《扩散氢对焊接工艺的影响开题报告.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《扩散氢对焊接工艺的影响开题报告.doc（6页珍藏版）》请在三一办公上搜索。
1、开题报告一、 课题来源、目的以及意义1、 课题来源本课题属自选课题2、 课题的目的和意义 焊接作为传统的制造工艺之一，经历了数十年手工操作的历程。随着现代制造技术的发展以及信息学科新技术方面的影响，也使得焊接工艺操作经历了由手工焊到自动焊、自动化柔性化到智能化的过度。焊接过程数字化，自动化，机器人以及智能化已成为工人的发展趋势1。 根据以往的研究和国内外研究人员的文章，我们可以知道扩散氢对焊接工艺的影响不容忽视，对于焊接熔敷金属氢逸出国内外学者做了很多研究。氢是焊缝中的有害气体。焊缝中的氢通常分成扩散氢和残余氢两种,扩散氢以原子和质子状态存在,室温下具有扩散能力,残余氢以分子或化合物状态存在,
2、室温下不能释放出来2。所以，除氢在焊接工艺中也是不能忽视的一环。我们接到的课题首先要对扩散氢含量进行测量，测量方法根据国家标准,本标准规定了用甘油置换法、气相色谱法及水银置换法测定熔敷金属中扩散氢含量的方法。当用甘油置换法测定的熔敷金属中的扩散氢含量小于2 mL/l00g时，必须使用气相色谱法测定。本标准中甘油置换法、气相色谱法适用于手工电弧焊、埋弧焊及气体保护焊。水银置换法只用于手工电弧焊3。我们的主要目的是通过实验结合相关理论分析，对高强度钢消氢工艺优化以及取消消氢工艺的可行性进行论证。1、测量不同实验条件下的焊接接头中扩散氢的含量，完成不同环境相对湿度（60%,80%,100%）和钢板温
3、度（0、25、100）组合情况下焊接接头的氢含量（至少测量t8、t12、t15三种板厚，220A、250A、280A三种焊接电流）；2、不同氢含量对焊接接头的力学性能的影响；3、不同氢含量的焊接接头断裂韧性的影响。二、国内外基本研究概况1、国内对扩散氢测量的研究状况对扩散氢测量的研究国内外都有不少，其中中国就有很多学者对其进行了研究。钢铁研究总院8室的王移山, 尹士科采用水银法研究了环境湿度、烘干温度、保护气体露点等测试条件对焊缝扩散氢含量的影响, 分析了我国碳钢及低合金钢焊条中的扩散氢含量, 并且与国外焊条的扩散氢含量进行了对比4。天津大学的陈邦固，张文钱，杜则裕，许玉环，秦伯雄研究了一个新
4、方法：排液法测定熔敷金属的扩散氢含量,这种方法是通过在特制的测定器中, 试件中逸出的氢气将排挤出相应体积液体的原理来进行测定的5。杨廷春，林学山的文章阐述了用色谱法测定焊缝金属扩散氢含量的方法，并认为这方法具有精度高，时间短，操作简单等优点6。国内对于扩散氢测量的研究有很多，都在研究各种测量方法以寻找最适合，最准确的测量方法。面对不同的焊接条件测量方法也有所不同。其中谢斌, 于莉, 吕仁军通过GB/T 3965、GB/T 5117、GB/T 5118、GB 12337、GB 50094、JB/T 4747 等标准焊条熔敷金属扩散氢方面要求的不一致进行阐述, 对相关标准的编制以及球形储罐高强低合
5、金钢焊条的使用与管理提出了一些建议。得出结论：(1) GB 12337 1998、JB 4747 2002 高强度低合金钢焊条熔敷金属扩散氢含量测定方法与基础标准GB/ T 3965 1995 不完全一致;(2) 对压力容器高强度低合金钢焊条在实际使用中与管理方面应严加控制, 才能确实降低焊缝中氢的含量7。太原重型机械学院的刘翠荣，吴志生太原重型机械厂的赵钰用色谱法对埋弧自动焊熔敷金属中扩散氢含量进行了测定, 分析了不同焊剂、不同烘干条件以及不同热输入对熔敷金属中扩散氢含量的影响, 并与甘油法测试结果进行了比较。该项研究结果对生
6、产具有一定的指导作用8。国内研究扩散氢的人员不少，按国家标准方法还是甘油置换法和气相色谱法及水银置换法。2、国外对扩散氢测量的研究状况国外对扩散氢的测量的研究也很多，对我国研究有重要影响。日本市阪市的研究人员研究出了测定钢铁材料中扩散氢量的方法。该法利用固体电解质被施加一定电压使氢分解成离子和电子 ,再用电流计测定产生的电子量 ,从而测出扩散氢的数量9也有对高强度钢材在大气中腐蚀进行研究的，.扩散氢也对其有着影响。Akiyama E, Matsukado K, Wang MQ等人对其进行了研究并得出了其结论10结合国内外的研究我们的扩散氢测量可以用很多方法，在试验过程我们不仅可以学习运用不同的
