CN105486739A - 基于微差压原理的搪瓷用钢抗鳞爆性检测装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于微差压原理的搪瓷用钢抗鳞爆性检测装置及方法，析氢槽和扩氢槽分别设置在待测钢铁试样上、下两侧；所述扩氢槽孔壁设有氢扩散液体注入管和氢扩散液体导出管；温度计通过橡胶塞放置在析氢槽中；铂电极穿过橡胶塞置于析氢槽中，铂电极通过导线与直流恒电流恒电压仪的正极相连；待测钢铁试样通过导线与直流恒电流恒电压仪的负极相连；所述氢扩散液体导出管通过硅胶管连接微差压传感器；微差压传感器与计算机相连，计算机连接数显触摸屏。本发明采用计算机数据处理和数显触摸屏结合，方便检测数据的即时检查和存储，并直观地显示析氢数量与时间变化关系。

Description

基于微差压原理的搪瓷用钢抗鳞爆性检测装置及方法
技术领域
本发明涉及一种搪瓷用钢抗鳞爆性能的检测装置及方法，尤其是一种采用微差压原理的检测装置及方法。
背景技术
搪瓷制品在生产制作中，来自钢板、瓷釉、搪烧工艺等中的氢以原子的形式溶解到钢板中并在钢板中扩散，只有一小部分的氢被钢铁中的空穴、间隙、位错、偏析、夹杂物等缺陷捕集，大部分原子氢扩散至瓷层与金属界面中，并以氢分子的形式聚集，当大量的氢气聚集所形成的界面压力达到破坏瓷层临界值时，就会使搪瓷表面发生形状如月牙、鱼鳞状的鳞爆现象。鳞爆产生毫无预兆，会涂搪后立即出现，也可能在24小时后出现，甚至1个月以后出现，由此给搪瓷制品带来严重的危害。因此正确预测和评价搪瓷用钢的抗鳞爆，成为搪瓷用钢生产企业和搪瓷制品的制造企业的首要关键。
目前，国内外企业和研究院所评价搪瓷用钢的抗鳞爆性的方法主要是电化学方法，如Devanathan和Stachurki设计的电化学方法，通过检测氢穿透钢板时的电流密度来评价搪瓷用钢的鳞爆敏感性。Devanthan发明使用的电化学双电解池法，试样检测时需要镀钯或镍，当镀钯层不均匀，会影响测试氢扩散电流的测试数据准确性。此外，这种方法用于测试尺寸较厚的钢板所需时间长，操作过程较繁琐，电压噪声等对电化学仪器测试精度有影响。基于电化学双电解池法原理，目前已有ISO17081：2008标准和GB/T29515：2013标准。美国、日本和韩国则基于ISO17081:2008标准来评价搪瓷用钢板抗鳞爆性能。GB/T29515:2013标准则是中国制定的评价搪瓷用钢板抗鳞爆性能的标准。
除电流密度测试方法外，采用电解析氢的方法，通过收集穿透钢板的氢气体积转换的液位高度来衡量氢渗透时间。如欧洲国家广泛采用EN10209:2013标准。该方法采用光栅传感器检测毛细管中有色液体液位的光电信号，并通过计算机来实现液位高度与时间的关系。但这种方法的问题是液位检测装置造价昂贵，另外毛细管中有色液体颜色的深浅与光照强度都会影响光栅传感器捕捉液位准确性。
发明内容
本发明是要提供一种基于微差压原理的搪瓷用钢抗鳞爆性检测装置及方法，基于电解析氢的方法，采用微差压传感器取代光栅传感器，用微差压传感器测出钢中的析氢气体压力差，并转换成电信号，通过计算机模拟计算，转换成液位高度，来替代光栅传感器测量毛细管中有色液体液位的判断；该方法操作更加简便、稳定性好、检测准确性高。
为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种基于微差压原理的搪瓷用钢抗鳞爆性检测装置，包括控制柜、计算机、微差压传感器、数显触摸屏、直流恒电流恒电压仪、硅胶管、铂电极、温度计、橡胶塞、析氢槽、环氧树脂板固定夹、扩氢槽、橡胶塞、氢扩散液体注入管、氢扩散液体导出管，所述析氢槽和扩氢槽分别设置在待测钢铁试样上、下两侧；所述扩氢槽孔壁设有氢扩散液体注入管和氢扩散液体导出管；温度计通过橡胶塞放置在析氢槽中；铂电极穿过橡胶塞置于析氢槽中，铂电极通过导线与直流恒电流恒电压仪的正极相连；待测钢铁试样通过导线与直流恒电流恒电压仪的负极相连；所述氢扩散液体导出管通过硅胶管连接微差压传感器；微差压传感器与计算机相连，计算机连接数显触摸屏。
