用于渗透氢测量的装置和方法_4

文档序号:9422419阅读:来源:国知局
装置60与装置50的不同仅为管状间隔件63。
[0120]处理步骤与参考装置50描述的步骤类似。处理步骤还可包括以下步骤:
[0121]-计算临界浓度,高于该临界浓度可能与反应器的壁分离(脱离);
[0122]-计算HE的临界浓度;
[0123]-计算氢裂化的风险程度。
[0124]图7和图8的装置60还可用于进行氢渗透测量,以评估例如用于容纳包括氢气的高温气体或可使氢气增加的流体的容器93的金属壁93’的氢脆的风险。更详细地,例如,装置60可用于检测高于确定的脆裂含量值C*的氢含量C的存在,高于该确定的脆裂含量值C*时,壁93’的氢脆的风险显著提高。这种情况下,处理器装置16用于从与气体混合物26中的氢浓度有关的测量信号19计算壁93中的氢的含量的值C。
[0125]参考图9,描述了一种用于测量当通过自动程序将两个金属元件67’、67”沿焊线68相互焊接(因此产生焊缝69)时产生的氢气的装置65。装置65包括探头66,探头66可有利地包括用于与自动焊接设备的焊接头连接的连接装置(未示出),或探头66可与用于与焊接头同步地平移混合腔66的装置相关联。探头66布置为距离金属元件67’、67”一定距离,优选几mm的距离,以吸入环境空气和焊接时产生的氢气,以在探头66的混合腔66’中形成空气/氢混合物24。混合物24被朝向传感器15运送且如前面描述的装置中一样被处理。
[0126]装置65的处理器装置16还用于进行计算由于焊接程序过程中增加的氢产生的冷却裂化的风险程度的步骤。
[0127]参考图11,示出了用于测定工件(特别是如螺栓元件的机械工件94)中保持的氢的含量的装置70。装置70包括探头71,探头71包括容器72,该示例性实施例中容器72为U形管72,容器72布置为容纳工件94。U形管72具有两个端部73’、73”且具有靠近端部73’的用于环境空气的入口孔27和靠近连接端部73”的出口孔28,出口孔28形成与固态传感器15气连接。固态传感器与吸气风扇14 一起被安装至管状支撑件77。
[0128]在一个示例性实施例中,装置70可包括用于加热工件94的装置,例如常规电或感应加热装置(未示出)。
[0129]由于测量空气26的环绕流和可能的加热步骤,样品94释放出前面处理过程中形成的氢13作为气体。氢气13与通过入口孔27吸入的测量空气26形成气态空气-氢混合物24。由于风扇14的抽吸,气体混合物24通过气连接装置28到达传感器15。传感器15用于响应在线分析的混合物24的氢浓度、特别是与在线分析的混合物24的氢浓度成正比地产生电信号,因此响应工件94在试验条件下随后释放的一定量氢13产生电信号19。参考前面示例的描述处理信号19。
[0130]这种情况下,处理器装置16用于从测量气体26的流速W和气体混合物24的氢浓度F计算一段时间内的氢流值Φ,例如从气体传输装置(例如容积式风扇)的特征得知流速W,氢浓度F由传感器15测定。处理器装置16还用于通过在预定时间间隔内对气体混合物24中包含的氢的该流求积分来计算特别是工件94中吸收的氢的平均含量C;。
[0131]参考图13,描述了用于当工件被电化学浴(例如电流处理浴)处理时测定工件中的氢的含量的装置20。电流处理装置示意性地包括布置为用于容纳电流处理溶液或浴81的处理罐80、电路82、沿电路82布置的电压发生器83、使用时浸入罐80内的处理溶液81中的阴极元件84'和阳极元件84"。待被电流处理的工件85布置在罐80内,被处理溶液81浸没。
[0132]装置20包括探头21。探头21可由任何金属材料制成,金属材料不需要与被处理的工件85的材料相同,因为氢还原条件取决于浴条件。使用时,探头21的外表面被罐80内包含的溶液81部分地浸没,且探头与阴极元件84'电连接。在一个示例性实施例中,如示出的,探头21包括U形管。其他形状是可能的,只要该管的一个端部21'可从待与测量气体进入孔(例如环境空气进入孔)连接的浴81中露出来。可选地,探头21可包括圈形元件(未示出)。U形管21的一个端部21"通过导管22与固态传感器15连接。
[0133]电流处理过程中,一定量氢气13形成在探头21的外表面和工件85的外表面上。在探头21的情况下,氢13渗透进入U形管21,在U形管21处氢13与被风扇14通过端部孔21丨吸入的测量空气26混合,因此形成空气/氢混合物24。由于风扇14的抽吸,混合物24到达传感器15。传感器15用于响应在线分析的混合物24的氢浓度、特别是与在线分析的混合物24的氢浓度成正比地产生电测量信号19。传感器15的电子部件与处理器单元16电连接以向处理器单元16提供信号19。
[0134]处理器单元16中,信号19被处理以获得描述被吸收的氢与探头21之间的相互作用、因此描述被吸收的氢与工件85之间的相互作用的至少一个参数17。特别地,处理器单元16用于计算工件85中的氢的剩余含量C的曲线的值,可将这些值与含量的最大值C* (称为临界含量)比较,超过临界含量时,氢脆的风险是不可接受的。处理器单元16可用于自动进行该比较,且将其结果通过常规显示装置(例如数字或模拟显示装置和/或光学和/或声学报警装置)通知给操作者。
