ｅ ａ ｎ ｓ ｔ ｅ ｅ １ ． Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ ：ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｃ ｈ ｅ ｍｉ ｃ ａ ｌ ｈ ｙ ｄ ｒ ｏ ｇ ｅ ｎ ｐ ｅ ｒ ｍｅ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ； ｄ ｉ ｆ ｕ ｓ ｉ ｏ ｎ ｃ ｏ ｅ ｉｃ ｆ ｉ ｅ ｎ ｔ ； ｈ ｙ ｄ ｒ ｏ ｇ ｅ ｎ ｔ ｒ ａ ｐ ； Ｑ９ ６ ０ ｃ ｌ ｅ ａ ｎ ｓ ｔ ｅ ｅ ｌ

３６上海金属第３２卷图１２０９纯净钢试样的组织形貌实验采用Ｄｅｖａｎａｔｈａｎ双电解池方法№１进行氢渗透，双电解池中的电解液为０．２ｍｏｌｆＬＮａＯＨ溶液，另加入２ｍｏｌ／ＬＮ劬Ｓ作为毒化剂。

将试样安装在双电解池中，暴露于液体中的试样面积为０．７８５ｃｍ２。

电解池的阴极端采用恒电流法充氢，电流密度为１０ｍＡ，／ｃｍ２，阳极端使用饱和甘汞电极作为参比电极，用ＺＦ－３恒电位仪施加２００ｍＶ电压（相对于参比电极）使氢原子离子化。

在阴极端上施加充氢电流开始氢渗透，同时用ｘ—Ｙ坐标记录仪记录阳极电流随阴极充氢时间的变化，当氢在试样中的渗透达到稳态（即阳极电流不随时间变化）后关闭阴极电流，停止阴极充氢过程。

为研究试样内部缺陷对２０９纯净钢中氢原子扩散的影响，分别进行了以下三次氢渗透实验：（１）将新鲜的原始试样安装在双电解池装置中，加热两边电解池内的溶液到８０℃，保温３ｈ以除去溶液中溶解的氧气，然后降温至３０℃，为减少电解池内部残余氢原子或其他杂质微粒对充氢过程的影响，当阳极端的背底电流密度ｉ＜１０Ｉ山ｍ／ｃｍ２时，开始第一次氢渗透实验；（２）为使试样内可逆性陷阱内束缚的氢原子扩散出陷阱，在第一次氢渗透实验结束后，重新加热两边溶液到８０℃，保温３ｈ后降温。

当两边溶液温度降至３０℃、阳极端的背底电流密度ｉ＜１０ｐ，ｍ／ｃｍ２时，进行第二次氢渗透实验；（３）在第二次氢渗透实验结束后，继续保持溶液温度在３０℃，当阳极端的背底电流密度ｉ＜１０Ｉｘｍ／ｃｍ２时，进行第三次氢渗透实验。

利用时间滞后法计算氢在合金中的扩散系数Ｄ，所用公式如式（１）所示一Ｊ：ｎ￡２肚瓦其中，￡为试样的厚度，ｔ。

为滞后时间。

滞后时间的定义为：阳极瞬时电流密度达到稳态电流密度的０．６３倍时所对应的时间。

如在图２中，当纵坐标的归一化阳极电流密度（阳极电流密度与稳态电流密度的比值）为０．６３时，渗透曲线上所对应的时间即为滞后时间。

如果不考虑试样内部氢陷阱的影响，即氢在理想晶格中扩散时，归一化阳极电流密度／／Ｉ。

焊接过程氢扩散的数值分析102060054曾鹏摘要：采用ABAQUS有限元分析软件对氢在不均质焊接接头的扩散进行了模拟计算，结果表明，对20MnNiMo钢焊接接头，随时间延续，焊缝金属中的氢浓度逐渐降低，而熔合区以外区域氢的浓度经历了一个峰值变化过程。

由于焊接接头不同部位氢的扩散系数和溶解度不同，一定时间以后热影响区中的氢浓度超过焊缝金属和母材；预热使焊缝金属中的氢浓度快速降低，并缩短热影响区出现峰值浓度的时间；后热可加速氢从焊接接头的逸出，降低热影响区氢浓度峰值并缩短其出现时间。

