焊縫質(zhì)量不過(guò)關(guān)？熔敷金屬擴(kuò)散氫含量檢測(cè)解難題

在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，焊接作為一種重要的連接技術(shù)，廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造、建筑、橋梁、船舶、壓力容器等眾多領(lǐng)域。然而，焊接過(guò)程中產(chǎn)生的氫元素可能會(huì)引發(fā)一系列嚴(yán)重問(wèn)題，對(duì)焊接結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和安全性構(gòu)成威脅。熔敷金屬擴(kuò)散氫含量檢測(cè)，作為評(píng)估焊接質(zhì)量的關(guān)鍵手段之一，對(duì)于保障焊接結(jié)構(gòu)的可靠性和穩(wěn)定性具有重要意義。

 

一、熔敷金屬擴(kuò)散氫的危害

氫在焊接過(guò)程中主要來(lái)源于焊條藥皮、焊劑中的水分、焊件表面的鐵銹和油污以及空氣中的濕氣等。當(dāng)焊接時(shí)，這些氫會(huì)在高溫下被熔入熔池，并在隨后的冷卻過(guò)程中，一部分以擴(kuò)散氫的形式存在于熔敷金屬中。

 

熔敷金屬中的擴(kuò)散氫是導(dǎo)致焊接接頭產(chǎn)生延遲裂紋的主要因素。延遲裂紋通常在焊接完成后一段時(shí)間才出現(xiàn)，具有很強(qiáng)的隱蔽性和突發(fā)性，往往會(huì)造成嚴(yán)重的后果。擴(kuò)散氫在焊接接頭中聚集，會(huì)產(chǎn)生很大的氫脆應(yīng)力，降低金屬的塑性和韌性，使焊接接頭的強(qiáng)度和韌性大幅下降。在承受載荷時(shí)，這些部位極易產(chǎn)生裂紋并擴(kuò)展，最終可能導(dǎo)致焊接結(jié)構(gòu)的斷裂失效。

 

此外，擴(kuò)散氫還可能引起氣孔、白點(diǎn)等缺陷。氫在熔池凝固過(guò)程中若不能及時(shí)逸出，就會(huì)形成氣孔，降低焊接接頭的致密性和強(qiáng)度。白點(diǎn)則是在一些高強(qiáng)度鋼的焊縫中出現(xiàn)的一種內(nèi)部缺陷，呈圓形或橢圓形，對(duì)鋼材的力學(xué)性能影響極大。

 

二、熔敷金屬擴(kuò)散氫含量檢測(cè)的重要性

準(zhǔn)確檢測(cè)熔敷金屬擴(kuò)散氫含量，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在的氫致缺陷風(fēng)險(xiǎn)，為采取有效的預(yù)防措施提供依據(jù)。通過(guò)控制擴(kuò)散氫含量，可以有效降低延遲裂紋等缺陷的產(chǎn)生概率，從而保障焊接結(jié)構(gòu)在使用過(guò)程中的安全性和可靠性。這對(duì)于一些承受高載荷、在惡劣環(huán)境下工作的焊接結(jié)構(gòu)，如核電站設(shè)備、石油化工壓力容器、橋梁等至關(guān)重要。

 

 

三、熔敷金屬擴(kuò)散氫含量檢測(cè)方法

（1）甘油法

甘油法是一種較為常用的檢測(cè)方法。其以甘油作為收集介質(zhì)，利用氣體排液原理測(cè)定擴(kuò)散氫含量。在焊接完成后，將帶有熔敷金屬的試樣迅速放入充滿甘油的密閉收集裝置中，從熔敷金屬中擴(kuò)散出來(lái)的氫會(huì)以氣泡形式在甘油中上升，并聚集在收集裝置的特定空間內(nèi)，通過(guò)測(cè)量收集到的氫氣體積，并結(jié)合試樣的熔敷金屬質(zhì)量等數(shù)據(jù)，可換算得出每百克熔敷金屬在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的擴(kuò)散氫體積。

 

（2）水銀法

根據(jù)GB/T 3965，水銀法屬于基本測(cè)定方法，該方法是在一個(gè)真空且充滿水銀的系統(tǒng)中放置焊接后的試樣，從試樣中擴(kuò)散出來(lái)的氫會(huì)進(jìn)入真空空間，將水銀置換到特定的毛細(xì)管等測(cè)量裝置中，通過(guò)精確測(cè)量被置換水銀的體積，就能準(zhǔn)確得知擴(kuò)散氫的體積，進(jìn)而結(jié)合熔敷金屬質(zhì)量等參數(shù)，計(jì)算出熔敷金屬中的擴(kuò)散氫含量。

