УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДИФФУЗИОННОГО ВОДОРОДА

Полезная модель может быть использовано в области, где применяется сварка сталей, например, строительстве, судостроении, машиностроении для определения диффузионного водорода, например, в наплавленном металле.
Известно устройство для определения водорода вакуумным методом [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, полученные результаты имеют достаточно большую погрешность ±5%. Устройство имеет достаточно низкую чувствительность к определению водорода.
Известно устройство для определения диффузионного водорода [Патент на ПМ №82036]. Устройство состоит из измерительной камеры с манометром, крышки с прокладками, вакуумного крана, которые изготовлены из нержавеющей стали и термопарной лампы, вакуумметра, крана тройника, изготовленные из молибденового стекла, а также насоса и механизма для напускания атмосферы.
3
3
Устройство содержит хрупкие детали из стекла, что осложняет ее эксплуатацию. Использование стеклянного манометра осложняет получение результатов в цифровой форме. Устройство имеет узкий диапазон измерений в области малых значений содержания диффузионного водорода. Применение жидкостного манометра и измерительной камеры менее 60 смограничивает возможность определения содержания диффузионного водорода на уровне 5 см/100 г., что является недостаточным для широкого применения на производствах.
Задачей является улучшение эксплуатационных свойств, увеличение диапазона измерения содержания диффузионного водорода, а также автоматизация измерений давления выделившегося диффузионного водорода
Предложено устройство для определения содержания диффузионного водорода, включающее металлическую измерительную камеру. Измерительная камера снабжена герметичной крышкой с прокладкой из вакуумной резины. На измерительную камеру установлен терморезисторный датчик давления, показания которого выводятся на считывающее устройство. Измерительная камера соединена с металлическим вакуумным краном, к которому присоединена вакуумная магистраль из стали. На вакуумную магистраль установлен механизм для напускания атмосферы, например, клапан. С обратной стороны от вакуумного крана к вакуумной магистрали присоединен вакуумный насос.
Принцип измерения терморезисторного датчика давления заключается в определении напряжения на вольфрамовой нити. Сила тока проходящего через нить поддерживается постоянной, при этом напряжение на нити изменяется в зависимости от температуры нити, которая в свою очередь зависит от теплопроводности газа. При уменьшении давления газа уменьшается его теплопроводность, температура нити увеличивается и это приводит к увеличению напряжения. Теплопроводность газа сильно зависит от его химического состава. При атмосферном давлении и температуре 0°С теплопроводность водорода в шесть раз больше теплопроводности, например, воздуха, поэтому результаты измерения давления водорода будут производится терморезисторным датчиком с большей чувствительностью и точностью, нежели, например, воздуха. Терморезисторный датчик позволяет иметь большую селективность измерений по отношению к водороду по сравнению с стеклянным манометром. Диапазон измерения давления датчика превышает диапазон измерения давления манометра, поэтому диапазон определения содержания диффузионного водорода увеличен.
Устройство содержит измерительную камеру с гермитичной крышкой - 1, терморезисторный датчик давления со считывающим устройством - 2, вакуумный кран - 3, вакуумную магистраль - 4, клапан для напускания атмосферы - 5, вакуумный насос - 6 [Фиг.1].
-2
В измерительную камеру - 1 помещают образец с наплавкой, камеру закрывают герметичной крышкой. Образец изготовлен из стали ВСт3сп, размеры 100*25*8 мм. После этого при помощи насоса - 6 из устройства откачивают воздух до давления 10 мм.рт.ст. Давление измеряют при помощи терморезисторного датчика - 2, значение давления отражается на дисплее считывающего устройства. После завершения откачки закрывают вакуумный кран - 3, следом открывают клапан - 5. Диффузионный водород, выделяющийся из образца с наплавкой, заполняет объем измерительной камеры и создает в ней давление, которое фиксирует терморезисторный датчик - 2. После окончания выделения диффузионного водорода, по значению давления определяется содержание диффузионного водорода в наплавленном металле:
,
H
М
М
Р
3
обр.
напл.
где  - содержание диффузионно подвижного водорода в наплавленном металле см/100 г., . - масса образца г.,  - масса наплавленного металла г.,  - давление водорода измеренное терморезисторным датчиком мм.рт.ст.
3
3
3
3
Диапазон измерения давления терморезисторных датчиков и объем измерительной камеры, составляющий более 100 см, позволяет определять содержание диффузионного водорода в диапазоне от 0,5 см на 100 г наплавленного металла до 50 см на 100 г наплавленного металла и более, с абсолютной погрешностью не более 0,25 см на 100 г наплавленного металла.
Предложенное устройство имеет лучшие эксплуатационные качества за счет применения узлов из нержавеющей стали и за счет использования терморезисторного датчика давления, кроме того устройство позволяет определять и измерять содержание диффузионного водорода в большом диапазоне. Автоматизация процесса измерений водорода обеспечивается считывающим устройством.