1.序言焊接氢致裂纹是低合金钢焊接时最容易产生，而且危害最为严重的焊接工艺缺陷，它常常是焊接结构失效破坏的主要原因。

因此，评定焊接氢致裂纹敏感性，预防氢致裂纹的产生一直是低合金高强度钢焊接性和焊接工艺研究的最重要内容之一。

大量研究工作表明，焊接区扩散氢含量、结构的拘束应力水平及淬硬组织的存在是氢致裂纹产生的三个主要因素。

当下述四种条件同时存在时，焊接氢致裂纹将可能发生[1]。

（1）扩散氢含量达到临界浓度；（2）足够大的应力强度；（3）对氢敏感的组织结构；（4）温度低于200℃左右。

由于氢原子体积小、活性强，即使在较低的温度下氢在金属中也有较强的扩散能力，因此焊接接头微区中的瞬态氢含量是难以测定的。

尽管国内外学者对焊接接头微区氢测定技术进行过多种尝试，但是迄今为止尚无成熟测试技术可以用于焊接接头微区中的瞬态氢含量测定。

由于缺乏焊接接头微区中瞬态氢含量的数据，目前尚不能提出氢致开裂的准确判据，也难以深入地认识氢致裂纹产生的机制。

如何确定氢致裂纹产生的临界氢浓度，如何准确地预测氢致裂纹产生的时间和位置仍然是焊接界的一个难题。

近年来，随着计算机技术的发展，采用数值分析的手段对焊接过程中氢的扩散和聚集行为进行分析受到各国焊接学者的普遍重视，先后发了一些文章[2]，其中大部分对氢的计算分析是基于Fick第二定律，即将焊接接头假定为一个均匀介质，氢扩散的驱动力是氢的浓度梯度。

工艺条件对熔敷金属中扩散氢影响的试验研究摘要：采用热导法对低氢型焊条进行了扩散氢含量检测，探讨了焊接热输入、焊材烘干条件、强度等级以及试件消氢处理等因素对焊条扩散氢含量的影响。

结果表明，随着热输入的增大，焊条扩散氢含量升高；碱性焊条在400℃/1h烘干工艺下，扩散氢含量最低；试件在650℃/1h条件下消氢效果更明显；随着焊条强度等级的升高，扩散氢含量降低。

关键词：扩散氢；热输入；烘干条件；消氢；强度等级引言氢不仅在焊缝中能够引起氢脆、白点和气孔，同时也是冷裂纹形成的三大因素之一。

氢的复杂性及危害性一直受到国内外学者普遍的重视[1~5]。

尤其是低温钢、高强钢焊接时，降低焊缝中氢含量已成为获得优质焊接接头的关键所在。

焊缝中的氢分为扩散氢和残余氢两种，其中扩散氢溶于金属晶格，具有自由扩散能力，在应力集中及组织的不均匀条件下极易诱发氢致裂纹，对焊接接头性能的危害极大。

因此，开发超低氢焊材、选择合理的焊接热输入、焊条烘干条件等措施成为控制氢致裂纹的有效途径[6~7]。

针对以上工艺因素如何影响扩散氢的分布，在实际生产中如何利用这些规律降低焊缝中扩散氢含量，则是需要我们具体研究和解决的问题。

对此，本文采用GB/T3965-2012《熔敷金属中扩散氢测定方法》中规定的热导法，针对焊接热输入、焊条烘干条件、焊材强度等级以及试件消氢条件四个因素对焊缝中扩散氢的影响规律分别进行了试验研究，进而给出了实际生产中降低扩散氢的实用方法，为降低焊缝扩散氢含量、提高焊接质量提供理论依据。

