Определение содержания диффузионного водорода в наплавленном металле по ГОСТ 23338

  • определение содержания диффузионного водорода в наплавленном металле
  • исследования зависимости содержания водорода в наплавленном металле от различных факторов

Диффузионный водород имеет чрезвычайно важную роль при производстве сварных конструкций из высокопрочных материалов, так как может являться причиной возникновения холодных трещин в металле, которые могут приводить к разрушению конструкций. Поэтому содержание диффузионного водорода является объектом неразрушающего контроля при сварке.

С особенностями проникновения и влияния водорода на металл можно познакомиться благодаря роликам:

   

   

Появление холодных трещин водородного происхождения возможно при условии одновременного существования трех факторов: микроструктура металла склонна к образованию трещин, в металле существуют напряжения, в металле растворен водород.

Для предотвращения появления холодных трещин водородного происхождения проводятся испытания сварочных материалов, которые заключаются в определении содержания водорода в наплавленном этими сварочными материалами металле.

Определение содержания диффузионного водорода  является одной процедур, требуемых для сварочных материалов, применяемых в судостроении согласно правил Международной Ассоциации Классификационных Обществ (МАКО). Требования МАКО отражены в правилах классификации и постройки морских судов действующих в Российской Федерации.

После 2009 года в Российской Федерации вступил в силу ГОСТ Р ИСО 2560, который является гармонизированной версией международного стандарта ISO 2560, в этом стандарте представлена классификация сварочных электродов по содержанию водорода в наплавленном металле. Согласно этой классификации покрытые электроды делятся по содержанию водорода на четыре группы, первые три группы имеют индексы H5, H10, H15, где цифры означают максимальное содержание водорода в данной группе в см3/100 г. Последняя группа не имеет индекса, и содержание водорода в этой группе не ограничено.

По правилам МАКО для сварки сталей с различным пределом текучести необходимо использовать сварочные материалы с соответствующим содержанием водорода.

Использование электродов различных групп для сварки сталей с различным пределом текучести

В Российской Федерации действует ГОСТ 23338, который регламентирует определение содержания диффузионного водорода в наплавленном металле.

В ГОСТ 23338 записана вакуумная методика определения содержания диффузионного водорода, которая заключается в измерении давления водорода выделившегося из образца с наплавкой.

Вакуумная методика отличается простотой и высокой точностью. Точность  вакуумной методики признана "British Lloyd", " Germanisher Lloyd", "Det Norske Veritas", "Российским Морским Регистром Судоходства".

Схема работы установки для определения содержания диффузионно-подвижного водорода при помощи вакуумной методики

  • Мы регулярно проводим испытания сварочных материалов на содержание диффузионного водорода в наплавленном металле при помощи вакуумной методики. Нашим коллективом проведено испытание более чем двухсот различных сварочных материалов. Файл с реестром.
  • Мы проводим научно-исследовательские работы в области влияния различных факторов на содержание диффузионного водорода.

Один из важных факторов, имеющий сильное влияние на содержание диффузионного водорода в металле — содержание влаги в сварочных материалах. Особенно актуально определение зависимости содержания водорода в металле от содержания влаги в сварочных материалах для процессов, где необходима высокая прочность и трещиностокость.

При автоматической сварке трубных сталей под агломерированным (керамическим) флюсом ФСА ЧТ А650-20/80 сварочной проволокой PITTARC S3MoTiB для удовлетворения условиям прочности и трещиностойкости необходимо обеспечить содержание водорода в наплавленном металле менее 5 см3/100 г.

Один из способов обеспечения заданного содержания водорода — построение зависимости содержания диффузионного водорода от содержания влаги во флюсе, которое зависит от прокалки. Для этого было проведено 4 серии опытов (результаты отражены в таблице ниже). В каждой серии опытов флюс имел различное содержание влаги, которое определялось при помощи гравиметрического метода согласно ГОСТ 21639.1 на трех пробах, диффузионный водород определялся при помощи вакуумного метода ГОСТ 23338 на четырех пробах.

Содержание влаги, %

Содержание водород, см3/100 г

0,147; 0,149; 0,139

Среднее 0,145

8,74; 7,81; 9,05; 9,44

Среднее 8,76

0,075; 0,079; 0,077

Среднее 0,077

5,07; 6,33; 5,60; 5,77

Среднее 5,70

0,057; 0,050; 0,046

Среднее 0,051

4,21; 4,56; 3,87; 4,45

Среднее 4,27

0,025; 0,035; 0,033

Среднее 0,031

3,50; 3,18; 3,67; 4,01

Среднее 3,59

При помощи методов матиматической статистической обработки из экспериментальных данных была получена зависимость содержания диффузионного водорода от содержания влаги в сварочном флюсе. 

Зависимость содержания водорода в наплавленном металле от влаги во флюсе

Полученная зависимость находится в диапазоне содержания влаги во флюсе от 0,025 до 0,149%. Зависимость средних значений [H] — содержания водорода от W — влажности флюса, полученных по экспериментальным данным, описывается уравнением с коэффициентом достоверности 0,99.