文档介绍：实验2 焊接材料熔敷金属扩散氢测定(45℃甘油法)实验
一、实验目的
焊缝熔敷金属中扩散氢含量是产生延迟裂缝的主要因素之一,是低合金高强钢焊接时选择焊接材料的重要依据。
本实验的目的:
1、使同学初步掌握45℃甘油测氢试验方法。
2、了解手工电弧焊时影响焊缝金属中扩散氢含量的因素。
3、了解焊缝金属中扩散氢测定的其他方法
4、为确定焊接材料和分析冷裂纹敏感性实验结果提供依据。
二、实验用材料及仪器
1、测氢仪 1台
2、集气管 12根
3、交流电焊机 1台
4、直流电焊机 1台
5、试件夹具 1个
6、远红外电焊条烘干箱 1台
7、吹风机、钳子、榔头、钢丝刷、瓷盘、绒布、***、乙谜、酒精、秒表等
8、试件低碳钢板 130×20×(10~12)
引收弧板 40×20×(10~12)
9、焊条,;;
图1扩散氢测定装置示意图
1-恒温收集箱 2-试样 3-收集器 4-温度计 5-水银接触温度计
6-恒温甘油浴 7-收集器支撑板 8-恒温控制器 9-加热电阻丝
三、实验原理
1、氢在焊缝金属中存在形式及危害
在金属焊缝中,氢大部分是以H,H+或H-形式存在的,,一部分氢在焊缝金属的晶格中自由扩散,,显微裂纹和非金属夹杂物边缘的空隙中,结合为分子,而不能自由扩散,称之为残余氢.
氢对结构钢的主要危害由两个方面:
,这类现象在经过时效处理或热处理之后,可以消失。如氢脆,氢白点。
氢脆现象与低温脆性相比有以下明显特征:
⑴氢脆只出现在较窄的温度范围内(低合金高强钢约为-60~60℃),高于或低于这个温度范围都将恢复塑性。
⑵在一定载荷下,破坏过程与应变速率具有延迟特征,延迟的时间长短又与载荷大小有关.
⑶氢脆现象与氢在金属中固溶的程度及是否形成氢化物等无关。
⑷低于100K(-173℃)时塑性反而开始恢复,并不再有氢脆出现。
,这类现象一旦产生,则是不能消除的,且危害性是相当严重的,如气孔和冷裂纹。
2、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。
焊接时,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。
3、焊接接头氢的扩散
焊缝金属中的氢含量,因扩散的缘故是随时间变化的,在接头不同部位,因存在不同塑性变形量,而有不同的位错密度,这样将捕捉到不同量的氢。研究表明,在焊根及焊趾等有缺口效应部位往往存在氢的聚集,将直接影响冷裂纹的产生。同时还表明,氢的聚集开始于焊后约60秒(室温下板厚20mm)约冷至100~150℃,在焊后1~2小时达到最大值之后逐渐耗散。
氢在不同的金属中具有不同的扩散性能,这可用一个扩散系数d表示,且d是一个随温度变化的量。在78~200℃温度范围内,氢在钢中的扩散系数d与温度具有如下关系:
对于同一种金属的不同组织结构而言,氢也具有不同的扩散性能,下表所列为钢的不同组织中氢的扩散