1.试验方法及试验设备1.1 试验材料试验选用GB/T3965-2012《熔敷金属中扩散氢测定方法》推荐的B型试件组合，由中心试板、引弧板、息弧板组成。

试块材质为Q345R。

试件尺寸：中心试块30mm×15mm×10mm，引弧板和息弧板50mm×15mm×10mm。

所选用试块的成分及性能见表1。

焊接材料分别选用J507RH（φ4.0mm、φ5.0mm）、J507（φ5.0mm）J557（φ5.0mm）焊条。

Ｃ Ｏ 混合 气体保护 ， 焊接 电压 ２ ９ Ｖ， 焊接电流 ２ ６ ０ Ａ， 气 体 流量 为 １ ５— ２ ０ Ｌ ／ ａ ｒ ｉ ｎ ， 焊 接速 度 为 ３ ０ ０ ｍ ｍ ／ ｍｉ ｎ 。通 过 斜 Ｙ形 坡 口焊接 裂 纹 试 验 、 熔敷 金 属 扩 散 氢 含 量 测
２ ． １ 不 同强 度 匹 配 焊 接 材 料 不 预热 焊 接 裂 纹 敏 感 性
试 验
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ２—１ １— ３ ０
３０
２ ０ １ ３年第 ４期
Байду номын сангаас产应用 俘 搭
能够 达 到母 材技术 条 件 。 （ ３ ）对 于其 它高 强钢 采 用 不 同强 度 级别 的焊 接 材 料组 合实 施 不 预 热 焊 接 技 术 ， 应 通 过 焊 接 性 试 验 和 工
中 图分 类 号 ： Ｔ Ｇ ４ ４ ２
０ 前
言
Ｈ Ｑ ７ ８ ５ Ｔ Ｉ 钢不预热焊接试验研究 ， 为高强钢不预热焊 接 工艺提供 参考 。
１ 试验 材料 及方 法
随着工 程结 构 向大 型化 、 轻 量化 方 向发展 ， 工 程 结
构 用钢 对钢 材性 能 的要 求越 来越 高 ， 屈 服强度 ６ ９ ０ ＭＰ ａ 及 以上 的高 强钢 在结 构用 钢 中所 占比例不 断提 高 。高 强 钢 的焊接 结 构 用 钢 主 要 是 低碳 调 质 钢 ， 为 了弥 补 降 碳 带来 的强 度 降 低 ， 钢 中通 常 加 入 多 种 提 高 淬 透 性 的 合 金元 素 ， 因此 钢 的淬硬性 大 ， 焊 接 冷裂 纹 成 为 高强 钢
Ｉ － Ｉ Ｑ７ ８ ５ Ｔ １低 合 金 高 强 度 钢 不 预 热 焊 接 技 术 研 究

焊缝金属中可扩散氢含量的试验研究　Ξ刘忠杰1,肖　桐2,覃庆泽3(1.包头钢铁学院材料工程学院,包头014010;2.包头罗地亚稀土有限公司,包头014060;3.柳州五菱汽车股份有限公司,柳州545007)摘　要:焊缝金属中可扩散氢含量是影响焊接金属冷脆的主要原因之一,低氢焊条在干燥和非干燥的条件下采用手弧焊和半自动二氧化碳气体保护焊的焊接方法,经对焊缝金属中的氢含量进行试验研究,确定了低氢焊条、干燥条件、焊接方法对扩散氢的影响。

关键词:扩散氢;焊接方法;焊条中图分类号:TG44 文献标识码:A 文章编号:1004—244X (2003)05—0044—02 焊缝金属中的含氢量,是焊接产生延迟裂纹的主要因素之一。

为防止产生裂纹,除焊前、焊后采取必要的措施外,选用低氢型焊条和较为先进的焊接方法也是行之有效的方法。

本文对焊条和焊接方法及焊缝扩散氢的含量进行了研究。

为了测定焊缝金属中扩散氢含量的水平,本文采用了我国标准(GB3965-83)和日本标准[1](JISZ 3118:1999)规定采用甘油法进行了测定氢气的主要设备是甘油槽和集气瓶,如图1所示,甘油槽中的甘油温度恒定在45℃。

1.2　试验过程及要求(1)试验材料:试验材料选用Q235钢试件4个,试件尺寸:130mm ×25mm ×12mm 。

试件预先作去氢处理,250±10℃,6～8h 。

焊前试件磨去氧化图1　测定装置示意图皮和铁锈,用乙醇去水,乙醚去油,吹干后编号为No1～No4称重,结果见表1。

(2)焊接工艺条件:手弧焊使用的焊接设备为美国宝国公司生产的550/630SMP 多功能焊机,直流反接;焊接电流160～170A,焊接电压26～27V,焊接速度19.2cm/min,焊条熔敷长度115mm 。

半自动二氧化碳气体保护焊,所用焊接设备为日本松下YM-500S 型气保护焊机,直流反极性。

保护气体CO 2纯度为>99.5%,气体流量为20L/min 。

便在焊缝中产生氢气孔。
碳钢或低合金钢焊缝,若含氢量高,则常常在其拉伸 或弯曲断面上出现银白色圆形局部脆断点,即所谓 的白点
（2）氢使焊缝在室温附近塑性严重下降,称为氢脆
3. 氢的产生及来源
由于焊接方法不同，导致氢向金属中溶解的 途径也不相同。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氢是通过熔渣层以扩散形式溶入金属中。
2.氢对结构钢的主要危害
在焊缝中形成氢气孔和白点、在焊缝和热影 响区中产生氢脆或氢致裂纹
(1) 形成氢气孔、白点氢气孔是焊缝中常 见的气孔之一,其主要原因是焊接时熔池吸收了大 量的氢,在凝固时由于氢溶解度的突然下降,使氢 在焊缝中处于过饱和状态,促使产生如下反:
2[H]=H2 ,反应所生成的分子态氢不溶于金属而 在液态金属中形成气泡,当焊缝金属晶粒的长大速 度大于气泡的长大速度时,形成的气泡来不及逸出,
焊缝金属中扩散氢的测定
一、实验意义
金属材料经常发生的氢损伤现象,就是与氢 有关的断裂现象
主要表现为材料的力学性能发生恶化:氢通 过软化或硬化机制改变材料的屈服强度,塑性 明显降低,诱发裂纹萌生,最后导致断裂、滞后 破坏、塑性-脆性转变和低温脆性断裂等等。
氢不仅能在焊缝中生成气孔，而且是断裂 的产生的主要原因之一。所致裂纹常带有延 迟性，往往使焊件在工作段时间以后开裂， 因而其危险性更大。
焊接材料的选择对扩散氢含量的影响
图1 为不同类型的焊条在相同焊接条件下焊 后熔敷金属的扩散氢含量
降低焊缝扩散氢含量, 对焊接材料采取措施：
①在药皮的组元中尽可能少加或不加含结晶 水、化合水多的物质; ②在粘结剂—水玻璃 的使用中采取最佳的钾钠搭配,使其防吸湿 效果最好,并加入一定量的海藻胶和氧化镁 以改善压涂性能和增加焊条药皮表面的微 密度,从而降低了药皮的吸湿量; ③在药皮 组元中采用了较强的脱氢物质; ④对焊条进 行适当而充分的高温烘焙。

