脈沖加熱
——熱導法測定金屬中氫含量的研究

商雪松，仇慧群，郭　愷（齊齊哈爾軌道交通裝備有限責任公司，黑龍江齊齊哈爾161002）

脈沖加熱
——熱導法測定金屬中氫含量的研究

商雪松，仇慧群，郭愷
（齊齊哈爾軌道交通裝備有限責任公司，黑龍江齊齊哈爾161002）

通過使用G8 GALILEO氫分析儀進行金屬合金中氫的測定，并結合本公司冶煉產品生產的工藝需求，依據GS/T223.82-2007國家標準分析方法，形成氫含量的測定方法。經過條件實驗和對比實驗，最終確定了最佳實驗方法，試樣精密度實驗重復性好，RSD＜6%。

金屬；脈沖加熱；熱導法；氫含量

Abstract∶This paper describes the use of hydrogen G8 GALILEO hydrogen analyzer measurement metal alloys，combined with our smelting production process requirements，in accordance with standard analytical methods GS/ T223.82-2007 country，the formation of hydrogen content determination.After experimental conditions and comparative experiments，and ultimately determine the optimum method of sample repeatability precision experiments，RSD＜6%.

Key words∶Metal；pulse heating；thermal conductivitymethod；hydrogen content

金屬中氫主要來自冶煉過程爐料中的水分和潮濕的空氣，通過與金屬熔池和金屬澆注接觸，在金屬被氧化的同時分解出氫，氫含量過高會出現“白點”或“氫脆”，易發生脆性斷裂。因此，氫在現今金屬材料分析中占據重要地位。

1　儀器和試劑

1.1氫分析儀的原理

氫分析儀：德國布魯克公司G8 GALILEO氫分析儀，測試精度0.1ppm，該儀器采用脈沖電極爐加熱，試樣投入到已預脫氣的熾熱石墨坩堝中，加熱熔融后，載氣將釋放的氣體帶入檢測器經熱導法檢測。計算機控制分析全過程，自動積分計算出樣品中的氫含量并顯示測定結果。

試樣在氬氣保護下，投入經脫氣后的石墨坩堝。樣品中的氧與石墨生成CO，經舒茨試劑將其氧化成CO2，再被堿石棉吸收。氫以氣體形式釋放，進入熱導檢測器，由熱導檢測后，計算機直接換算成氫含量，以ppm顯示結果，由于采用脈沖電極爐加熱和熱導檢測器檢測，故本方法稱為脈沖熱導法。

1.2試劑

舒茨試劑，堿石棉，無水高氯酸鎂，石墨坩堝。

標準物質：氫標準物質AR556，YSBS20602-2008。

2　試樣的制備

其一，根據我公司應用金屬產品中氫含量低以及G8 GALILEO氫分析儀進樣爐體結構特點，將試樣加工成φ4～5mm，長度在80～100mm的圓棒。經實驗表明，車床加工的轉速、進刀量、走刀速度以及車削次數都對氫的測定結果有影響，因此本文對試樣加工有選擇要求。

試樣加工步驟及要求：A.試樣加工前要用丙酮清洗刀具及試樣。B.將試樣一端約φ15～20mm夾入車床（也可做試樣標識），另一端加工成φ4～5mm，長度在80～100mm的圓棒。C.試樣表面切削深度大于0.3～0.5mm。

其二，加工后的樣品立即分析，不要延誤，以免氫的擴散和逸出。不馬上分析的試樣，應貯存在冷凍劑中，較為合適的方式是用液態氮或者丙酮和二氧化碳干冰的膏劑保存，也可貯存干燥器皿中。

其三，實驗表明試樣分析表面受到油、脂、碳氫化合物或水分的污染會嚴重影響測量結果的準確度，因此應在分析前用四氯化碳或丙酮對試樣進一步清洗除去，冷風吹干。

3　試樣稱量質量的確定

由于我公司生產冶煉產品工藝要求氫的質量控制小于6ppm，GS/T223.82-2007國標分析方法采用單點校正，消除空白的實驗方法，因此經實驗證明試樣的稱量與標準物質越接近，測定的測量結果越準確。

4　分析參數的選擇

本實驗采用美國生產的標準物質AR556，（6± 0.5）ppm和不銹鋼YSBS20602-2008，（3.55±0.15）ppm，及我公司生產冶煉產品，編號：23-2-5-1453 -6504在不同控溫度下進行分析，結果見表1。

表1　控溫數據統計表Tab.1　Temperature data table

由表1數據可以看出，控制溫度在1400℃～1450℃時有少部分樣品沒有得到熔化氫沒能完全釋放出來，因此測定的樣品結果偏低；控制溫度在1 650℃～1 700℃時樣品雖已完全熔化，但觀察分析后的石墨坩堝發現樣品較臟，略有滲碳現象，控制溫度在1 500℃～1 600℃時標準物質的測定結果在誤差范圍。鋼材的熔點是1 420℃～1 600℃，因此該實驗選擇分析控制溫度為1 550℃。

5　精密度實驗

對美國生產的標準物質AR556，YSBS20602-2008，以及我公司生產的進行10次分析，結果見表2。

表2　：精密度實驗表Tab.2　Precision experiments table

標準物質AR556重量平均值為1.0420g，平均值為5.92ppm，相對偏差（s）為0.13，相對標準偏差為2.11%，本實驗方法精密度良好。

6　結論

金屬中氫的含量很低，鋼鐵及合金中含氫量一般小于10ppm。布魯克生產的G8 GALILEO氫分析儀，參數設置中獨具有溫度設置功能，可以非常直觀設置分析溫度，這樣就可以根據不同金屬材料試樣熔化溫度的不同，對所分析試樣溫度設置，因此，本實驗方法可以準確測定金屬中氫含量。

［1］GS/T223.82-2007，鋼鐵氫含量的測定惰氣脈沖熔融熱導法［S］.

［2］G8 GALILEO氫分析儀說明書［K］.

Determination of hydrogen content in the metal thermal conductivity methodpulse heating

SHANG Xue-song，QIU Hui-qun，GUOKai
（Qiqihaer Railway Rolling Stock Co.，Ltd.，Qiqihaer 161002，China）

TG115.3

A

1674-8646（2015）02-0028-02