УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДИФФУЗИОННОГО ВОДОРОДА

Изобретение может быть использовано в области, где может быть применена сварка любых металлов и сплавов, например, в строительстве, особенно промышленно опасных объектов, машиностроении, кораблестроении.
Известен хроматографический метод для определения содержания диффузионного водорода в металле сварных соединений и наплавленном металле [Сварка металлов ГОСТ 23338-91]. Он основан на сборе водорода, выделяющегося из образца с наплавкой, и измерении его количества в потоке насыщенного газа. Устройство для определения водорода содержит металлическую реакционную камеру, соединенную с хроматографом через электромагнитный переключатель, печь для нагрева камеры, потенциометр, интегратор, блоки: управления переключателем, подготовки газа хроматографа, подготовки детектора по теплопроводности, регулятора температуры. Недостатком этого метода является сложность используемого оборудования и высокая стоимость определения водорода.
Известно устройство для определения водорода вакуумным методом, выбранное за прототип [ГОСТ 23338-91]. Устройство изготовлено из молибденового стекла и содержит измерительную колбу - камеру, вакуумные краны, манометр, насос, термопарную лампу, вакуумметр.
Устройство является достаточно хрупким и, следовательно, неудобным в эксплуатации. Результаты измерений имеют погрешность ±5%. Устройство имеет достаточно низкую чувствительность к определению малых объемов водорода.
Задачей является повышение эксплуатационных характеристик устройства и повышение качества определяемых результатов, в частности увеличение чувствительности измерения малых объемов водорода, что характерно для металлов с низким коэффициентом диффузии.
Предложено устройство для определения диффузионного водорода включающее металлическую камеру специального малого объема, на боковых поверхностях которой установлены штуцеры. На одном из концов камеры установлена крышка с прокладками, которая снабжена приспособлением для ее герметизации. Камера соединена с одной стороны с манометром, а с другой - через вакуумный кран с термопарной лампой и вакуумметром. Между насосом и лампой установлен механизм для напускания атмосферы, например, кран тройник. Малый объем камеры обусловлен необходимостью получения малой разности объемов камеры и образца для определения малых количеств диффузионного водорода.
Устройство содержит манометр 1, камеру сбора водорода 2, крышка с прокладками 3, кран 4, термопарную лампу 5, вакуумметр 6, механизм для напускания атмосферы, например, кран тройник 7, насос 8 (Фиг.1). Камера с крышкой, насос и кран выполнены из металла.
3
3
-2
Испытуемый образец объемом, например, 21,8 см помещают в камеру сбора водорода 2. Образец представляет собой металлическую пластину из стали марки БСт3сп с выполненной на нем наплавкой, из которой и выделяется диффузионный водород. Объем камеры, например, составляет 58,61 см. Соотношение объема изготовленной камеры к объему испытуемого образца составляет 2,7. Камера, на боковых поверхностях которой установлены штуцеры, краны и соединения выполнены из нержавеющей стали. Камеру накрывают крышкой 3 и герметично закрывают прижимным болтом. Включают насос 8 и открывают вакуумные краны 4 и 7. Кран 7 открывают в положение, при котором осуществляется сообщение насос - установка, таким образом предварительно из устройства откачивают воздух при помощи насоса 8 до давления ≈10 мм. рт.ст., что регистрируют с помощью лампы 5, сигнал с которой поступает на вакуумметр 6. Вакуумметр показывает давление в устройстве. После чего перекрывают кран 4 и кран манометра. Водород из образца заполняет разность объема камеры сбора водорода и образца, а манометр быстрее реагирует на изменение давления. По окончании выделения
водорода снимают показания с манометра, которые составляют 98 мм. масляного столба. В соответствии с методикой проведения анализа содержания водорода [ГОСТ 233338-91] определяют:
Объем выделившегося водорода по формуле
t - температура воздуха - 24°С
3
Vk -объем камеры - 58,61 см
х.п.
Δh - холостая поправка - 1 мм. Строится для камеры путем проведения опыта по этой же методике без образца, объем которого замещают стеклянным эталоном.
Δh - разность уровней жидкости в манометре-98 мм.
Содержание диффузионного водорода отнесенного к 100 г.наплавки определяли по формуле:
3
Предложенное устройство более удобно в эксплуатации за счет использования металлических частей. Качество определения водорода повышается за счет увеличения чувствительности, которая увеличивается в связи с уменьшением заполняемого водородом объема, по сравнению с прототипом. С применением камеры малого объема чувствительность устройства повысилась в 2,84 раза вне зависимости от объема выделившегося водорода. В связи с этим устройство позволяет измерять малые количества водорода, например, 0.1-0.5 см 100г н. ме. выделяющегося из наплавленного металла при этом качество измерения больших количеств водорода не ухудшается.