湿H2S环境下低合金钢焊接接头氢扩散数值模拟
巩建鸣;蒋文春;唐建群;涂善东
【期刊名称】《焊接学报》
【年(卷),期】2007(028)004
【摘要】利用电化学渗透法测定了氢在16MnR低合金钢焊接接头处的焊缝金属、热影响区金属以及母材中的扩散系数.利用有限元软件ABAQUS,对16MnR钢焊接接头氢扩散进行数值模拟,考虑焊接残余应力、不同组织对氢扩散的影响,得到焊接
接头扩散氢的浓度随时间的分布.结果表明,在焊缝和热影响区,氢的扩散系数和焊接残余应力较大,使氢在焊缝和热影响区聚集,降低材料的力学性能,使得焊接接头部位成为最薄弱环节,在湿H2S环境下很容易发生与氢有关的损伤和破坏.
【总页数】4页(P5-8)
【作者】巩建鸣;蒋文春;唐建群;涂善东
【作者单位】南京工业大学,机械与动力工程学院,南京,210009;南京工业大学,机械与动力工程学院,南京,210009;南京工业大学,机械与动力工程学院,南京,210009;南京工业大学,机械与动力工程学院,南京,210009
【正文语种】中文
【中图分类】TG457
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超高强度钢材料的大型复杂零件低氢脆镉工艺方法的探索与实践首先，超高强度钢具有高的氢脆敏感性，进行电镀等表面处理时，容易因渗氢而引起氢脆；第二，对于形状复杂的大型零件而言，由于阳极电力线分布不均匀，吸附电流的效率不同等因素，导致厚度不均匀，棱边凸出部位镉层发黑烧焦，针眼及麻点等问题；第三，对于复杂零件的凹槽、深孔、盲孔等部位，由于窝气、吹砂时表面前处理效果不好等问题，容易造成零件局部无镀层和孔内镀层鼓泡结合力差的问题。

文章主要从槽液控制、前处理吹砂、阳极的选择和装夹、电镀的工艺方法等方面，介绍大型复杂零件电镀的一些实践经验。

标签：超高强度钢；大型复杂零件；低氢脆镀镉；结合力；氰化物；阳极；吹砂前言起落架是飞机结构中受力最复杂并对飞机结构使用和安全具有决定性影响的重要结构部件，超高强度钢具有强度高、韧性和抗应力腐蚀性能好等优点，广泛应用于军用飞机和民用飞机起落架。

超高强度钢具有高的氢脆敏感性，进行电镀等表面处理时，容易因渗氢而引起氢脆，因此超高强度钢电镀需要采取低氢脆工艺。

1 超高强度钢在低氢脆镉工序中产生的典型问题与故障（1）生产加工波音公司787飞机起落架斜撑杆零件过程中，因零件属于大型复杂零件，在试制中产生厚度不均匀，棱边凸出部位镉层发黑烧焦，孔内及型腔局部产生窝气，针眼及麻点的问题。

实际厚度与平均厚度的偏差超过300%。

（2）在生产加工空中客车公司A340飞机起落架刹车拉杆过程中，零件有一个直径Ф56mm，孔深800mm，孔的直径和长度比达到1：14的深盲孔。

在电镀试制中产生了孔内局部无镉层和孔内镀层鼓泡结合力差的问题。

2 问题原因与分析（1）低氢脆镀镉工艺要求使用比一般电镀镉大3-4倍的电流密度，以使产生的镉层具有疏松多孔的结构，有利于氢的析出，容易除氫，但同时也极易在零件局部产生过大电流，导致边缘凸出部位发黑烧焦，结晶粗糙，结合力差。

