实验2熔敷金属中扩散氢测定

熔敷金属中扩散氢含量的测定宗杰;蒋志强【摘要】依据GB/T 3965-2012分别采用水银法和热导法对熔敷金属中的扩散氢含量进行了测定,对两种方法的测定结果进行了比较,并运用数理统计方法确定了两种方法测定结果之间的函数关系.结果表明:该两种方法均具有较高的测定精度,且两种方法的测定结果很相近,热导法的略小于水银法的;两种方法熔敷金属扩散氢含量测定结果的线性回归方程为y=1.0195x-0.1898,与y=x非常接近.%According to GB/T 3965 - 2012,the diffusible hydrogen content in deposited metals were determined by mercury method and thermal conductivity method respectively.The determination results by the two methods were compared,and the functional relationship between the determination results by the two methods was determined by using mathematical statistics method.The results show that both the two methods had high determination precision with similar determination results,and the determination results measured by thermal conductivity method were slightly smaller than those measured by mercury method.The linear regression equation between the determination results of diffusible hydrogen content in deposited metals measured by the two methods was y=1.0195x-0.1898 which was very close to y=x.【期刊名称】《理化检验-物理分册》【年(卷),期】2017(053)012【总页数】3页(P879-881)【关键词】熔敷金属;扩散氢含量;水银法;热导法;数理统计;函数关系【作者】宗杰;蒋志强【作者单位】四川大西洋焊接材料股份有限公司检测所,自贡 643000;四川大西洋焊接材料股份有限公司检测所,自贡 643000【正文语种】中文【中图分类】TG406目前，常用的测氢方法主要有甘油法、水银法和色谱法。

在熔敷金属中进行扩散氢测定可以采用以下方法：
1.蒸汽相法（Steam Phase Method）：该方法通过将熔敷金属样品置于特定的温度下，使
含有水蒸气的气氛与样品接触。

水蒸气中的氢会扩散入样品中，随后可以使用氢传感器、质谱仪或导电检测器等设备来测量氢含量。

2.热解法（Thermal Desorption Method）：该方法利用高温热解技术将熔敷金属样品中的
吸附氢释放出来，并通过气相色谱仪等设备测量氢气的体积分数。

3.电化学法（Electrochemical Method）：该方法通过将熔敷金属样品作为电极，在一定的
电位下，利用氢在电极表面的反应来测定溶解在熔敷金属中的氢含量。

这种方法通常结合电化学循环伏安法或电化学交流阻抗法进行测量。

4.真空熔融法（Vacuum Fusion Method）：该方法将熔敷金属样品在真空条件下加热至高
温，使熔敷金属中的氢释放出来。

通过对抽取出的气体样品进行质谱分析，可以测定氢含量。

这些方法在熔敷金属中测定扩散氢时具有一定的应用，并根据不同的实验条件和设备可选用适合的方法。

需要注意的是，在使用这些方法时，应保证实验环境的严密性，避免外界氢的污染或干扰，以确保测量结果的准确性。

第1篇一、实验目的本次实验旨在通过测定焊缝熔敷金属中的扩散氢含量，了解焊缝金属中扩散氢的存在形式及其对焊接质量的影响。

同时，通过实验学习水银法和热导法测定扩散氢含量的基本原理和方法。

二、实验原理焊缝金属中的扩散氢主要来源于焊接材料、保护气体和母材。

氢在金属中主要以H 原子、H2分子或H-离子形式存在。

当焊缝金属冷却时，氢会从金属中析出，形成氢脆，导致焊接接头出现延迟裂纹。

本实验采用水银法和热导法测定焊缝金属中的扩散氢含量。

1. 水银法水银法是通过将焊缝金属中的氢与水银反应，根据水银体积的变化来测定扩散氢含量。

实验过程中，将试样加热至一定温度，使氢从金属中析出，并与水银反应生成氢化汞。

通过测量水银体积的变化，计算扩散氢含量。

2. 热导法热导法是通过测量焊缝金属中氢含量对热导率的影响来测定扩散氢含量。

实验过程中，将试样加热至一定温度，使氢从金属中析出。

通过测量试样热导率的变化，计算扩散氢含量。

三、实验材料及仪器1. 实验材料低碳钢板（13020、21520）、焊条（自制焊条4.0、J422、J507）2. 实验仪器测氢仪、集气管、交流电焊机、直流电焊机、试件夹具、远红外电焊条烘干箱、吹风机、钳子、榔头、钢丝刷、瓷盘、绒布、丙酮、乙谜、酒精、秒表等四、实验步骤1. 焊接试样将低碳钢板切割成一定尺寸的试样，分别用不同类型的焊条进行焊接。

