摘 要

本文通过用DH603定氢分析仪的对比试验，对多种焊接试样焊缝中所含有的扩散氢的量进行测定，并将测定结果与其他方法(水银法等）进行比较。DH603定氢分析仪具有高精度，测定速度快等特点，并且测定过程相对水银法安全，不会对人体造成危害。

论文主要研究了应用DH603定氢分析仪测定CO2气体保护焊和埋弧焊所焊接出的试样焊缝中扩散氢的量。实验分别将焊接方法，焊剂种类，焊剂烘焙时间，衬垫等作为变量，测定其中扩散氢含量，并进行对比分析。

研究结果表明DH603定氢分析仪具有很高的精度，测定时间一般在5到15分钟之间，测试结果具有较高的可信度。是一个可用于替代现在所存在的的水银测定法，气相色谱测定法等扩散氢测定的方法。

关键词：扩散氢，试样，焊剂，焊丝，衬垫，焊接，焊缝，DH603定氢分析仪

Abstract

This paper is about the amount of hydrogen diffusion in the weld of various welding samples determined by the comparison test with the DH603 hydrogen analyzer. DH603 hydrogen analyzer has high precision, fast determination and other features, and the determination of the process is relatively safe, not harmful to human body.

In this paper, the amount of hydrogen diffusion in the sample weld of CO2 gas shielded arc welding and submerged arc welding is studied by using the DH603 hydrogen analyzer. Experiments were carried out to determine the content of diffusion hydrogen in the welding method, the flux type, the baking time, the liner and so on.

The results show that the DH603 hydrogen analyzer has a high precision, and the test time is generally between 5 to 15 minutes, and the test results have high reliability.It is a method that can be used to replace the existing mercury method,chromatography and other diffusion hydrogen.
Key words: diffusion hydrogen, sample, flux, welding wire, gasket, welding, welding seam, DH603 hydrogen analyzer

目录

焊缝低扩散氢测量方法研究 I

摘要 I

Abstract I

第一章 绪论 1

1.1扩散氢 1

1.2扩散氢的产生和来源 1

1.3扩散氢的危害 1

1.4扩散氢的影响因素 1

1.5扩散氢的测定 2

第二章 实验内容 4

2.1 DH603定氢分析仪测定扩散氢的实验原理 4

2.2实验设备 4

2.3试样制备 5

2.4实验步骤 5

2.5误差分析 5

2.6 关于二氧化碳气体保护焊和埋弧自动焊 6

2.7焊剂 6

第三章 实验结果分析 8

3.1实验结果记录 8

3.2实验结果统计分析 8

3.3测量方法的比较 21

第四章 结论 26

参考文献 27

第一章 绪论

扩散氢问题是目前焊接技术中存在的最常见问题之一，扩散氢的测定与控制问题都在不断的探讨中。

1.1扩散氢

在熔敷金属的焊缝中，大部分的氢以原子或离子的方式产生存在于金属焊缝中，它们会形成间隙固溶体。由于氢的原子和带电的离子半径小，具有这种特点的氢可以在熔敷金属的晶格中自由扩散，故被称作扩散氢。扩散氢的含量大约占氢的总量的80%至90%，所以，扩散氢破坏焊接接头性能的能力远大于残余氢^[1]。

1.2扩散氢的产生和来源

研究发现，焊缝熔敷金属中的氢主要来源于焊接所使用的材料中的水和其他含氢的化合物（有机物）^[2]。水在1 500 ℃以上即可分解为氢和氧，反应式如下：

H2O(g) ⇄2H O

在焊接时，电弧气氛中存在各种带电离子，电弧所产生的温度又较高可达5 000～6 000 ℃以上，因此原材料中的水分通过电弧作用以及高温的加热很容易分解生成氢的原子或氢的带电离子等，这些粒子容易进入熔敷金属^[3]。与此同时，其他含氢的原材料，例如纤维素，木粉等有机物、氢化物等也会因高温下的热分解产生大量氢^[4]。

1.3扩散氢造成的危害

在焊缝中，氢不断的扩散聚集，在应力作用下会导致焊缝敏感组织产生氢致裂纹，影响焊接接头的力学性能，对焊接接头造成危害。这是由于，氢的扩散堆积所消耗的时间较长，导致扩散氢产生的延迟裂纹显现，对服役的焊接结构造成致命的影响^[5]。扩散氢在熔敷金属中还会产生氢气孔，氢脆，白点，冷裂纹等危害，从而影响了金属的力学性能和强度^[6]。

1.4扩散氢的影响因素

扩散氢的来源十分广泛，因此扩散氢浓度的影响成分也非常多。焊接材料是扩散氢的主要产生原因之一，对焊缝中扩散氢的浓度的改变最大。焊接工艺参数，焊接环境等也会造成影响。焊条原材料中水的所占质量百分比对熔敷金属扩散氢的浓度有较大改变。在制造焊条的过程所夹杂的水分、焊接的材料中含有的结晶水以及由于要皮的吸潮性质吸入的水等都会对焊缝的扩散氢的浓度造成影响^[7]。实行焊接所采用的原质料中对扩散氢的浓度产生影响。

焊接电压和焊接电流一起作用会对焊接热输入产生改变从而影响焊接材料中扩散氢的浓度^[8]。焊接时的电弧长度则会改变空气中水分的侵入，最终增加焊缝金属的氢的含有量^[9]。

焊接过程中，环境内的温度和湿度成分对熔敷金属扩散氢质量分数有较大改变。一般情况下，环境内的温度越高或者含水量越大，焊缝金属中扩散氢的浓度则越高。

1.5扩散氢的测定

总体上来讲，要测定扩散氢的主要方法主要有3种，分别为甘油测定法法、水银测定法和色谱测定法^[10]。

甘油置换法：将完成施焊的样品快速放入已充满甘油的收集器中，收集试样逸出的扩散氢，整个实验流程中甘油的温度应保持在45℃，在72小时后完成收集，得到出收集器中氢气量。因为氢可溶于甘油，此法通常用来测定含氢的量大于2mL/100g的试样,只适合于手工电弧焊^[11]。