Устройство для определения диффузионного водорода
Полезная модель направлена на улучшение эксплуатационных свойств, увеличение диапазона измерения содержания диффузионного водорода, а также автоматизации измерений давления выделившегося диффузионного водорода. Указанный технический результат достигается предлагаемым устройством для определения содержания диффузионного водорода. Устройство содержит металлическую измерительную камеру снабженную герметичной крышкой с прокладкой из вакуумной резины. На змерительную камеру установлен терморезисторный датчик давления, показания которого выводятся на считывающее устройство. Измерительная камера соединена с металлическим вакуумным краном, к которому присоединена вакуумная магистраль из стали. На вакуумную магистраль установлен механизм для напускания атмосферы, например, клапан. С обратной стороны от вакуумного крана к вакуумной магистрали присоединен вакуумный насос.
Полезная модель может быть использовано в области, где применяется сварка сталей, например, строительстве, судостроении, машиностроении для определения диффузионного водорода, например, в наплавленном металле.
Известно устройство для определения водорода вакуумным методом [ГОСТ 23338-91]. Устройство изготовлено из молибденового стекла и содержит измерительную колбу-камеру, вакуумные краны, манометр, насос, термопарную лампу, вакуумметр. Устройство является достаточно хрупким и, следовательно, неудобным в эксплуатации, полученные результаты имеют достаточно большую погрешность ±5%. Устройство имеет достаточно низкую чувствительность к определению водорода.
Известно устройство для определения диффузионного водорода [Патент на ПМ 
82036]. Устройство состоит из измерительной камеры с манометром, крышки с прокладками, вакуумного крана, которые изготовлены из нержавеющей стали и термопарной лампы, вакуумметра, крана тройника, изготовленные из молибденового стекла, а также насоса и механизма для напускания атмосферы.
Устройство содержит хрупкие детали из стекла, что осложняет ее эксплуатацию. Использование стеклянного манометра осложняет получение результатов в цифровой форме. Устройство имеет узкий диапазон измерений в области малых значений содержания диффузионного водорода. Применение жидкостного манометра и измерительной камеры менее 60 см3 ограничивает возможность определения содержания диффузионного водорода на уровне 5 см3/100 г., что является недостаточным для широкого применения на производствах.
Задачей является улучшение эксплуатационных свойств, увеличение диапазона измерения содержания диффузионного водорода, а также автоматизация измерений давления выделившегося диффузионного водорода
Предложено устройство для определения содержания диффузионного водорода, включающее металлическую измерительную камеру. Измерительная камера снабжена герметичной крышкой с прокладкой из вакуумной резины. На измерительную камеру установлен терморезисторный датчик давления, показания которого выводятся на считывающее устройство. Измерительная камера соединена с металлическим вакуумным краном, к которому присоединена вакуумная магистраль из стали. На вакуумную магистраль установлен механизм для напускания атмосферы, например, клапан. С обратной стороны от вакуумного крана к вакуумной магистрали присоединен вакуумный насос.
Принцип измерения терморезисторного датчика давления заключается в определении напряжения на вольфрамовой нити. Сила тока проходящего через нить поддерживается постоянной, при этом напряжение на нити изменяется в зависимости от температуры нити, которая в свою очередь зависит от теплопроводности газа. При уменьшении давления газа уменьшается его теплопроводность, температура нити увеличивается и это приводит к увеличению напряжения. Теплопроводность газа сильно зависит от его химического состава. При атмосферном давлении и температуре 0°С теплопроводность водорода в шесть раз больше теплопроводности, например, воздуха, поэтому результаты измерения давления водорода будут производится терморезисторным датчиком с большей чувствительностью и точностью, нежели, например, воздуха. Терморезисторный датчик позволяет иметь большую селективность измерений по отношению к водороду по сравнению с стеклянным манометром. Диапазон измерения давления датчика превышает диапазон измерения давления манометра, поэтому диапазон определения содержания диффузионного водорода увеличен.
Устройство содержит измерительную камеру с гермитичной крышкой - 1, терморезисторный датчик давления со считывающим устройством - 2, вакуумный кран - 3, вакуумную магистраль - 4, клапан для напускания атмосферы - 5, вакуумный насос - 6 [Фиг.1].
В измерительную камеру - 1 помещают образец с наплавкой, камеру закрывают герметичной крышкой. Образец изготовлен из стали ВСт3сп, размеры 100*25*8 мм. После этого при помощи насоса - 6 из устройства откачивают воздух до давления 10 -2 мм.рт.ст. Давление измеряют при помощи терморезисторного датчика - 2, значение давления отражается на дисплее считывающего устройства. После завершения откачки закрывают вакуумный кран - 3, следом открывают клапан - 5. Диффузионный водород, выделяющийся из образца с наплавкой, заполняет объем измерительной камеры и создает в ней давление, которое фиксирует терморезисторный датчик - 2. После окончания выделения диффузионного водорода, по значению давления определяется содержание диффузионного водорода в наплавленном металле:
,
где H - содержание диффузионно подвижного водорода в наплавленном металле см3/100 г., Мобр.. - масса образца г., М напл. - масса наплавленного металла г., Р - давление водорода измеренное терморезисторным датчиком мм.рт.ст.
Диапазон измерения давления терморезисторных датчиков и объем измерительной камеры, составляющий более 100 см3, позволяет определять содержание диффузионного водорода в диапазоне от 0,5 см3 на 100 г наплавленного металла до 50 см 3 на 100 г наплавленного металла и более, с абсолютной погрешностью не более 0,25 см3 на 100 г наплавленного металла.
Предложенное устройство имеет лучшие эксплуатационные качества за счет применения узлов из нержавеющей стали и за счет использования терморезисторного датчика давления, кроме того устройство позволяет определять и измерять содержание диффузионного водорода в большом диапазоне. Автоматизация процесса измерений водорода обеспечивается считывающим устройством.
Устройство для определения диффузионного водорода, включающее измерительную камеру с герметичной крышкой, вакуумный кран, механизм для напускания атмосферы, вакуумный насос, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит терморезисторный датчик со считывающим устройством, который установлен на измерительной камере, вакуумную магистраль, снабженную механизмом для напускания атмосферы и соединяющую кран и насос, причем камера, кран и механизм выполнены из нержавеющей стали.