焊接过程中，保持焊接电流、电压等参数稳定。

2. 试样处理焊接完成后，将试样放入远红外电焊条烘干箱中烘干，去除表面水分。

3. 水银法测定扩散氢含量（1）将试样放入集气管中，连接测氢仪。

（2）打开测氢仪，预热至规定温度。

（3）将试样放入恒温甘油浴中，保持一定温度和时间。

（4）观察水银体积的变化，记录数据。

4. 热导法测定扩散氢含量（1）将试样放入集气管中，连接测氢仪。

（2）打开测氢仪，预热至规定温度。

（3）将试样放入恒温甘油浴中，保持一定温度和时间。

（4）观察试样热导率的变化，记录数据。

焊缝金属中扩散氢含量的测定一、实验目的1、掌握测定焊缝扩散氢含量的一种方法。

2、了解手工电弧焊时影响焊缝扩散氢含量的几个因素。

二、实验内容1、在正常焊接条件下，比较J422、J507两种焊条焊缝的扩散氢含量；2、比较J422、J507两种焊条不烘与焊前烘干温度为200℃×2h的扩散氢含量。

三、实验准备1、试样材质选择与试验焊条强度等级相近的钢材。

2、试样尺寸为130×25×12mm，尺寸精度为±1mm，每组三个试样。

3、试样预先做去氢处理：在650℃保温1小时或250±10℃保温6-8小时。

4、试样去除氧化皮和锈。

编号、乙醇去水、丙酮去油。

清洗后的试样不得接触油水等物，称重精确至0.1g，记为G。

四、实验方法与步骤方法：焊缝扩散氢含量的测定可以采用几种不同的方法。

如甘油法、水银法等。

我国国家标准规定采用甘油法（GB3965-83）。

本次实验即采用甘油法，其测定装置如图1。

在整个测试过程中应使甘油槽内的温度恒定为45±1℃。

步骤：1、准备好焊机选用Φ4直径的焊条，调整好焊接规范，焊接电流比焊条生产厂家推荐的最大电流低15A，误差为±5A。

2、在准备好的试样中间堆焊一道长为115mm、宽为4mm的焊缝，焊接时采用短弧，焊接过程中若灭弧，则该试样作废。

3、停焊后2秒内将试样投入0-20℃的冷却水里摆动冷却，10秒后立即取出。

4、试样取出后清除飞溅物和渣皮，丙酮清洗迅速吹干后放入收集管内。

自试样焊完至放入收集管中的时间不超过60秒。

5、24小时后读取所测得的氢的体积，以ml表示。

6、取出试样洗净吹干，冷却后再称重，精确至0.1g ，记为G 1。

图1 甘油法测定扩散氢含量装置示意图五、实验设备和仪器1、交、直流焊机2、甘油法测定扩散氢含量装置（图1）3、天平、烘箱、温度计图2 试样及焊缝尺寸六、实验及实验报告要求1、严格按照指导书有关内容进行实验。

钢铁材料中的氢扩散系数测试实验报告钢铁材料中的氢扩散系数测试(一)实验目的本实验用于测量钢铁中的原子氢含量及原子氢在钢铁中的迁移速度。

(二)实验原理1)金属中氢的危害石油天然气输送管线、锅炉酸洗过程由于腐蚀析氢使得原子氢在没有形成氢分子之前就已经渗入钢铁的内部，使其内部原子氢的浓度不断增加，原子氢在钢的内部积累导致钢制设备的韧性下降脆性增加。