所述微差压传感器和计算机置于控制柜1内；数显触摸屏位于控制柜的上表层。
所述氢扩散液体注入管外圆直径为5mm，内圆直径为1mm；氢扩散液体导出管外圆直径为5mm，内圆直径为0.5mm。
所述扩氢槽的孔壁与氢扩散液体注入管之间通过橡胶塞密封连接。
所述待测钢铁试样与析氢槽和扩氢槽之间通过环氧树脂板固定夹和紧固螺栓固定，并用橡胶垫圈密封。
一种基于微差压原理的搪瓷用钢抗鳞爆性检测方法，具体步骤是：
(1)将待测钢铁试样固定密封在析氢槽和扩氢槽之间，
(2)扩氢槽内置满蒸馏水，无气泡；
(3)析氢槽内置电解液，然后放入温度计和铂电极；
(4)开启计算机，在数显触摸屏上将扩氢槽压力值归零处理，计算机显示压力信号平稳时开始实验；
（5）用微差压传感器测出待测钢铁试样中的析氢气压差，转换成电信号传送至计算机，计算机将信号转换成采用EN10209:2013标准的液位高度评价方法，通过液位高度与时间关系曲线显示出析氢数量与时间变化关系；
(6)数显触摸屏数显屏显示压力信号达最大值，即液位高度时间变化曲线呈直线关系时，停止实验数据记录和终止实验；
(7)对保存的实验数据进行处理，获得实验温度下的氢渗透TH时间，并采用EN10209:2013标准评价搪瓷用钢抗鳞爆性能。
本发明的有益效果是：
本发明采用微差压传感器，微差压传感器通过扩氢槽孔壁上导出管和硅胶管联结，测出电解液中待测搪瓷用钢的析氢气微差压值，并转换为电信号，传送计算机。计算机通过设计的特定软件进行信号转换，将微差压传感器测量值转换为EN10209:2013标准的液位高度，以方便采用EN10209:2013标准评价搪瓷用钢的抗鳞爆性。
为实现微差压传感器测量，本发明设计了孔壁带有液体注入管和导出管的扩氢槽，注入管外圆直径为5mm，内圆直径为1mm；导出管外圆直径为5mm，内圆直径为0.5mm，用于标准的硅胶管联结微差压传感器。
本发明采用计算机数据处理和数显触摸屏结合，方便检测数据的即时检查和存储，并直观地显示析氢数量与时间变化关系。
附图说明
图1为本发明的基于微差压原理的搪瓷用钢抗鳞爆性检测装置的结构示意图；
图2为采用基于微差压原理的搪瓷用钢抗鳞爆性检测装置检测获得的液位高度与时间的曲线图。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
如图1所示，一种基于微差压原理的搪瓷用钢抗鳞爆性检测装置，由测试部分、电源部分、实验部分和待测钢铁材料试样等组成。
测试部分由控制柜1、计算机2、微差压传感器3、数显触摸屏4组成，电源为直流恒电流恒电压仪5。实验部分由硅胶管6、铂电极7、温度计8、橡胶塞9、析氢槽10、环氧树脂板固定夹11、扩氢槽13、橡胶塞14、氢扩散液体注入管15、氢扩散液体导出管16、紧固螺栓17构成。
测试部分的扩氢槽13孔壁设有氢扩散液体注入管15和氢扩散液体导出管16；氢扩散液体注入管15外圆直径为5mm，内圆直径为1mm；氢扩散液体导出管16外圆直径为5mm，内圆直径为0.5mm。析氢槽10和扩氢槽13分别位于待测钢铁试样12上下两侧；温度计8通过橡胶塞9放置在析氢槽10中；铂电极7穿过橡胶塞9置于析氢槽10中，铂电极7通过导线与直流恒电流恒电压仪5的正极相连；待测钢铁试样12放置于析氢槽10与扩氢槽13之间，通过环氧树脂板固定夹11和紧固螺栓17固定，用橡胶垫圈密封待测钢铁试样12；待测钢铁试样12通过导线与直流恒电流恒电压仪5的负极相连；扩氢槽13孔壁上注入管15采用橡胶塞14密封；扩氢槽13孔壁上氢扩散液体导出管16通过硅胶管6与微差压传感器3相连；微差压传感器3与计算机2相连，微差压传感器3和计算机2置于控制柜1内；数显触摸屏4位于控制柜1的上表层。
本发明的基于微差压原理的搪瓷用钢抗鳞爆性检测方法，具体步骤是：
(1)将待测钢铁试样12固定密封在析氢槽10和扩氢槽13之间，
