什么是擴散氫? 焊接過程中,會產生一定量的氫,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(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晶水、吸附水以及溶解的氫; b)焊接時電弧周圍環境中的水分及氫; 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,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 就結構鋼而言,氫對焊接質量的影響涉及兩個方面,分暫態影響和永久影響。暫態影響包括氫脆與白點,永久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重下降的現象。而氫是引起氫脆現象的直接原因,金屬在受力時,金屬內的位錯發生運動堆積,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,聚集到顯微空腔內形成分子氫,隨著運動的不斷持續,會導致顯微空腔內的壓力不斷增加,最終導致金屬變脆。不過焊后進行脫氫處理,塑性會恢復。 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,并在內部結合成分子氫,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:氫在液態金屬中的溶解度遠高于在固態金屬中的溶解度,當液態金屬凝固時,氫因脫溶析出而形成不溶于液態的金屬分子氫,從而在液態金屬中形成氣泡。當氣泡從液態金屬中逸出的速度小于熔池結晶速度時,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,導致應力集中,嚴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,焊接的延遲裂紋特點為焊后不立即出現,具有延遲現象,延遲裂紋不僅會降低焊接產品質量,更是直接威脅到人身安全。產生延遲裂紋主要決定于鋼種的淬硬傾向、焊接接頭的應力狀態和熔敷金屬中的擴散氫含量。