 

（3）氣相色譜法

在標(biāo)準(zhǔn)GB/T 3965中，氣相色譜法歸為熱導(dǎo)法。使用熱導(dǎo)檢測(cè)器，分為載氣熱提取法和集氫法，通常采用氣相色譜技術(shù)。載氣熱提取法是將試樣加熱到較高溫度（最高至 400℃），持續(xù)進(jìn)行收集和分析，快速測(cè)定擴(kuò)散氫；集氫法是將試樣加熱到中等溫度（一般為 45℃~150℃）收集擴(kuò)散氫，結(jié)束后再進(jìn)行分析。

 

氣相色譜法的原理是利用不同氣體在固定相和流動(dòng)相之間的分配系數(shù)差異，對(duì)混合氣體中的各種成分進(jìn)行分離和檢測(cè)。氣相色譜法是目前應(yīng)用廣泛且較為精確的檢測(cè)方法。

 

四、熔敷金屬擴(kuò)散氫含量檢測(cè)要點(diǎn)

（1）試樣制備

試樣的制備對(duì)檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性至關(guān)重要。試樣應(yīng)從焊接接頭的熔敷金屬部分截取，截取位置和尺寸要符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。制備過(guò)程中要避免對(duì)試樣造成損傷，防止氫的逸出或吸收，影響檢測(cè)結(jié)果。例如，切割試樣時(shí)應(yīng)采用合適的切割方法，避免過(guò)熱導(dǎo)致氫的擴(kuò)散和損失。

 

（2）檢測(cè)環(huán)境控制

檢測(cè)環(huán)境的溫度、濕度等因素會(huì)對(duì)擴(kuò)散氫的行為產(chǎn)生影響。一般來(lái)說(shuō)，檢測(cè)應(yīng)在恒溫、恒濕的環(huán)境下進(jìn)行，以確保檢測(cè)結(jié)果的穩(wěn)定性和重復(fù)性。不同的檢測(cè)方法對(duì)環(huán)境條件的要求略有差異，應(yīng)嚴(yán)格按照相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)和操作規(guī)程進(jìn)行環(huán)境控制。

 

（3）儀器校準(zhǔn)與維護(hù)

無(wú)論是采用甘油法、水銀法還是氣相色譜法，檢測(cè)儀器的準(zhǔn)確性直接關(guān)系到檢測(cè)結(jié)果的可靠性。因此，定期對(duì)儀器進(jìn)行校準(zhǔn)和維護(hù)是必不可少的。校準(zhǔn)過(guò)程要使用標(biāo)準(zhǔn)氣體或已知?dú)浜康臉?biāo)準(zhǔn)試樣，按照規(guī)定的程序進(jìn)行操作，確保儀器的測(cè)量精度符合要求。同時(shí)，要定期對(duì)儀器進(jìn)行清潔、保養(yǎng)，及時(shí)更換老化或損壞的部件，保證儀器的正常運(yùn)行。

 

五、結(jié)語(yǔ)

熔敷金屬擴(kuò)散氫含量檢測(cè)是焊接質(zhì)量控制體系中不可或缺的一環(huán)。通過(guò)對(duì)擴(kuò)散氫含量的有效檢測(cè)，可以預(yù)防氫致缺陷的產(chǎn)生，保障焊接結(jié)構(gòu)的安全可靠，優(yōu)化焊接工藝，滿足行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范要求。

 

隨著工業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展，對(duì)焊接質(zhì)量的要求越來(lái)越高，熔敷金屬擴(kuò)散氫含量檢測(cè)技術(shù)也在不斷進(jìn)步和完善。未來(lái)，應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)檢測(cè)方法的研究和創(chuàng)新，提高檢測(cè)的準(zhǔn)確性、高效性和便捷性，同時(shí)加強(qiáng)對(duì)檢測(cè)人員的培訓(xùn)和管理，確保檢測(cè)工作的質(zhì)量和水平。只有這樣，才能更好地適應(yīng)現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的需求，為焊接技術(shù)的廣泛應(yīng)用提供堅(jiān)實(shí)的質(zhì)量保障。