(2)扩氢槽13内置满蒸馏水，无气泡；
(3)析氢槽10内置电解液，然后放入温度计8和铂电极7；
(4)开启计算机2，在数显触摸屏4上将扩氢槽13压力值归零处理，计算机2显示压力信号平稳时开始实验；
（5）用微差压传感器3测出待测钢铁试样12中的析氢气压差，转换成电信号传送至计算机2，计算机2将信号转换成采用EN10209:2013标准的液位高度评价方法，通过液位高度与时间关系曲线显示出析氢数量与时间变化关系；
(6)数显触摸屏4数显屏显示压力信号达最大值，即液位高度时间变化曲线呈直线关系（图2）时，停止实验数据记录和终止实验；
(7)对保存的实验数据进行处理，获得实验温度下的氢渗透TH时间，并采用EN10209:2013标准评价搪瓷用钢抗鳞爆性能。
本发明的方法可测试厚度0.1~10.0mm之间的搪瓷用钢板。

Claims (6)

1.一种基于微差压原理的搪瓷用钢抗鳞爆性检测装置，包括控制柜（1）、计算机（2）、微差压传感器（3）、数显触摸屏（4）、直流恒电流恒电压仪（5）、硅胶管（6）、铂电极（7）、温度计（8）、橡胶塞（9）、析氢槽（10）、环氧树脂板固定夹（11）、扩氢槽（13）、橡胶塞（14）、氢扩散液体注入管（15）、氢扩散液体导出管（16），其特征在于：所述析氢槽（10）和扩氢槽（13）分别设置在待测钢铁试样（12）上、下两侧；所述扩氢槽（13）孔壁设有氢扩散液体注入管（15）和氢扩散液体导出管（16）；温度计（8）通过橡胶塞（9）放置在析氢槽（10）中；铂电极（7）穿过橡胶塞（9）置于析氢槽（10）中，铂电极（7）通过导线与直流恒电流恒电压仪（5）的正极相连；待测钢铁试样（12）通过导线与直流恒电流恒电压仪（5）的负极相连；所述氢扩散液体导出管（16）通过硅胶管（6）连接微差压传感器（3）；微差压传感器（3）与计算机（2）相连，计算机（2）连接数显触摸屏（4）。
2.根据权利要求1所述的基于微差压原理的搪瓷用钢抗鳞爆性检测装置，其特征在于：所述微差压传感器3和计算机（2）置于控制柜1内；数显触摸屏（4）位于控制柜（1）的上表层。
3.根据权利要求1所述的基于微差压原理的搪瓷用钢抗鳞爆性检测装置，其特征在于：所述氢扩散液体注入管（15）外圆直径为5mm，内圆直径为1mm；氢扩散液体导出管（16）外圆直径为5mm，内圆直径为0.5mm。
4.根据权利要求1所述的基于微差压原理的搪瓷用钢抗鳞爆性检测装置，其特征在于：所述扩氢槽（13）孔壁与氢扩散液体注入管（15）之间通过橡胶塞（14）密封连接。
5.根据权利要求1所述的基于微差压原理的搪瓷用钢抗鳞爆性检测装置，其特征在于：所述待测钢铁试样（12）与析氢槽（10）和扩氢槽（13）之间通过环氧树脂板固定夹（11）和紧固螺栓（17）固定，并用橡胶垫圈密封。
6.一种应用权利要求1-5任一项所述的基于微差压原理的搪瓷用钢抗鳞爆性检测装置的检测方法，其特征在于，具体步骤是：
1)将待测钢铁试样（12）固定密封在析氢槽（10）和扩氢槽（13）之间，
2)扩氢槽（13）内置满蒸馏水，无气泡；
3)析氢槽（10）内置电解液，然后放入温度计（8）和铂电极（7）；
4)开启计算机（2），在数显触摸屏（4）上将扩氢槽（13）压力值归零处理，计算机（2）显示压力信号平稳时开始实验；
5）用微差压传感器（3）测出待测钢铁试样（12）中的析氢气压差，转换成电信号传送至计算机（2），计算机（2）将信号转换成采用EN10209:2013标准的液位高度评价方法，通过液位高度与时间关系曲线显示出析氢数量与时间变化关系；
6)数显触摸屏（4）数显屏显示压力信号达最大值，即液位高度时间变化曲线呈直线关系时，停止实验数据记录和终止实验；
7)对保存的实验数据进行处理，获得实验温度下的氢渗透TH时间，并采用EN10209:2013标准评价搪瓷用钢抗鳞爆性能。
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