（2）因超高强度钢氢脆敏感特性，零件被禁止进入酸槽活化，因此相较于普通钢件减少了一个能有效的增加镀层与基体金属结合力的工序。

工艺条件对熔敷金属中扩散氢影响的试验研究摘要：采用热导法对低氢型焊条进行了扩散氢含量检测，探讨了焊接热输入、焊材烘干条件、强度等级以及试件消氢处理等因素对焊条扩散氢含量的影响。

结果表明，随着热输入的增大，焊条扩散氢含量升高；碱性焊条在 400℃/1h 烘干工艺下，扩散氢含量最低；试件在650℃/1h条件下消氢效果更明显；随着焊条强度等级的升高，扩散氢含量降低。

关键词：扩散氢；热输入；烘干条件；消氢；强度等级引言氢不仅在焊缝中能够引起氢脆、白点和气孔，同时也是冷裂纹形成的三大因素之一。

氢的复杂性及危害性一直受到国内[1~5]外学者普遍的重视。

尤其是低温钢、高强钢焊接时，降低焊缝中氢含量已成为获得优质焊接接头的关键所在。

焊缝中的氢分为扩散氢和残余氢两种，其中扩散氢溶于金属晶格，具有自由扩散能力，在应力集中及组织的不均匀条件下极易诱发氢致裂纹，对焊接接头性能的危害极大。

因此，开发超低氢焊材、选择合理的焊接热输入、焊条烘干条件等措施[6~7]成为控制氢致裂纹的有效途径。

针对以上工艺因素如何影响扩散氢的分布，在实际生产中如何利用这些规律降低焊缝中扩散氢含量，则是需要我们具体研究和解决的问题。

对此，本文采用 GB/T3965-2012《熔敷金属中扩散氢测定方法》中规定的热导法，针对焊接热输入、焊条烘干条件、焊材强度等级以及试件消氢条件四个因素对焊缝中扩散氢的影响规律分别进行了试验研究，进而给出了实际生产中降低扩散氢的实用方法，为降低焊缝扩散氢含量、提高焊接质量提供理论依据。

1.试验方法及试验设备1.1 试验材料试验选用 GB/T3965-2012《熔敷金属中扩散氢测定方法》推荐的B型试件组合，由中心试板、引弧板、息弧板组成。

试块材质为Q345R。

试件尺寸：中心试块30mm×15mm×10mm，引弧板和息弧板 50mm×15mm×10mm。

所选用试块的成分及性能见表1。

2023-10-28•引言•熔敷金属中扩散氢测试方法概述•熔敷金属中扩散氢测试方法的研究现状•熔敷金属中扩散氢测试方法的关键技术问题•熔敷金属中扩散氢测试方法的实验研究及结果目分析•结论与展望录01引言熔敷金属中扩散氢的含量是影响焊接质量的重要因素，过高的扩散氢含量会导致气孔、延迟裂纹等焊接缺陷的产生。

