Обратная связь

Процесс диффузии водорода в стали,- для чего требуется контроль на анализаторах G8 Galileo или G4 Phoenix

21 Июня 2020
Процесс диффузии водорода в стали,- для чего требуется контроль на анализаторах G8 Galileo или G4 Phoenix

Процесс диффузии водорода для контроля на анализаторах G8 Galileo или G4 Phoenix

Поглощение водорода в металлах может происходить различными способами и по всей цепочке производства металла или деталей вплоть до поставки до потребителя. 

Одним из возможных процессов является поглощение водорода из жидкой фазы в соответствии с механизмом HER (реакция выделения водорода). 

Механизм может иметь место как в кислых, так и в щелочных растворах. Часть полученного атомарного водорода рекомбинируется в молекулярный водород и улетучивается. Оставшийся водород может быть поглощен металлом из-за его небольшого размера. Количество поглощенного водорода зависит от значения pH раствора, температуры и каталитических элементов. Например, использование ингибиторов, которые препятствуют растворению металлов, может привести к увеличению поглощения водорода. 


Вероятность коррозии для различных металлических электролитных систем может быть оценена с помощью диаграмм потенциального pH, так называемых диаграмм Пурбе (Диаграмм Pourbaix). При рассмотрении Диаграмм Пурпе вы можете оценить диаграмму равновесия для железа с термодинамической точки зрения. Реакции с другими элементами не принимаются во внимание. 


Анализ термодесорбции (TDA): независимо от того, как поглощается водород, из-за его небольшого размера он может свободно мигрировать в металлической решетке за счет диффузии в атмосфере. Направление массопереноса определяется градиентами концентрации, напряжения, температуры и потенциала. Его подвижность выражается зависящим от вещества и температуры коэффициентом диффузии D, который задается в уравнении. Функция описывается зависящей от материала константой диффузии D0 и экспоненциальной частью. Переменные символизируют энергию активации Ea, универсальную газовую постоянную R и абсолютную температуру T: 


D = D0⋅exp (-EaR⋅T) 


Энергия активации может быть определена путем применения термодесорбционного анализа с использованием различных скоростей нагрева q с помощью уравнения: 


d (ln(qT2max)) d(1Tmax) = −EaR 


Определены температуры Tmax, при которых достигаются самые высокие скорости десорбции. В зависимости от геометрии образца константа диффузии затем может быть рассчитана с использованием толщины материала d с помощью уравнения. Переменная u1 представляет первый ноль функции Бесселя: 

геометрия тонкого листаD0 = qEad2π2RT2max⋅e (−EaRTmax) геометрия цилиндраD0 = qEaa2u21RT2max⋅e (−EaRTmax) 

Измерения проницаемости диффузионного водорода:  

Метод Деванатана и Стахурского был установлен на практике для электрохимического определения скорости диффузии водорода. Это двухкамерный измерительный элемент или двойной элемент, заполненный электролитами. Одна сторона катодно поляризована и используется для производства водорода. Другая сторона анодируется и окисляет проникающий водород. Камеры отделены от исследуемого материала. 

На катодной стороне водород производится по механизму HER. Водород мигрирует через образец и выходит из аналитической ячейки. Окисляется. Окисление водорода производит ток. Это измеряется и предоставляет информацию о поведении материала при переносе водорода. Два важных условия применяются к процессу. С одной стороны, концентрация водорода должна быть постоянной на стороне загрузки и нулевой на стороне анализа. 

Постоянное поглощение водорода может быть легко достигнуто при неизменных условиях испытаний. Стандарты рекомендуют соотношение площади образца электролита не менее 20: 1 (мл: см2), чтобы состав раствора или расход не влиял на результат во время измерения. Нулевая концентрация на стороне анализа обычно обеспечивается на практике раствором NaOH с концентрацией 0,1 моль / л в предположении, что высокая концентрация ионов OH- приводит к немедленному окислению водорода. 

Для регистрации тока проникновения постоянный потенциал приложен к стороне окисления. Сначала генерируется пассивный ток, который необходимо вычесть из тока проникновения. Водород, проникающий во времени, генерирует дополнительный ток в результате окисления (кривая проницаемости).  


Коэффициент диффузии водорода исследуемого материала может быть определен на основе измерительного сигнала. Есть несколько методов анализа для оценки.  

Диффузия водорода происходит только в направлении толщины металла. 

Количественное определение водорода проводят с помощью анализатора G8 Galileo от Bruker, соединенного с квадрупольным масс-спектрометром (ESD 100) (Process Instruments, Бремен, Германия).  

Подробно об анализаторах азота, кислорода, водорода и диффузионного водорода ЗДЕСЬ 


Заказать звонок

Укажите свой контактный телефон, и мы перезвоним вам в ближайшее время

Свяжитесь с нами
Прикрепить свои файлы