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一、检测项目

1. 扩散氢含量测定（核心指标）

• 定义：测量焊接过程中熔入焊缝金属并可扩散的氢的含量，单位为 ml/100g（毫升每 100 克焊缝金属）。

• 检测方法：

• 利用气相色谱仪直接测定焊缝金属中的扩散氢含量，灵敏度更高，适用于低氢型焊条或高效检测。

• 焊接后立即将试样浸入温热甘油（约 50~60℃）中，密封收集扩散出的氢气，通过量气管测量体积。

• 甘油法（恒温收集法）：

• 气相色谱法：

2. 取样与制样

• 取样位置：从焊缝金属中截取代表性试样（如圆柱形或块状），避免熔合线及热影响区干扰。

• 试样处理：焊接后需在规定时间内（如 1~4 小时内）开始检测，防止氢扩散损失或残留。

3. 环境条件控制

• 温度：甘油法需控制甘油温度在 50~60℃（促进氢扩散），气相色谱法需控制试样加热温度（如 40~150℃）。

• 时间：甘油法收集时间通常为 24 小时（确保氢充分扩散），气相色谱法可通过加热加速扩散（如 1~2 小时）。

4. 空白与校准

• 空白试验：检测前需验证甘油或载气中无残留氢，避免背景干扰。

• 校准方法：使用已知氢含量的标准样品校准仪器（如气相色谱的外标法）。

二、检测标准

1. 国际标准

• ISO 3692:2017
  《焊接和相关工艺 焊缝金属中扩散氢的测定》

• 方法 A（甘油法）：传统恒温收集法，精度 ±10%，适用于氢含量≥5 ml/100g 的样品。

• 方法 B（气相色谱法）：高精度检测，适用于氢含量≤15 ml/100g 的低氢型焊接材料。

• 适用范围：所有熔化焊方法（如焊条电弧焊、气体保护焊等）的焊缝金属扩散氢检测。

• 方法分类：

• 通过标准：根据焊接材料类型（如焊条、焊丝）规定氢含量限值（如低氢型焊条要求≤5 ml/100g）。

2. 国内标准（中国）

• GB/T 3965-2020
  《焊接 焊缝及熔敷金属中扩散氢含量的测定》

• 替代旧版：代替 GB/T 3965-1995，等同采用 ISO 3692:2017，新增气相色谱法细节。

• 检测流程：明确试样尺寸（如直径 12mm、长度 40mm 的圆柱体）、收集装置（量气管或色谱仪）及结果计算方法。

• 应用场景：用于焊条、焊丝、焊剂等焊接材料的质量认证，以及压力容器、桥梁等重要结构的焊接工艺评定。

• NB/T 47014-2021
  《承压设备焊接工艺评定》

• 规定承压设备焊接时，需检测焊缝扩散氢含量，作为工艺评定的必要指标（如低氢焊接工艺要求氢含量≤10 ml/100g）。

3. 行业及其他标准

• ASTM E415-19
  《铁基合金焊缝金属中扩散氢含量测定的标准试验方法》（美国）

• 包含甘油法和气相色谱法，适用于碳钢、低合金钢等材料的焊接氢检测。

• AWS D1.1/D1.1M:2020
  《美国焊接协会钢结构焊接规范》

• 对高强度钢焊接提出扩散氢含量限制（如≤5 ml/100g），防止氢致裂纹。

• JIS Z3113:2016
  《焊接接头中扩散氢的测定方法》（日本）

• 等效 ISO 3692，适用于日本国内焊接材料的质量控制。

三、关键技术要求

1. 试样制备：

• 焊接后需快速冷却试样（如水冷），避免氢在室温下自然扩散损失，且需在 4 小时内 开始检测（甘油法）或 2 小时内（气相色谱法）。

2. 结果计算：

• 甘油法：根据收集的氢气体积、温度、压力换算为标准状态（0℃, 101.3kPa）下的体积，公式：$\text{扩散氢含量}=\frac{V\times 273.15}{(T+273.15)\times 101.3}\times \frac{1}{m}\times 100$
  （$V$：氢气体积，$T$：甘油温度，$m$：试样质量）

• 气相色谱法：直接根据峰面积与标准曲线计算氢含量，需扣除空白值。

3. 设备要求：

• 甘油法需使用带刻度的量气管（精度 ±0.1 ml），气相色谱法需配备热导检测器（TCD）和氢气专用色谱柱。

四、应用场景

• 焊接材料研发：验证焊条、焊丝的低氢性能（如 “低氢型” 焊条需满足≤5 ml/100g）。

• 重要结构焊接质量控制：如压力容器、核电设备、桥梁等，防止氢致裂纹导致的安全隐患。

• 工艺评定：焊接工艺认证时，需提供扩散氢检测报告，确保工艺符合标准要求（如 GB/T 3965、ISO 3692）。