针对熔敷金属中扩散氢的测试方法进行研究，有助于提高焊接质量，保障工程安全。

研究背景与意义研究熔敷金属中扩散氢测试方法，提高测试的准确性和可靠性。

目的分析现有测试方法的优缺点，提出新的测试方法或优化现有方法。

任务研究目的与任务研究方法与技术路线方法文献综述、实验研究、数据分析等。

技术路线收集并整理相关文献，选择合适的实验材料和设备，进行实验测试，对测试结果进行分析和评估，提出改进方案。

02熔敷金属中扩散氢测试方法概述扩散氢测试方法的分类与特点直接测量法通过测量熔敷金属中氢的含量，评估其扩散程度。

这种方法具有直观性和准确性的特点。

间接测量法通过测量熔敷金属的某些物理或化学性质，结合相关数学模型，评估其扩散程度。

这种方法具有操作简便和快速的特点。

开始出现扩散氢测试方法的研究，主要集中在理论研究和实验验证方面。

20世纪初期20世纪中期20世纪末至今随着材料科学和测试技术的发展，扩散氢测试方法逐渐得到广泛应用和改进。

扩散氢测试方法已经成为了熔敷金属质量控制的重要手段之一，其研究和发展仍在持续进行中。

030201如核能、太阳能等，需要使用大量的熔敷金属材料，扩散氢测试方法可以用于评估其安全性和可靠性。

能源领域由于熔敷金属材料在高温、高压等极端环境下的应用，扩散氢测试方法可以用于评估其性能和可靠性。

航空航天领域熔敷金属材料在汽车制造中应用广泛，扩散氢测试方法可以用于评估其质量和安全性。

汽车领域03熔敷金属中扩散氢测试方法的研究现状国内外研究进展国内研究国内学者研究了熔敷金属中扩散氢的扩散系数、溶解度以及扩散氢在熔敷金属中的行为。

低 合金 高强 钢 ， 小 线能量 焊接 时 ， 会 出现脆硬 在 还 组 织进而 裂纹 倾 向性增 加 。 最高 硬度 出现在 或靠 其 近 熔合 线 附近 的 Ｃ ＧＨＡＺ，裂 纹也 常在 此 区产 生 。
熔 点析 出 ，易产 生热 裂纹 。另 有缪 凯和 王青 峰［ 】 ６ 等人通 过试验得 出金属粉芯焊 丝 中加入铌 钛硼微合 金 并 采用混 合 气体（ ０ ８ ％Ａｒ ２ ％Ｃ ） 护多层 焊 ＋ ０ Ｏ。 保
的本 质 。
萤石 ， 仅能 提高焊 接 电弧 的稳 定性 ， 不 而且 能 降低
熔 渣表 面 张 力 ，细化 熔 滴 ， 少 焊 接 飞 溅 。对 于 减 Ｃ 。 保护 焊药 芯焊 丝 ， Ｏ气 碳酸 盐在 焊接 冶 金过程 中
易分 解 出 Ｃ 气体 ， 加焊 接 飞溅 。因此 ， Ｏ。 增 ＣＯ。 气 保护 药芯焊 丝药芯 粉 中应尽 量少 加或 不加碳 酸 盐 。
货 前厂 家做 了很多 处理 ，其 中 Ｔ ＭＣ ｔ Ｔ ｅｍｏ Ｐ （ ｈ ｒ ． Ｍｅ ｈ ｎｃ ｌ ｎｒｌ ｄＰ ｏ ｅｓ技术 最为 广泛 ， ｃ ａ ｉａ ｔ ｌ ｒ ｃ ｓ） Ｃｏ ｏ ｅ 按 以往碳 当量公式及硬 度指数进行 计算应该 不预热 即
２ 高 强钢焊 缝金 属 性 能的研 究现 状
Ｋｏｉ ｃ ｉ ｎｔ等通 过氢压 缩影 片技术 （ ｊ Ｉｈｔ ｉ ａ ＨＭＴ ， ） 在 低碳 类高 强钢 中的试验得 知 ， 氢是 沿点 阵栅格 扩 散 ， 是沿 晶粒 边界 或 晶界 扩散 ， 不 否定 了氢在 晶粒 边 界 的加 速扩 散现 象 。 以 ， 所 由晶界表 面诱捕 作 用 而导 致氢在 晶粒边 界 扩散 聚集 的现象 ， 是氢扩 散 不
氮、 氧对 高 强钢 焊缝 金 属性 能 的影 响 。介 绍 了高 强钢 大线 能量 焊接 时 ，第 ２相 粒子 在热 影响 区粗 晶粒 区 （ Ｇ Ａ ）诱 发生成 细 晶针状 铁素 体 ，从 而使 焊缝金 属 具有 高 强度 高韧性 。 ＣＨＺ 关键 词 ：高 强钢 ；焊接 材 料 ；接 头性 能 ；线 能量

氢在X90管线钢中的扩散特性李康;武玮;胡海军;阎鹏;刘冬鹏【摘要】利用电化学渗透技术对X90高强度管线钢在0.5mol/L H2SO4中的氢渗透特性进行了研究.获得了不同充氢电流密度、溶液温度和试样厚度条件下X90管线钢的氢扩散规律.结果表明:随着电流密度和试样厚度增大,氢在X90管线钢中的有效扩散系数均逐渐增大,而氢含量则逐渐减小;随充氢溶液温度的升高,有效扩散系数也逐渐增大;并分别获得了有效扩散系数和氢含量与试样厚度的拟合关系式.【期刊名称】《腐蚀与防护》【年(卷),期】2016(037)004【总页数】5页(P279-282,293)【关键词】X90管线钢;电化学渗透技术;扩散系数;氢含量【作者】李康;武玮;胡海军;阎鹏;刘冬鹏【作者单位】西安交通大学化学工程与技术学院,西安710049;西安交通大学化学工程与技术学院,西安710049;西安交通大学化学工程与技术学院,西安710049;西安交通大学化学工程与技术学院,西安710049;西安交通大学化学工程与技术学院,西安710049【正文语种】中文【中图分类】TQ172管道输送是石油天然气输送的主要方式，高强度管线钢具有高的强度和良好的韧性，在管道输送中获得广泛的应用[1]。

