[發明專利]鋁合金熔體氫分壓惰性氣體循環在線連續檢測裝置及其檢測方法

有效

• 申請號: 202010137280.6
• 申請日: 2020-03-02
• 公開（公告）號: CN111289405B
• 公開（公告）日: 2022-07-01
• 發明（設計）人: 李大勇;陳浩;張艷輝
• 申請（專利權）人: 哈爾濱理工大學
• 主分類號: G01N7/14
• 分類號: G01N7/14;G01N33/2025
• 代理公司: 哈爾濱市偉晨專利代理事務所(普通合伙) 23209
• 代理人: 韓立巖

1.一種鋁合金熔體氫分壓惰性氣體循環在線連續檢測裝置，其特征在于：所述鋁合金熔體氫分壓惰性氣體循環在線連續檢測裝置包括惰性氣體瓶（1）、氣體凈化器（2）、第一電磁閥（3）、穩壓閥（4）、檢測流量調節閥（5）、第二電磁閥（6）、沖洗流量調節閥（7）、流量計（8）、取樣器（9）、第三電磁閥（10）、氣體恒溫單元（11）、入口流量計（12）、循環泵（13）、熱導型氫濃度傳感器（14）、氣缸（15）、電動推桿（16）、壓力傳感器（17）、第四電磁閥（18）、溫度傳感器（19）、熔體溫度傳感器（20）、第一接口模塊（21）、第二接口模塊（22）、第三接口模塊（23）和計算機（24），氣缸（15）包括腔體和活塞，電動推桿（16）與氣缸（15）的活塞端固定連接，氣缸（15）的腔體分別與壓力傳感器（17）、熱導型氫濃度傳感器（14）出氣口、流量計（8）進氣口、穩壓閥（4）的出氣口、溫度傳感器（19）通過管路連通，熱導型氫濃度傳感器（14）的進氣口與循環泵（13）出氣口相連，流量計（8）與取樣器（9）連通，第三電磁閥（10）與流量計（8）并連安裝于取樣器（9）與壓力傳感器（17）和氣缸（15）腔體連通的管路上，穩壓閥（4）與壓力傳感器（17）連通，在穩壓閥（4）與壓力傳感器（17）連通的管路上安裝有流量調節閥和第二電磁閥（6），檢測流量調節閥（5）與沖洗流量調節閥（7）及第二電磁閥（6）并聯，循環泵（13）進氣口與取樣器（9）通過連接管連通，循環泵（13）進氣口與取樣器（9）連通的連接管上安裝有入口流量計（12）和氣體恒溫單元（11），溫度傳感器（19）、壓力傳感器（17）、熱導型氫濃度傳感器（14）、熔體溫度傳感器（20）的輸出信號和電動推桿（16）、循環泵（13）、第一電磁閥（3）、第二電磁閥（6）、第三電磁閥（10）和第四電磁閥（18）的控制信號分別經第一接口模塊（21）和第二接口模塊（22）與第三接口模塊（23）及計算機（24）相連，第四電磁閥（18）與氣缸（15）的腔體連接，第一電磁閥（3）和氣體凈化器（2）安裝在惰性氣體瓶（1）和穩壓閥（4）連接的管路上。

2.一種鋁合金熔體氫分壓惰性氣體循環在線連續檢測方法，其特征在于：包括以下步驟：

步驟一：惰性氣體沖洗，計算機(24)通過第三接口（23）和第二接口模塊（22）向惰性氣體循環回路中的第一電磁閥（3）、第二電磁閥（6）、電動推桿（6）、第三電磁閥（10）、第四電磁閥（18）和循環泵（13）發出指令，第一電磁閥（3）、第二電磁閥（6）、第三電磁閥（10）、第四電磁閥（18）打開，電動推桿（6）伸出，循環泵（13）啟動，電動推桿（16）驅動氣缸（15）活塞端，使氣缸（15）腔體至最小容積，取樣器（9）浸入被測熔體，壓力傳感器（17）輸出顯示達到3.5kPa時取樣器（9）停止下潛，惰性氣體對氣體循環回路實施沖洗，壓力傳感器（17）、溫度傳感器（19）、熔體溫度傳感器（20）和熱導型氫濃度傳感器（14）通過第一接口模塊（21）和第三接口（23）向計算機（24）發送數據，熱導型氫濃度傳感器（14）監測數據達到7mV時結束沖洗；

步驟二：首次檢測熔體氫分壓，關閉第一電磁閥（3）、第二電磁閥（6）、電動推桿（16）、第三電磁閥（10）和第四電磁閥（18），啟動循環泵（13），惰性氣體開始在循環回路中循環，當熔體中氣體氫分壓與循環回路氣體氫分壓相等時擴散結束，將此時熱導型氫濃度傳感器（14）測得的氫濃度轉換為氫分壓1.42kPa即為被測熔體的氫分壓，代入西華特定律可算得熔體氫含量為0.310mL/100gAl，其間實時監測回路壓力變化，低于標準氣壓時，打開第一電磁閥（3），通過檢測流量調節閥（5）向循環回路補充惰性氣體，高于標準氣壓時，啟動電動推桿（16）驅動氣缸（15）增容以降低循環回路氣壓；

步驟三：判定擴散平衡后被測熔體氫分壓變化走向，首次檢測結束后，在保持氣體循環繼續進行的情況下，對熔體實施超聲除氣處理，熱導型氫濃度傳感器（14）監測數據維持不變，可判定熔體氫分壓已經下降，此時熔體中的氫已無力繼續向循環氣體擴散，需要立即降低循環氣體的氫濃度，以開始新的擴散過程，另一實驗是，首次檢測結束后，在保持循環繼續進行的情況下，利用潮濕工具反復攪動熔體使其氫分壓增加，熱導型氫濃度傳感器（14）輸出數據繼續上升，可判定熔體氫分壓繼續增加，熔體中的氫可繼續向循環氣體擴散，無需降低循環氣體氫濃度亦可接續測氫；

步驟四：調節循環回路氣體氫濃度使其氫分壓低于熔體氫分壓，根據對上述超聲除氫后熔體氫分壓變化走向的判斷，啟動電動推桿（16）驅動氣缸（15）適度增大容積，同時打開循環回路中惰性氣體瓶（1）出氣口的第一電磁閥（3），使純惰性氣體經穩壓閥（4）、檢測流量調節閥（5）和流量計（8）進入循環回路，對循環回路實施補氣稀釋，當循環回路氣體壓力達到標準氣壓時，關閉第一電磁閥（3）停止補氣；通過熱導型氫濃度傳感器（14）監測循環回路氣體氫濃度的變化，新循環開始后氫濃度先降至1.35%而后升至1.40%，說明循環氣體稀釋到位，可繼續循環直至達到擴散平衡測得熔體氫分壓,本次實驗結果為繼續循環30秒鐘達到平衡，測得氫分壓為1.42kPa。