[0135]为了产生含量C在一段时间内的曲线的值,即工件85中的剩余氢浓度与时间的曲线,处理器装置16可用于进行有限元方法。
[0136]换言之,通过获知金属中的氢的扩散系数D、临界含量C*、以及工件的特征(例如表面积S和厚度T),可以测量通过探头21的表面的氢13的流Φ。因此也可计算金属中吸收的氢的含量C。特别地,可以从流Φ计算扩散系数D。通过将C与C*比较,可以评估工件的氢脆风险。
[0137]处理器单元16可进一步用于计算工艺的阴极效率参数η。。除此之外,处理器单元16还可用于产生控制信号,该控制信号为可被控制处理单元接收的形式。
[0138]装置20还可用于评估接受化学浴中的处理(例如酸洗处理)的工件中的氢脆的风险。用于该浴的该装置的构造可从图14获得,其中省略了包括项目82、83、84'、84"的电装置。
[0139]探头21优选为一次性探头,因为在处理和测量过程中,探头21被涂覆有电流处理浴81的特定涂层,因此装置20优选地制成为用于协助更换探头21,即将探头从罐80中取出或将探头放入罐80内。
[0140]前面的、用于测量氢渗透的装置和其使用模式的应用的、根据本发明的装置的特定示例性实施例的描述将根据概念观完全揭示本发明,以便其他人通过应用流知识将能够在各种应用中在没有另外研究且不超出本发明的情况下改变和/或调节特定的示例性实施例,且相应地,这是指这些调节和改变必须被认为等同于该特定实施例。为此,在不超出本发明的领域的情况下,为了实现本发明描述的不同功能的装置和材料可具有不同特征。应当被理解的是,本文使用的措辞或术语是为了描述而不是限制的目的。
【主权项】
1.一种测量通过渗透以氢原子的形式被工件(8、21、85、86、87、91、93、69、94)吸收的氢的含量以表征所述工件与能够弱化所述工件或导致所述工件的脆裂的被吸收的氢的含量之间的相互作用的装置(10、20、30、50、60、65、70),所述装置包括: -探头(7、21、38、51、61、66、71),所述探头(7、21、38、51、61、66、71)包括: -收集元件(29),所述收集元件(29)用于与所述工件(8、21、85、86、87、91、93、69、94)相关联和用于接受从所述工件散发出的一定量被吸收的氢; -用于测量气体(26)、特别是用于环境空气的入口孔(27); -混合腔(7'、25、38'、51'、62、72),所述混合腔(7'、25、38'、51'、62、72)布置为与所述入口孔(27)和所述收集元件(29)气连通,用于将所述测量气体与从所述工件散发出的所述一定量的氢混合,以便形成气态混合物(24),所述气态混合物(24)中所述散发出的一定量的氢(13)从所述原子形式变为分子形式; -固态传感器(15),所述固态传感器(15)布置为用于测量所述气态混合物(24)中的氢浓度(F),所述固态传感器(15)与所述混合腔^、25、3屮、62、72)气连接以与所述气态混合物(24)接触,所述固态传感器(15)用于响应所述气态混合物(24)的所述氢浓度(F)产生测量信号(19); -气体传输装置(14),所述气体传输装置(14)布置为用于产生预定流速(W)的所述测量气体(26)的流(Φ),所述测量气体(26)的流(Φ)从所述入口孔(27)穿过所述混合腔(7'、25、38'、62、72)流向所述固态传感器(15),所述流布置为协助所述气态混合物(24)在所述混合腔C、25、3屮、5广、62、72)内形成以及协助所述气态混合物(24)与所述固态传感器(15)接触; -处理器装置(16),所述处理器装置(16)与所述固态传感器(15)连接以接收所述测量信号(19),所述处理器装置(16)包括程序装置,所述程序装置用于处理所述测量信号(19)和用于计算与所述工件(8、21、86、87、91、93、69、94)和所述被吸收的氢之间的所述相互作用有关的至少一个参数(17)。2.根据权利要求1所述的装置(30、50、60、65),其中所述探头(38、51、61、66)的所述收集元件包括用于从所述工件散发出的所述一定量氢(13)的进入开口(29),和用于将所述探头(38、51、61、66)布置为使所述进入开口面对所述工件(86、87、91、93、69)以便从所述工件(86、87、91、93、69)散发出的所述一定量氢(13)穿过所述进入开口且进入所述混合腔(38'、51'、61'、66')的装置。3.根据权利要求2所述的装置(30、50、60),其中所述用于将所述探头(38、51、61、66)布置为使所述进入开口(29)面对所述工件(86、87、91、93)的装置用于紧固所述探头(38、51、61)以使得所述进入开口(29)被布
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