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《金属中氢的分析技术进展(1)》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、第27卷第3期冶金分析Vol.27,No.32007年3月MetallurgicalAnalysisMarch,2007文章编号:1000-7571(2007)03-0037-08综述金属中氢的分析技术进展与评王蓬,王海舟论(钢铁研究总院,北京100081)摘要:介绍了金属中氢的存在状态及其对材料的影响。总结了近年来金属中氢的检测方法及目前实验室常用的测氢设备以及分析方法。除常规取样、实验室检测方法外,由于工艺的要求,在线检测手段发展越来越快。钢液、铝液中氢的在线测量技术越来越多地应用到实际生产中,并已经研制出可在线
2、同时检测钢液中氧、氮、氢3种气体元素的检测设备。熔敷金属中氢的检测已经逐渐由热导法替代了传统的水银法和甘油法。关键词:氢;溶解度;熔融;热抽取;扩散;金属;进展中图分类号:O659文献标识码:A氢是地表分布最广的元素之一,一般情况下,1氢溶解平衡方程为:H2ZH(1)进入金属中的氢是极为有害的。金属材料经常发2生的氢损伤现象,就是与氢有关的断裂现象。主式中,H为溶解的氢。氢在金属中的溶解度要表现为材料的力学性能发生恶化:氢通过软化取决于它所处的温度和压力,符合Sievert方程:或硬化机制改变材料的屈服强度,塑性明显
3、降低,CK(2)H=PH2f诱发裂纹萌生,最后导致断裂、滞后破坏、塑性-式中:CH为钢液中氢的浓度;K为平衡常数;脆性转变和低温脆性断裂等等。近30年来,随着f为钢液中氢的活度系数;PH为钢液自由表面上铁路运输技术的根本变化,时速超过200km、单2气体中氢的分压。轴负荷超过30t的高速及重载列车相继出现,对铁路用钢(铁轨用钢、车轮用钢等)提出了更高的2钢中氢的检测方法要求,需要钢种具有更高的耐磨损、抗疲劳断裂等实验室金属及合金中氢的传统测定方法,按样性能。以铁轨用钢为例,重轨是一种高强度的细[7-9]珠光体钢,对钢
4、中氢有比较高的敏感性。钢中氢品中氢的释放方式分为熔融释放和热抽取方式。含量过高可导致轨头部中间位置白点的产生,白德国ELTRA公司的OH900,ONH2000,日本Hori2点在轨道中会成为受载荷时的应力集中区域,沿ba公司的EMGA2621,美国LECO公司的着白点发展疲劳裂纹从而导致轨道在低应力条件RH400等都采用了熔融释放的方式,德国EL2下断裂,造成事故。因此,分析氢在金属中含量的TRA公司的H500,美国LECO公司的RH402[1]则采取了热抽取的方式。按照检测手段的不同测高低、深入研究和监控冶炼过程中
5、钢水氢含量[2-6]氢又可分为定容测压法、气相色谱法、热导法、重变化具有重要意义。量法、库仑法、质谱法和气体容量法等。色谱法定1氢在金属中的溶解度及存在状态氢仪如大连宇科仪器公司的SQM22L型脉冲加溶解的氢以独立的形式存在于固体或液体金热气相色谱仪,鹤壁市仪表厂的KZCH22测氢属中。氢在纯铁、碳钢、低合金钢等金属中的溶解仪,这类仪器已基本被熔融释放-热导的方法所度与压力、温度的关系服从Sievert方程,即随压取代,应用较少。目前主流的定氢仪多采用热导力、温度的升高而升高。法,如德国ELTRA公司的OH900,O
6、NH2000,收稿日期:2006-06-01作者简介:王蓬(1972-),女,博士,高级工程师,从事气体分析研究,E2mail:peng2wang2008@yahoo.com.cn。—37—第27卷第3期冶金分析Vol.27,No.32007年3月MetallurgicalAnalysisMarch,2007H500,日本Horiba公司的EMGA2621,美国LE2管式炉中加热,在样品不熔化的状态下,由载气抽CO公司的RH404,RH402。LECO公司还将红取其中的氢,送入检测器中分析。外法应用到氢的测量中,通过
7、测定水来实现氢的表1中列出了几种常用的定氢组合方法。其测定。中管式炉和高频感应炉均属热抽取的方法,真空尽管实验室传统测定方法不断完善发展,但方法由于分析时间长、操作繁琐已很少使用。热随着生产工艺的不断改进,工艺人员已经不满足抽取方式(管式炉、高频炉)样品称重最大可达8于等待实验室的测定结果,而是需要更快速、更直～10g,灵敏度可达01001μg/g。接地反映工艺过程的在线分析数据,因此,又出现21113分析仪器及流程惰气熔融-热导定氢[10]了钢液中氢的在线测定方法。是目前主流的定氢检测方法。该类定氢仪主机系211实
8、验室分析方法统由脉冲加热炉、气路系统、电路系统、电子单元实验室测氢一般需要经过现场取样、样品处和计算机系统构成,外围设备包括电子天平和打理等环节,最后进行仪器分析。印机。样品的前处理单元采用脉冲加热炉实现。21111取样实验室中应用较为广泛的取样装样品由进样器进入位于脉冲加热炉上下电极之间置为真空石英管取样器和真空铁制套管取样的石墨坩埚中。石墨
