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什么是擴散氫? 焊接過程中,會產(chǎn)生一定量的氫,其中一部分會在熔池冷卻凝固過程中逸出,來不及逸出的氫則會保留到焊縫中。保留下來的氫多以原子或離子狀態(tài)(H、H+或 H- 等形式)存在,因為其半徑相對較小,可以在金屬晶格中進(jìn)行擴散,所以稱為擴散氫(diffuse hydrogen)。 氫的來源 a)焊條藥皮、焊劑和藥芯焊絲的藥粉中含有大量的有機物、白泥、水玻璃和長石等,這些材料都不同程度地含有結(jié)晶水、吸附水以及溶解的氫; b)焊接時電弧周圍環(huán)境中的水分及氫; c)氣保焊時,保護氣體所含的水分及氫; d)焊絲和母材表面上的雜質(zhì),例如母材坡口附近表面的鐵銹及焊絲表面的潤滑劑等; e)焊接母材中的氫。
氫的危害 就結(jié)構(gòu)鋼而言,氫對焊接質(zhì)量的影響涉及兩個方面,分暫態(tài)影響和影響。暫態(tài)影響包括氫脆與白點,影響包括氣孔和延遲裂紋。 氫脆:是指氫在室溫附近使鋼的塑性嚴(yán)重下降的現(xiàn)象。而氫是引起氫脆現(xiàn)象的直接原因,金屬在受力時,金屬內(nèi)的位錯發(fā)生運動堆積,形成顯微空腔;而溶解在金屬晶格中的氫原子會沿著位錯運動方向擴散,聚集到顯微空腔內(nèi)形成分子氫,隨著運動的不斷持續(xù),會導(dǎo)致顯微空腔內(nèi)的壓力不斷增加,最終導(dǎo)致金屬變脆。不過焊后進(jìn)行脫氫處理,塑性會恢復(fù)。 白點:又稱魚眼,指含氫量高的碳鋼或低合金鋼焊縫在其拉伸或彎曲試樣的斷面出現(xiàn)的直徑約為0.5~3mm的斷口。白點的中心會存在小的夾雜物和氣孔,會捕捉氫原子,并在內(nèi)部結(jié)合成分子氫,同氫脆一樣,可以通過焊后的去氫處理緩解白點對焊縫的影響。 氣孔:氫在液態(tài)金屬中的溶解度遠(yuǎn)高于在固態(tài)金屬中的溶解度,當(dāng)液態(tài)金屬凝固時,氫因脫溶析出而形成不溶于液態(tài)的金屬分子氫,從而在液態(tài)金屬中形成氣泡。當(dāng)氣泡從液態(tài)金屬中逸出的速度小于熔池結(jié)晶速度時,氣泡將殘留在焊縫金屬中形成氫氣孔。氫氣孔的存在會較少焊縫的有效承載面積,導(dǎo)致應(yīng)力集中,嚴(yán)重時會造成焊接接頭的脆性斷裂。 延遲裂紋:是冷裂紋的其中一種普遍形態(tài),焊接的延遲裂紋特點為焊后不立即出現(xiàn),具有延遲現(xiàn)象,延遲裂紋不僅會降低焊接產(chǎn)品質(zhì)量,更是直接威脅到人身安全。產(chǎn)生延遲裂紋主要決定于鋼種的淬硬傾向、焊接接頭的應(yīng)力狀態(tài)和熔敷金屬中的擴散氫含量。