7、测量方法也可以根据这些测量方法想想其优缺点对其进行改进或者创新。 三、预期达到的目标、关键理论和技术、技术指标1、预期达到的目标了解扩散氢对熔敷金属的危害，理解并学会测量焊缝金属扩散氢含量，了解一下焊缝金属扩散氢含量对其的力学性能等各方面的影响。2、关键理论和技术2.1、扩散氢的影响1、 氢在焊缝金属中存在形式及危害 在金属焊缝中，氢大部分是以H,H+或H-形式存在的，他们与焊缝金属形成间隙固溶体。由于氢半径小，一部分氢在焊缝金属的晶格中自由扩散，而成为扩散氢。剩余部分扩散聚集到晶格缺陷、显微裂纹和非金属夹杂物边缘的空隙中，结合为分子，而不能自由扩散，称之为残余氢。 氢对结构钢的主要危害由两个
8、方面：I暂态性危害，这类现象在经过时效处理或热处理之后，可以消失。如氢脆，氢白点。氢脆现象与低温脆性相比有以下明显特征： 氢脆只出现在较窄的温度范围内（低合金高强钢约为-6060），高于或低于这个温度范围都将恢复塑性。 在一定载荷下，破坏过程与应变速率具有延迟特征，延迟的时长又与载荷大小有关。 氢脆现象与氢在金属中固溶的程度及是否形成氢化物等无关。 低于100K（-173）时塑性反而开始恢复，并不再有氢脆出现。 II永久性危害，这类现象一旦产生，则是不能消除的，且危害性是相当严重的，如气孔和冷裂纹。2、 氢的产生及来源 由于焊接方法不同，导致氢向金属中溶解的途径也不相同。对于手弧焊，氢主要以两
9、个途径进入焊缝金属中。氢通过气相与液相金属的界面以原子或质子的形式被吸附后溶入金属中。氢是通过熔渣层以扩散形式溶入金属中。 焊接时，氢主要来源于焊接材料中的水分，含氢物质，电弧周围空气中的水蒸气和母材坡口表面上的铁锈油污等杂质。3、 焊接接头氢的瞬间分布于扩散焊缝金属中的氢含量，因扩散的缘故是随时间变化的，在接头不同部位，因存在不同塑性变形量，而有不同的位错密度，这样将捕捉到不同量的氢。研究表明，在焊根及焊趾等有缺口效应部位往往存在氢的聚集，将直接影响冷裂纹的产生。同时还表明，氢的聚集开始于焊后约60秒（室温下板厚20mm）约冷至100150，在焊后12小时达到最大值之后逐渐耗散。氢在不同的金
10、属中具有不同的扩散性能，这可用一个扩散系数d表示，且d是一个随温度变化的量。在78200温度范围内，氢在钢中的扩散系数d与温度具有如下关系：对于同一种金属的不同组织结构而言，氢也具有不同的扩散性能，下表所列为钢的不同组织中氢的扩散性能。2.2 扩散氢的测量我们实验主要根据国家标准G/BT 3965一1995的测定方法测量。我们用的是甘油测量法。测试设备,使用甘油置换法测定氢含量的设备应具有以下性能：1、测试设备组成如图1所示。2、收集器的形状和尺寸如图2所示。图 1设备示意图 1-恒温收集箱;2一试样沼 3一收集器;4-温度计;5一水银接触温度计;6 恒温甘油浴;7 收集器支撑板;8-恒温控制
11、器;9一加热电阻丝图 2 收集器形状及尺寸(大约)测定程序：1、将制备的试样放入已充满甘油的收集器内，从试件焊完到放入收集器内，应在90s内完成。2、手机扩散氢过程中，甘油温度须保持451。3、72h后，将吸附在收集器管壁和试样上的气泡收集上去，准确读取气体量。四、完成课题的方案及主要措施目前，扩散氢的测定方法有三种，即甘油法，水银法和气相色普法。目前，我国将甘油法和气相色普法等同起来使用。三种测试方法各有优劣。本实验是针对甘油法进行的。由金属表面扩散溢出的微小氢气泡必须通过收集介质浮升到集气管顶部，为使氢气泡通过介质时不至于对测量结果有影响，必须要求介质具有一定的物理和化学性能。具体要求是：
12、对氢的溶解度较小，具有低的蒸汽压力，化学稳定性好，对人体无害和液体的粘度值低及价格便宜。故我们先用二氧化碳气体保护焊进行焊接制备试样，必须按要求制备试样。然后用甘油置换法对特定条件下的钢板进行测量。五、课题研究进展计划六、主要参考文献1Jone.J Expert System Matches Welding Electrodues to the JobJ Welding Journal,1987,(14):5253. 2尹士科, 金连生, 黄古粉. 焊缝中的氢及其逸出行为J. 焊接, 1985, (09) 3中华人民共和国国家标准 熔敷金属中扩散氢测定方法 Gs/T 3965一19954王移山
13、,尹士科.水银法测定焊缝扩散氢的影响因素J.钢铁研究学报, 2000,(01) 5 陈邦固, 张文钺, 杜则裕, 许玉环, 秦伯雄. 排液法测定熔敷金属中扩散氢的研究J. 焊接学报, 1984, (04)6 杨廷春, 丛国志, 林学山.应用色谱法测定焊缝金属中的扩散氢J. 大连铁道学院学报,1984,(01) 7 谢斌, 于莉, 吕仁军.对高强钢球罐用焊条熔敷金属扩散氢含量的测定J. 压力容器, 2007,(05) 8 刘翠荣, 吴志生,赵钰.埋弧自动焊焊缝中扩散氢含量的测定与分析J. 太原重型机械学院学报,1999,(01) 9 李荣. 测定钢铁中扩散氢量的方法J.上海金属,2003,(03) .10 Akiyama E, Matsukado K, Wang MQ, et al.来源出版物: CORROSION SCIENCE