尤其是当有S2-、CN-存在时，进入金属基体内部的氢原子更为可观，结果引起材料的脆裂——“氢脆”，引发突发性恶性破坏事故。

因此工业上需要有一种智能型原子氢探测技术来检测或监测钢铁结构中氢腐蚀的速率，钢铁中原子氢的含量，并显示设备内部由于氢的积集将要发生腐蚀破坏的危险性。

自从1962年电化学科学家Devanathan和Stachurski提出了一种电化学方法来研究氢在金属中的渗透速率以后[1]，人们不断开发许多适合于工程应用的原子氢电化学传感器，Yamakawa等设计的氢传感器是采用1mol/L的NaOH溶液为电解液,氧化汞电极为参比电极,在被测的金属构件表面镀镍用恒电位仪控制极化电位范围为0.15V(vs Hg/HgO)来进行氢渗透监测,在监测氢之前先要进行表面镀镍处理[2]。

2)氢扩散测量原理Devanathan-Stachurski发明测定金属中原子氢的扩散速率的电化学方法见图1所示[1]。

测量装置是由两个互不相通的电解池组成，左端是充氢室（阴极室）,电解++→，产充氢时试样的阴极面（C面）是施加的是阴极电流i c，发生反应H e H生原子氢一部分复合成分子氢放出，另一部分扩散进入试样内部；试样阳极面（A 面）是另一电解池的阳极，当加上阳极恒定电位后，从C面扩散过来的氢原子在试样的A面被电氧化，即H e H+ -→而产生阳极电流i a。

图1.氢渗透速率测量装置示意图如果不存在表面反应2H H H +→↑(通过在碳钢表面镀钯或镀镍以及加上足够大的阳极电位就可抑制表面反应的进行),则经过一定的时间后从阴极面产生的原子氢在到达阳极面后将全部被氧化,即试样阳极面上的原子氢的浓度c A =0,这时原子氢的氧化电流I a 达到最大值称为稳态电流密度用I max 表示,故达到稳态时，根据Fick 第一定律：10max I c c FD x-=-?式中:F 为法拉第常数;D 为扩散系数;Δx =L 为试样的厚度,c a =c 1=0因为阳极端H 原子已全部氧化成为H +;c 0=c C 是充氢端浓度,当充氢电流Ic 恒定时,它也是常数，此式也可写成:I max =FDc 0/L ,或c 0=L ?I max /DF通过测量渗氢电流密度I max ,即可由式(2)计算出钢中的原子氢的浓度[3]。

1+X手工焊考试题（含答案）一、单选题（共47题，每题1分，共47分）1.动圈式弧焊机通过调节()来调节焊接电流。

A、空载电压B、短路电流C、一次/二次绕组间的距离正确答案：C2.进行熔敷金属中扩散氢含量的测定,是因为氢是产生()的主要原因。

A、热裂纹B、再热裂纹C、冷裂纹D、层状撕裂正确答案：C3.优质碳素结构钢的牌号采用二位阿拉伯数字和规定符号(脱氧方法)表示,阿拉伯数字表示碳的质量分数的平均值( )。

A、以十分之几计B、以千分之几计C、以百分之几计D、以万分之几计正确答案：D4.焊条直径为2.5mm时其长度为( )mm。

A、200~250B、400~500C、300~400D、250~350正确答案：D5.金属材料的强度和塑性指标可以通过()试验求得。

A、工艺B、拉伸C、硬度D、金相正确答案：B6.()是将奥氏体化后的钢件迅速冷却到临界点(A .r1或A .r3)以下某个温度并在此温度保温,在保温过程中完成组织转变。

A、连续冷却B、等温冷却C、退火D、正火正确答案：B7.普通螺纹的牙型角是()A、33°B、45°C、60°D、30°正确答案：C8.防止咬边的方法不包括( )。

A、掌握正确的运动方法和运条角度B、选择合适的焊接电流C、调整装配间隙D、电弧不能过长正确答案：C9.下列关于勤劳节俭的论述中,不正确的选项是( )。

A、企业可提倡勤劳,但不宜提倡节俭B、勤劳节俭符合可持续发展的要求C、一分钟应看成是八分钟D、节省一块钱,就等于净赚一块钱正确答案：A10.重要的焊接结构咬边是( )。

