[实用新型]一种固态金属中氢含量检测装置

说明书

本实用新型涉及一种固态金属中氢含量检测装置，主要包括：析氢室、供气装置、信号采集单元和控制处理系统，本实用新型采用能在高温下直接使用的高温氢气传感器为测氢元件，使固态金属中氢的析出与检测同步进行，无需收集析出的氢气之后再进行氢含量检测，使装置更便携简易；且采用筒体上开设筒体分支的结构形式，为析氢室设置样品预放区和加热区，加热析氢前待测金属样品暂放于样品预放区被载气充分吹扫，可极大减弱样品表面吸附气体对氢含量检测结果的干扰；且冷却元件可给析氢室快速降温，加快样品分析时间，提高测试效率。

技术领域

本实用新型涉及物质含量检测技术领域，更为具体地，涉及固态金属中氢含量检测装置，诸如钢块、铝块、金属焊接接头中扩散氢含量或总氢含量的检测装置。

背景技术

钢铁、铝合金、钛合金等金属中的氢通常被认为是有害元素。钢铁冶炼或热加工后，残留的氢将影响材料的力学性能和化学性能，尤其是高强度结构钢，残余氢产生的氢脆直接危害到构件的结构安全，钢铁焊接接头中扩散氢含量过高会使容器诱发氢致裂纹。扩散氢含量的检测可用于对焊接材料等级进行分类，同时可参考用于设计合理的焊接构件脱氢热处理工艺，以预防承压类特种设备使用过程中裂纹产生。因此，固态金属中氢含量的检测对确保金属原材料质量和热加工工艺稳定性具有重要意义。

常用固态金属中氢含量检测方法主要有水银法、气相色谱法和载气热提取法。前两种方法常用于扩散氢含量的检测，水银法通过多天收集浸入到水银中焊接接头析出的氢对总扩散氢含量进行评定，该方法测氢时间长，效率低下，存在安全隐患。气相色谱法针对一定温度下焊接接头加热析出的氢含量，用气相色谱仪进行测试，结果精度高，测试范围宽，但是由于提取氢的温度相对较低导致其测试时间较长，此外该方法测氢操作过程复杂且成本相对较高。目前应用较多的固态金属中氢含量检测方法是载气热提取法，检测人员通过改变不同的氢析出加热温度，可测试焊接接头中扩散氢含量，也可测试金属中包含分子氢和扩散氢在内的总氢含量。载气热提取法通过惰性气体将析出的氢带入到热导池或红外检测模块中进行测试，由于可使用较高的氢提取温度，可以在数十分钟内完成一次样品测试，但测试前需要将近1个小时用于热导检验池的稳定，总体效率相对低下。此外，由于热导检测池和红外检测模块价格都较昂贵，增加了该方法测氢成本，测氢装置结构也较复杂。

以功能陶瓷为核心元件制备的氢气传感器是近年来发展较快的一类高温传感器，该传感器已逐渐应用于液态金属、熔盐等高温介质中氢含量检测。根据材料种类的不同，各种材料析出氢气时的高温温度不同。对于固态金属中氢含量检测，若采用高温氢气传感器，则可直接对高温(一般为300-500℃或更高温度)下析出的氢进行检测，而无需对氢气冷却和二次收集。相对于热导池、气象色谱仪和红外元素检测模块，采用高温氢气传感器进行固态金属中氢含量检测有望使测氢装置更小巧便携、测氢效率更高、相对成本更低廉。因此，提出一种基于高温氢气传感器的新型测氢装置，将高温氢气传感器应用于固态金属中氢含量检测具有创新性和重要意义。

实用新型内容

本实用新型针对现有技术的不足，提出了一种固态金属中氢含量检测装置，采用能在高温下直接使用的高温氢气传感器为测氢元件，使固态金属中氢的析出与检测同步进行，无需收集析出的氢气之后再进行氢含量检测，该设计方案使装置更便携简易；采用筒体上开设筒体分支的结构形式，为析氢室设置样品预放区和加热区，加热析氢前待测金属样品暂放于样品预放区被载气充分吹扫，可极大减弱样品表面吸附气体对氢含量检测结果的干扰；冷却元件可给析氢室快速降温，加快样品分析时间，提高测试效率。

为至少解决上述技术问题之一，本实用新型采取的技术方案为：

一种固态金属中氢含量检测装置，其特征在于，包括：

析氢室，所述析氢室包括：相互连通的筒体和筒体分支，所述筒体的内腔形成用于固态金属析氢的加热区，在所述加热区设有用于检测析出的氢浓度的高温氢气传感器，所述筒体分支的内腔形成用于加热前对固态金属吹扫的样品预放区；

供气装置，所述供气装置分别与所述筒体和筒体分支相连，用于向所述析氢室内提供置换吹扫用和氢气载体用的载气；