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扩散氢的危害
来源: | 作者:网络 | 发布时间: 2023-06-08 | 355 次浏览 | 分享到:
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扩散氢科普系列(一)

氢的来源与危害


什么是扩散氢?

焊接过程中,会产生一定量的氢,其中一部分会在熔池冷却凝固过程中逸出,来不及逸出的氢则会保留到焊缝中。保留下来的氢多以原子或离子状态(HH+或 H- 等形式)存在,因为其半径相对较小,可以在金属晶格中进行扩散,所以称为扩散氢(diffuse hydrogen)。



氢的来源


a)焊条药皮、焊剂和药芯焊丝的药粉中含有大量的有机物、白泥、水玻璃和长石等,这些材料都不同程度地含有结晶水、吸附水以及溶解的氢;

b)焊接时电弧周围环境中的水分及氢;

c)气保焊时,保护气体所含的水分及氢;

d)焊丝和母材表面上的杂质,例如母材坡口附近表面的铁锈及焊丝表面的润滑剂等;

e)焊接母材中的氢。

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氢的危害

就结构钢而言,氢对焊接质量的影响涉及两个方面,分暂态影响和永久影响。暂态影响包括氢脆与白点,永久影响包括气孔和延迟裂纹。

氢脆:是指氢在室温附近使钢的塑性严重下降的现象。而氢是引起氢脆现象的直接原因,金属在受力时,金属内的位错发生运动堆积,形成显微空腔;而溶解在金属晶格中的氢原子会沿着位错运动方向扩散,聚集到显微空腔内形成分子氢,随着运动的不断持续,会导致显微空腔内的压力不断增加,最终导致金属变脆。不过焊后进行脱氢处理,塑性会恢复。

白点:又称鱼眼,指含氢量高的碳钢或低合金钢焊缝在其拉伸或弯曲试样的断面出现的直径约为0.5~3mm的断口。白点的中心会存在小的夹杂物和气孔,会捕捉氢原子,并在内部结合成分子氢,同氢脆一样,可以通过焊后的去氢处理缓解白点对焊缝的影响。

气孔:氢在液态金属中的溶解度远高于在固态金属中的溶解度,当液态金属凝固时,氢因脱溶析出而形成不溶于液态的金属分子氢,从而在液态金属中形成气泡。当气泡从液态金属中逸出的速度小于熔池结晶速度时,气泡将残留在焊缝金属中形成氢气孔。氢气孔的存在会较少焊缝的有效承载面积,导致应力集中,严重时会造成焊接接头的脆性断裂。

延迟裂纹:是冷裂纹的其中一种普遍形态,焊接的延迟裂纹特点为焊后不立即出现,具有延迟现象,延迟裂纹不仅会降低焊接产品质量,更是直接威胁到人身安全。产生延迟裂纹主要决定于钢种的淬硬倾向、焊接接头的应力状态和熔敷金属中的扩散氢含量。


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