[發明專利]測量樣品中氫含量的系統和方法

有效

• 申請號: 201310218355.3
• 申請日: 2013-06-04
• 公開（公告）號: CN103454125B
• 公開（公告）日: 2017-10-13
• 發明（設計）人: C·N·克里斯蒂
• 申請（專利權）人: 波音公司
• 主分類號: G01N1/28
• 分類號: G01N1/28;G01N27/62
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司11245
• 代理人: 趙蓉民,張全信

技術領域

本申請涉及樣品中具體種類的含量的測量，并且更具體地，涉及高強度結構材料中氫含量的測量，諸如高強度鋼和鈦合金，以便評估氫脆化可能。

背景技術

結構飛機部件，諸如起落架，當在使用時受到顯著的應力。因此，結構飛機部件通常由高強度結構材料諸如高強度鋼和鈦合金構造。為了抑制環境腐蝕，高強度鋼通常電鍍有耐腐蝕涂層。典型的耐腐蝕涂層包括鈦-鎘涂層和鋅-鎳涂層。

早已知道氫擴散通過高強度結構材料，由此產生氫脆化(即，氫誘導的延展性降低，其致使材料比還沒有暴露于氫的材料相對更加脆弱)。已知，由于發生在電鍍陰極上的氫的逸出，用耐腐蝕涂層電鍍高強度結構材料的工藝顯著促成氫脆化。

因此，在使用前，高強度結構材料通常被評估氫脆化。例如，ASTM F326為用于電子測量由鎘電鍍工藝產生的氫脆化可能的標準測試方法。然而，ASTM F326標準測試方法不適于測量由鋅-鎳電鍍工藝產生的氫脆化可能。作為另一個例子，ASTM F519為用于機械測量由不同電鍍工藝產生的氫脆化可能的標準測試方法。然而，ASTM F519標準測試方法要求超過200小時，并且因此顯著增加了總體生產時間。

因此，本領域技術人員繼續在氫檢測的領域中努力研究和開發。

發明內容

根據本公開的一個方面，提供了測量方法，其可包括以下步驟：(1)提供室，(2)在室中抽真空，(3)將樣品放置到室中，(4)加熱樣品以從樣品中解吸目標種類，(5)使載氣通過室，該載氣與解吸的目標種類混合以形成混合物，和(6)分析該混合物。

有利地，室由鋁形成。有利地，真空處于至多10^-3托的壓力下。有利地，真空處于至多10^-6托的壓力下。有利地，該方法進一步包括將室暴露于紫外光的步驟。優選地，暴露步驟在抽吸步驟期間實施。有利地，抽吸步驟在放置步驟后實施。有利地，放置步驟包括將樣品從樣品引入室移動至所述室，和其中在移動步驟之前在樣品引入室上抽真空。有利地，加熱步驟包括加熱樣品至至少70℃的溫度。有利地，目標種類為氫。有利地，目標種類為可擴散氫。有利地，載氣包括氬。有利地，通過步驟在至少10^-2托的壓力下實施。有利地，分析步驟包括用質譜儀量化混合物中的目標種類。有利地，分析步驟包括確定混合物中目標種類的濃度。

根據本公開進一步的方面，提供了可包括以下步驟的測量方法：(1)提供室，(2)在室中抽真空，(3)將樣品放置到室中，(4)加熱樣品以從樣品中解吸氫，(5)使載氣通過室，載氣與氫混合以形成混合物，和(6)分析該混合物。有利地，金屬樣品的至少一部分被電鍍和化學處理中的至少一種。

還根據本公開的進一步的方面，提供了測量系統，其可包括：(1)熱解吸室，(2)與熱解吸室選擇性流體連通的真空泵，(3)接收在熱解吸室中的加熱元件，(4)與熱解吸室選擇性流體連通的載氣源，和(5)與熱解吸室選擇性流體連通的檢測器。

有利地，檢測器包括質譜儀。有利地，系統進一步包括熱解吸室中的樣品，其中加熱元件被設置以加熱樣品，以便從樣品中解吸氫，和其中載氣源被設置以供應載氣，以與解吸的氫混合，形成混合物，和其中檢測器被設置以分析該混合物。

用于檢測樣品中的氫含量(或樣品中其他目標種類的含量)的公開的系統和方法的其他實施方式將在以下的詳細描述、附圖和所附權利要求中變得顯而易見。

附圖說明

圖1是描述檢測樣品中氫含量的公開的系統的一個實施方式的示意圖；

圖2為描述檢測樣品中氫含量的公開的方法的一個實施方式的流程圖；和

圖3為描述檢測樣品中氫含量的公開的系統的可選實施方式的示意圖。

具體實施方式

公開的是檢測樣品的氫含量的系統和方法。樣品可為結構材料諸如高強度鋼或鈦合金的樣品。任選地，樣品可已經被化學處理或利用例如電鍍工藝電鍍有耐腐蝕涂層材料，諸如鈦-鎘涂層或鋅-鎳涂層。因此，可期望知道樣品內氫諸如可擴散氫的量，并因此知道樣品的氫脆化可能。

盡管在本文中涉及樣品中氫含量的檢測，但也考慮所公開的系統和方法可用于檢測樣品內的其他種類的存在和/或濃度。此外，盡管在本文中涉及氫脆化可能，但公開的系統和方法可用于針對多種原因檢測氫(或其他種類)的含量，不只是測定氫脆化可能。