filebar
Методические пособия по сварочным работам

Искажения результатов определения водорода

В этой же работе подчеркивается, что отмеченные факты находят удовлетворительное объяснение с позиций, предусматривающих существование в алюминии растворенного и связанного водорода, но вызывают возражения по другим пунктам: Наличие комплексов должно приводить к значительным искажениям результатов определения водорода методом Дарделла—Гудченко, что противоречит результатам собственных исследований авторов работы, которые показали, что с увеличением окисных включений результаты определения водорода вакуумной экстракцией и методом первого пузырька хорошо согласуются. При одних и тех же условиях плавки и литья соотношение количества водорода и окиси алюминия в металле не остается строго постоянным.

Во всех случаях растворы водорода в алюминии распадаются при выстаивании до некоторого состояния равновесия, которое характеризуется концентрацией водорода более низкой, чем равновесная при рНг = 1 и соответствующей температуре. Концентрация газа, превышающая растворимость при 1 am, авторами работы не была зафиксирована ни в одном случае.

Ссылаясь на данные К. В. Топчиевой, эти же авторы отмечают возможность адсорбции водорода на окисных включениях, однако подчеркивают, что в этом случае количество связанного водорода не превышает 0,002 см3/100 г, что составляет менее 1% всего находящегося в расплаве газа. В конечном итоге в работе высказывается гипотеза об адсорбции протонов водорода на частицах окислов в расплаве. Поверхность частиц окислов при этом приобретает положительный заряд, на ней концентрируются электроны, компенсирующие его. К этому диффузионному слою электронного газа притягиваются новые протоны водорода, но с меньшей силой. Они, в свою очередь, экранируются слоем электронного газа меньшей плотности и т. д. Таким образом, каждая частица окиси оказывается окруженной облаком из протонов и электронов. Образование таких слоев вокруг частиц окиси алюминия приводит к неравномерному распределению водорода в металле. В связи с этим, по мнению авторов работы:

  • ослабляется диффузионное перемещение водорода к зеркалу ванны и замедляется диффузионное удаление водорода из металла;

  • нейтрализуется действие гравитационной силы;

  • затрудняется коагуляция частиц.


Основываясь на данных этой же работы, влияние окисных включений на поведение водорода в металле, на наш взгляд, можно объяснить и несколько иначе. Если учесть возможность образования пузырька на поверхности несмачиваемой расплавом частицы, то адсорбцию протонов на поверхности частицы можно рассматривать как первый этап зарождения пузырька. Вторым этапом этого процесса при достаточной концентрации водорода в жидком металле можно считать возникновение вокруг частицы слоя молекулярного водорода.

Допустив такую возможность, необходимо также признать вероятность увеличения возникших пузырьков в объеме в результате диффузии в них водорода и в конечном итоге — дегазацию ванны за счет всплывания пузырьков, что противоречит имеющимся экспериментальным фактам. Если же предположить возможность существования взвесей — частиц, окруженных оболочками молекулярного водорода, уравновешенных в расплаве, то количество водорода, связанного с окисными частицами, оказывается незначительным и не может быть причиной общего высокого содержания водорода в металле, засоренном окислами. Это противоречие может быть устранено, если оперировать действительными скоростями всплывания.
Яндекс.Метрика