A、允许存在的B、允许深度小于1mmC、允许深度超过0.5mm的一定数值以下D、不允许存在的正确答案：D11.不能削弱焊缝有效工作截面的焊接缺陷是( )。

A、焊缝余高超高B、气孔C、咬边D、夹渣正确答案：A12.螺栓连接画法中,下列说法错误的是()。

A、板上的孔直径大于螺纹大径B、螺母上有倒角C、螺栓是不剖的D、上下板的剖面线方向是平行正确答案：D13.焊条若偏心,焊接时药皮熔化速度不同,无法形成正常的套筒,因而焊接时产生( )。

实验一焊缝金属中扩散氢含量的测定1. 概述在焊接过程中，液态金属所吸收的大量的氢，一部分在熔池结晶过程中逸出，一部分来不及逸出而留在固态金属中。

焊缝中的氢大部分是以原子或离子状态存在的。

由于氢的原子和离子半径都很小，所以其中一部分氢可以在焊缝金属的晶格中自由扩散，也可逸出焊缝，称为扩散氢。

还有一部分氢扩散聚集到金属的晶格缺陷、显微裂纹及非金属夹杂物边缘的空隙中，结合成氢分子。

因其半径增大，不能自由扩散，称为残余氢。

焊缝中的氢可产生许多有害作用。

一类是暂态现象，如脆性、白点、硬度增高等；一类是永久现象，如气孔、组织改变、显微斑点及危险性极大的冷裂纹等。

氢致缺陷能明显降低金属强度、韧性及疲劳强度或直接导致焊件破坏。

焊接时氢主要来自焊接材料中的水份、电弧周围的空气、焊丝、母材表面的油污铁锈等含氢物质。

焊缝金属的含氢量除与焊丝、焊件的清理质量、焊条的烘干情况、工件的预后热情况、环境湿度及温度等因素有关外，还与焊接方法、工艺参数、焊接电流的种类、极性等因素有关。

焊缝金属中扩散氢含量的测定，是评定焊接材料内在质量的重要指标之一，也是进行氢对焊接接头影响研究的重要依据，测定方法及其测量精度对材料氢致缺陷的研究具有重要意义。

2. 实验目的（1）了解手工电弧焊时，影响焊缝金属中扩散氢含量的因素；（2）掌握一种测定焊缝金属中扩散氢含量的方法。

3. 实验装置及材料（1）扩散氢测定仪（PY-4型）1台；（2）手工电弧焊机（直流）1台；（3）水冷焊接夹具（自制）1台；（4）烘箱1台；（5）天平称（感量0.1 g）1台；（6）试板A3钢70×20×10mm 12块；（7）引弧板、熄弧板A3钢40×20×10mm 24块；（8）电焊条E4303φ4mm；E5015 φ4mm 各12根；（9）温度计、气压表、吹风机、锤子、钳子、镊子、瓷盘、砂纸、丙酮和乙醇等。

4. 实验原理测定焊缝金属中扩散氢含量的方法有液体置换法（包括水银法、甘油法、乙醇法）、排液法、色谱法、真空法、硅油置换法等多种。

焊条熔敷金属扩散氢测定标准
焊接是一种常见的金属加工方法，但焊接过程中会导致焊缝中的氢含量增加。

焊接后，焊接点中的氢会在热处理过程中释放出来，造成焊接点的脆化和裂纹。

因此，了解焊条熔敷金属（Weld Metal，WM）中的氢含量至关重要。

本文将介绍焊条熔敷金属扩散氢测定标准。

焊条熔敷金属扩散氢测定标准是根据ASTM E1447-16标准中的扩散氢测定方法而制定的。

该标准是一种用于测量焊条熔敷金属中溶解氢含量的试验方法，使用者可依据该标准中规定的步骤进行样品制备和测量，以确定焊接点中的氢含量。

ASTM E1447-16标准规定了以下试验步骤：
1. 样品制备：选择代表性的焊接点样品，将其切割成适当大小，并通过真空烘箱处理，使其达到最佳状态。

2. 扩散：将样品放入扩散室中，在一定的温度和压力下进行扩散，将焊接点中的氢移动到扩散室中。

3. 分析：将扩散室中的氢通过氢检测器进行检测，得出焊接点中的氢含量。

通过这种方法，可以快速、准确地测量焊条熔敷金属中的氢含量，为后续的焊接
工艺和热处理提供了重要的参考依据。