然而，管内的腐蚀性介质(尤其是H2S)会侵蚀管道内壁，释放出的活性氢会渗透进入钢中，在缺陷处累积，最终形成一定的氢压，导致缺陷裂纹扩展，引起氢致开裂(HIC)，使钢产生脆性破坏，其中高强钢的氢致开裂更为严重。

近年来，与氢相关的管线钢失效问题日益突出[2]，管线钢的失效会导致油气等输送介质的泄漏，造成重大的经济损失和人员伤亡[3]。

氢渗透特性是表征HIC敏感特性的一个关键因素，当氢在钢中的扩散系数增大时，钢的氢脆敏感性也会增强。

HIC主要是因为氢进入钢中形成氢压，促使钢中的裂纹扩展，最终导致材料断裂，所以研究氢扩散到钢中的特性尤为重要。

氢渗透特性取决于氢在钢中的扩散行为，它主要与钢的组织状态和强度级别有关[4]。

车轴钢中氢扩散行为研究车轴作为列车的关键零部件之一,其质量的好坏直接关乎列车能否安全有效地运行。

而由氢导致的在车轴钢表面形成的鼓泡是车轴失效的原因之一,氢鼓泡的形成与氢在钢中的扩散有关。

为了探究车轴钢中的氢扩散行为及氢鼓泡的形成条件,本文采用电化学充氢法研究了30NiCrMoV12、DZ1、DZ2三种高速车轴钢以及LZ45CrV重载车轴钢的氢渗透特性以及产生氢鼓泡的临界氢浓度。

利用金相显微镜、扫描电镜（SEM）、透射电镜/能谱（TEM/EDS）等表征手段分析车轴钢中氢的扩散机理。

研究结果表明:（1）四种试验钢的氢渗透特性表现出了相同的变化规律,即随着充氢电流密度I_∞的增大,试验钢的表观氢扩散系数D_ap随之增大,当I_∞达到一定值时,继续增大I_∞,D_ap不在增大,达到稳定值,此时的D_ap即可近似认为试验钢的氢扩散系数D₀。

通过对比分析四种试验钢的D₀以及产生氢鼓泡的临界充氢电流密度I₀^*和临界氢浓度C*后发现,四种试样钢D₀呈现出了与I₀^*、C*相反的变化规律,即随着D₀的减小,I₀^*和C*都随之增大。

摘　要：低合金、高强度结构钢是支撑我国经济社会发展的主流材料之一，它的广泛应用是人类环境、资源及社会可持续发展的重要选择，对提高我国综合创新实力、增强国防能力、加快向钢铁强国转变将起着不可替代的积极作用。

低合金高强度结构钢板的合理开发和利用，促进了社会经济的自然和谐发展，更利于发挥我国品牌建设和品牌效益。

关键词：结构钢 国民经济 发展 主流1.低合金、高强钢度结构钢是经济社会发展的主流材料低合金、高强度钢结构钢的生产工艺以及材料所具有的水平，是一个国家钢铁材料水平的重要标志，在一定程度上显示了国家综合竞争实力的高低。

随着改革开放和国民的经济高速发展，我国低合金高强度结构钢得到发展迅猛，据统计，2013年我国低合金高强钢结构钢应用已经超过2530万吨，较好地满足了国家经济发展的需要。

低合金钢泛指合金含量不超过3%，比普碳钢具有更好的综合性能的钢类，有着广泛的市场前景和发展潜力。

国外的低合金钢实际上是低合金高强度钢，美国称高强度低合金钢（HSLA），可应用于国家能源开发、基础设施建设、机械制造等，也适用于较重要的钢结构，如工程机械、海洋结构、煤机、桥梁、建筑结构、军用机械装备等。

见表1。

论低合金、高强度结构钢的开发和利用崔美棠业的技术进步和结构调整，将对煤炭用钢提出新要求。

一是为提高煤矿巷道安全性，对高强度、高韧性、有一定抗冲击性的钢材需求大幅度增加。

二是由于近年来我国综合机械化采煤发展迅速，液压支架产量呈爆发性上升态势，由于大量使用了抗拉强度在70kg和80kg，甚至100kg级别的钢板，因此高强度、高性能的中厚板占据了煤炭行业用钢主导地位，需求也大幅增加。

