一种用于生产现场显示焊缝中存在扩散氢的方法

摘要

本发明涉及一种用于生产现场显示焊缝中存在扩散氢的方法，包括下述步骤，在待测试焊缝焊接结束后首先经过自然冷却使焊缝温度降至淬火温度以下，然后加速冷却至室温。清理焊缝，随后将预先配制的气泡显示液均匀涂覆到测试焊缝部位，利用透明罩将涂刷过的测试焊缝扣罩住，并利用密封带将透明罩与焊件进行密封。本发明待测焊件在经过0.5～10小时的静放，就能直观地观察焊缝表面涂覆的气泡显示液形成的扩散氢气泡，并可用数码照相机进行拍照摄影以进行定性判断。

说明书

技术领域

本发明涉及一种定性显示金属焊缝中存在扩散氢的方法，尤其涉及一种用于生产现场显示焊缝中存在扩散氢的方法，适用于制造、安装等企业在焊接生产现场判断具体焊缝中扩散氢的存在情况。

背景技术

在电弧焊接中，电弧加热会将焊接材料中含有氢元素的物质加热分解为氢原子或质子。在高温下，氢原子或质子会溶解到金属熔池中从而滞留在液态金属中。焊后随着冷却过程的进行，大部分溶解氢将因溶解度下降逸出焊缝，但仍有部分会残留在固态的焊缝金属中，形成气孔或导致焊缝及热影响区产生冷裂纹。特别是对于合金高强钢，氢致延迟冷裂纹是焊接的最大难题。因此，在焊接前或焊接过程中要严格控制焊接材料以及环境中的含氢元素物质的量。为此，需要在焊前对焊接材料进行焊接熔敷金属扩散氢量测试与评价。评价的方法主要有45℃甘油测试法，水银法测试法和气相色谱测试法等。而这些评价都是在实验室进行，且需要专用试件去焊接测试评价。而对于现场生产过程中真正具体焊缝中的扩散氢，目前还没有具体办法进行定量或定性方法进行评价，这就很容易使现场实际焊缝中的扩散氢量与实验室测试量存在较大误差而造成误判。

发明内容

本发明针对上述问题，提出一种用于生产现场显示焊缝中存在扩散氢的方法，解决了现有技术中现场实际焊缝中的扩散氢量与实验室测试量存在误判的问题。

本发明的技术方案包括下述步骤：

步骤1，根据预先制定的焊接工艺技术参数进行现场焊接；

步骤2，焊后清渣、自然冷却至产生脆硬组织温度及以下20度范围内，然后加速冷却至室温；

步骤3，待测试焊缝部位的处理，利用角磨机将待测试焊缝及其附近热影响区进行清洁处理；

步骤4，对待测试焊缝部位进行彻底清洁处理，利用脱脂棉蘸取少量酒精、乙醚或丙酮擦拭焊缝及其热影响区，使其保持干净；

步骤5，利用细质毛刷蘸取气泡显示液在待测试焊缝部位反复涂刷，使气泡显示液均匀覆盖在待测试焊缝部位；

步骤6，将透明罩放置到待测试焊缝上，并将其四周密封严实；

步骤7，静置0.5～10小时，然后观察气泡显示液表面是否有气泡产生；

步骤8，待到规定的测试时间，利用数码相机进行拍照摄影；

步骤9，将拍摄照片放在计算机上进行判断气泡大小和数量。

所述的步骤2中，焊后冷却时，焊件为合金钢时，焊后冷却至Ms温度。

所述的步骤3中，清洁处理后的待测试焊缝及其附近热影响区使用抛光轮进行抛光清洁。

所述的步骤3中，待测试焊缝及其附近热影响区为焊缝测试部位及其周围20mm范围内。

所述的步骤5中，气泡显示液由下列原料按重量份数比制备而成，洗洁精：甘油：白糖：红茶水=20～30:30～20：5：45。

所述的步骤5中，红茶水中红茶和水的重量份数比为，红茶：水=1:100。

所述的步骤5中，涂刷气泡显示液的厚度为0.01～0.02mm。

所述的步骤6中，透明罩系用玻璃或有机玻璃制备的长方体结构，透明罩尺寸为长×宽×高=（150～200）×（50～80）×（10～20）mm，所述透明罩前后两端面形状与待测试焊缝及坡口形状相匹配。

本发明的优点效果：

本发明是通过配制专用气泡显示液并将其涂覆到焊缝区域，在扩散氢的扰动下形成气泡而显示扩散氢存在的一种定性判断方法。由于肥皂和洗洁精是常用的表面活性剂，具有明显降低表面张力的作用，对于泡泡的产生具有重大影响，且具有来源广泛安全性好的特点。甘油具有和水完全互溶的特点，且甘油是很好的吸湿液体，与水形成了很好的黏合，从而减缓了水的蒸发，使泡泡能够长时间保存。白糖可以增加液体的黏性，可以增强泡泡膜的强度。绿茶或红茶中的茶碱具有一定的碱性，可以增大液体的表面张力。基于上述选料物性的基本特点以及焊缝中扩散氢逸出属于微扰动长时间作用特征，要求气泡显示液具有较大的起泡特性以及泡泡产生后能够有最大的稳定性。经过反复配对测试实验，最终确定有洗洁精、甘油、白糖、红茶水（1:100）组成，本发明通过气泡显示液的使用及整体工艺流程的设计，使其可以和实验室扩散氢测试结果进行对比，形成定量判断。