在国家重点工程设计中，规定必须应用低合金高强度钢板和高层建筑结构钢板。

如海洋平台结构、奥运场馆、中央电视台新址结构、上海世博会，水坝电站、高层建筑等。

大型高层钢结构建筑受力复杂，要求安全可靠，能够抵抗突发灾害（如水、火、地震、风暴等）。

因此，除了有足够的屈服强度和抗拉强度外，还要求具有低的屈强比、良好的冷变形能力和高的塑性变形功，以防止在局部超载失稳的情况下发生瞬间的断裂。

２ ． Ｌ ｕ ｏ ｙ ａ ｎ ｇ Ｓ ｈ ｉ ｐ Ｍａ ｔ ｅ ｒ ｉ ａ ｌ Ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ， Ｌ ｕ ｏ ｙ ａ ｎ ｇ ４ ７ １ ０ ２ ３ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
Ａ ｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｉ ｎ ｔ ｈ ｉ ｓ ｐ ａ ｐ ｅ ｒ ， ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｐ ｒ ｏ ｇ ｒ ｅ ｓ ｓ ｅ ｓ ｏ ｆ ｈ ｙ ｄ ｒ ｏ ｇ ｅ ｎ ａ ｂ ｓ ｏ ｒ ｐ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ ｈ ｙ ｄ ｒ ｏ ｇ ｅ ｎ ｄ ｉ ｆ ｆ ｕ ｓ ｉ ｏ ｎ ｉ ｎ ｓ ｔ ｅ ｅ ｌ ｗ ｅ ｌ ｄ ｅ ｄ ｊ ｏ ｉ ｎ ｔ ｓ ａ ｒ ｅ ｓ ｕ ｍｍ ａ —
过程 中氢 溶 入行 为 的相 关 研 究 ， 图 １所 示 为 Ｓ ｈ ｅ ａ实验 测 得光 谱 中氢 的相 对 强 度 与 电弧 气 氛
等人研究揭示 氢Biblioteka 导致焊 接 冷裂纹 产生 的主要原
因 以来 ， 学 者们 对 钢 焊 接 中 的氢 开展 了大 量 的研 究 工作 ， 逐 步明确 了焊接 中氢 的来 源 、 焊 接接 头 中
ｏ ｆ ｓ ｔ ｅ ｅ ｌ ｓ ａ ｒ ｅ ｍｅ ａ ｓ ｕ ｒ ｅ ｄ． Ｔｈｅ ｉ ｎｆ ｌｕ ｅ ｎ ｃ ｉ ｎ ｇ ｆ ａ ｃ ｔ ｏ ｒ ｓ ｏ ｆ ｈｙ ｄ ｒ ｏ ｇ ｅ ｎ ｄ ｉ ｆ ｆ ｕｓ ｉ ｏ ｎ ａ ｎｄ ｅ ｆ ｆ ｕｓ ｉ ｏ ｎ ｔ ｏ ｇ ｅ ｔ ｈｅ ｒ ｗｉ ｔ ｈ ｃ ｈａ ｒ ａ ｃ ｔ ｅ ｒ ｓ ｏ ｆ ｈｙ ｄ ｒ ｏ ｇ ｅ ｎ ｄ ｉ ｓ ｔ ｒ ｉ ｂ ｕ ｔ ｉ ｏｎ ａ ｒ ｅ ｐｒ ｅ ｌ ｉ ｍｉ ｎ ａ ｒ ｙ ｌ ｙ ｓ ｔ ｕ ｄ ｉ ｅ ｄ．

参考文献
1 周振丰, 张文钺. 焊接冶金与金属焊接性. 北京: 机械工业出版社,1988.132 2 国家标准局. 电焊条熔敷金属中扩散氢测定方法. GB3965283 3 张文钺. 对制定我国扩散氢测定新标准的建议. 见: 斯重遥. 第六届全国焊接学术会议论文集. 北京: 中国机械工程学
会焊接学会,1990.3 ～ 207 4 赵钰, 许跃华. 色谱测氢技术在气体保护焊中的应用. 焊接,1996, (2) :14 ～ 16 5 漆延邦, 雷素范, 刘景美. 气相色谱法测量熔敷金属中扩散氢的仪器 HD 23 扩散氢测定仪. 焊接技术,1994, (6) :8
6.82 6.40 6.23
电流 I A
130 150 170 200
扩散氢含量[H ]S (mL 100g)
1
2
3
4 平均
5.09 6.12 5.98 7.00 6.05
6.15 6.53 6.31 7.00 6.49
6.38 7.63 7.41 7.80 7.30
11.08 8.32 9.80 9.68 9.72
表 3 试件预去氢处理对扩散氢含量的影响
表 4 焊接电流变化对扩散氢含量的影响
焊条型号
结 427 结 427 结 427
直径
5 4 mm 5 4 mm 5 4 mm
烘干条件 试件预处理
350 ℃×2 h 未处理 350 ℃×2 h 250 ℃×6 h 350 ℃×2 h 650 ℃×1 h
扩散氢含量 [H ]S (mL 100g)
2 3
5.83 7.45
25.3 36.7
483 687
3.81 3.61
不 大. 这 说 明 多 道 焊 接 4