附图说明

图1为开坡口焊缝及透明罩的工作状态结构示意图。

图2为平板对接焊缝及透明罩的工作状态结构示意图。

图3a、3b为焊缝气泡的局部图像。

图4为焊缝气泡的整体示意图像。

图1-2中：1、焊接工件； 2、透明罩；3、透明罩前后端板；4、密封带；5、焊缝；6、侧面密封带。

具体实施方式

实施例

测试前的准备工作：

（1）制备透明罩，透明罩采用玻璃或有机玻璃制备的长方体结构，透明罩尺寸为长×宽×高=（150～200）×（50～80）×（10～20）mm，所述透明罩前后两端面形状与待测试焊缝及坡口形状相匹配，透明罩尺寸也可根据焊缝尺寸具体确定，透明罩的侧壁刻有刻度。

（2）制备气泡显示液，气泡显示液由下列原料按重量份数比制备而成，洗洁精：甘油：白糖：红茶水=20～30:30～20：5：45；其中洗洁精可选市场常规洗洁精，如立白洗洁精、汰渍洗洁精等；其中红茶水中红茶和水的重量份数比为，红茶：水=1:100；气泡显示液具体可选用洗洁精：甘油：白糖：红茶水=30: 20：5：45的比例调制100～250ML,并搅拌均匀。

本发明的现场测试方法包括下述步骤:

步骤1，根据预先制定的焊接工艺技术参数进行现场焊接；

步骤2，焊后清渣、自然冷却至产生脆硬组织温度及以下20度范围内，然后加速冷却至室温；焊件为合金钢时，焊后冷却至Ms温度；

步骤3，待测试焊缝部位的处理，利用角磨机将待测试焊缝及其附近热影响区的油污铁锈、飞溅等障碍物进行清洁处理；使用抛光轮进行抛光清洁；

步骤4，对待测试焊缝部位进行彻底清洁处理，利用脱脂棉蘸取少量酒精、乙醚或丙酮擦拭焊缝及其热影响区，使其保持干净；

步骤5，利用细质毛刷蘸取气泡显示液在待测试焊缝部位反复涂刷，使气泡显示液均匀覆盖在待测试焊缝部位，涂刷气泡显示液的厚度为0.01～0.02mm；

步骤6，将透明罩放置到待测试焊缝上，并用密封带将其四周密封严实；

步骤7，静置0.5～10小时，然后观察气泡显示液表面是否有气泡产生；

步骤8，待到规定的测试时间，利用数码相机进行拍照摄影；

步骤9，将拍摄照片放在计算机上进行分析判断气泡大小和数量判断。

本发明经实验验证如下：

采用直径3.2mm的E4303(J422)焊条在厚度为6mm厚的低碳钢板上进行化圆圈焊接形成直径大约40mm的堆焊圆台，厚度为3mm。将直接45mm的有机玻璃管镶嵌到圆台上并进行四周密封，然后将配制的气泡显示液用毛笔涂刷后用胶带粘住上口，静置20分钟后观察，见到焊缝边缘有气泡显示，如附图3a、3b及图4所示。

本发明的工作原理如下：

根据扩散氢测试过程可知，扩散氢的逸出过程较慢，一般需要至少二十四小时，但是大部分集中在前10小时以内，因此焊件在经过0.5～10小时的静放，就能直观地观察焊缝表面涂覆的气泡显示液形成的扩散氢气泡，另外可用数码照相机进行拍照摄影以进行定性判断。

本发明使用的气泡显示液是一种专用泡泡液，是本发明的关键用品。关于泡泡液的配制，国内外有很多专利技术或文献介绍其组成。如申请号为2018109544803以及公开号为CN102527064A等专利文件都公开介绍了用于儿童玩的安全性泡泡液。2015年由葛素红撰写的文章《表面张力系数实验配制泡泡液》详细介绍了日用化学品溶解水中后对水的表面张力的影响，以及利用自来水、洗涤剂、甘油、食盐等制备泡泡液，此外2003年赖春娥小朋友在日常生活中通过观察、分析和试验获得自己的泡泡液配方为，水：洗衣粉：洗洁精：洗发水=10:2:4:3。上述这些都是针对儿童娱乐而开发的安全环保的民用泡泡液。此外，林智信等主编，武汉大学出版社的经典教材《物理化学.动力学.电化学.表面及胶体化学》一书中介绍了泡泡液中泡泡的产生是与表面活性剂的诱发产生有关，而泡泡的稳定存在与泡泡液膜的粘度和弹性至关重要。液膜表面粘度大，液膜不易受外界扰动而破裂，同时也能减缓液膜的排液速度和气体逸出液膜的流动速度，从而提高泡泡的稳定性。

从焊缝中扩散氢的逸出过程及逸出速度来看，它是一个非常缓慢且时间较长的过程。因此与普通儿童娱乐吹泡泡相比是一个微扰动长时间作用过程。因此其专用泡泡液的制备与常用的泡泡液在制备原料的选用和配比有截然不同。由于肥皂和洗洁精是常用的表面活性剂，具有明显降低表面张力的作用，对于泡泡的产生具有重大影响，且具有来源广泛安全性好的特点。甘油具有和水完全互溶的特点，且甘油是很好的吸湿液体，与水形成了很好的黏合，从而减缓了水的蒸发，使泡泡能够长时间保存。白糖可以增加液体的黏性，增强泡泡膜的强度。绿茶或红茶中的茶碱具有一定的碱性，可以增大液体的表面张力。基于上述选料物性的基本特点以及焊缝中扩散氢逸出微扰动长时间作用特征，要求专用泡泡液具有较大的起泡特性以及泡泡产生后能够有最大的稳定性。经过反复配对测试实验，最终确定有洗洁精、甘油、白糖、红茶水（1:100）组成，其配比分别为（20%～30%）:（30%～20%）：5%：45%。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。