快速測(cè)氫儀產(chǎn)品介紹

   鋁水測(cè)氫儀又叫鋁液測(cè)氫儀在爐前測(cè)量無(wú)需再外接電源、氣源，直接顯示每100克金屬含氫量；儀器具有自動(dòng)連續(xù)測(cè)氫、測(cè)溫功能。大屏幕液晶顯示器直接顯示氫含量；全中文式菜單提示操作；自動(dòng)存儲(chǔ)、打印測(cè)量結(jié)果

一、測(cè)氫儀介紹：

測(cè)氫儀可以準(zhǔn)確、迅速地測(cè)量鋁及鋁合金熔體中的氫。其工作原理采用“封閉回路循環(huán)法”符合Sievert定律（Alscan、egas測(cè)氫儀均嚴(yán)格按下述公式定義）：
KA――鋁合號(hào)修正系數(shù)，與合金成份有關(guān)，純鋁為1.00
pH2――封閉循環(huán)回路中的氫分壓（大氣壓）
KTS0－―不同溫度條件下，氫在鋁中的飽和溶解度，700℃時(shí)純鋁的飽和溶解度等于0.92ml/100g
注：測(cè)氫儀嚴(yán)格吻合上述公式，其KA、KT、S0參數(shù)均符合通用定義。
HDA-IV與ALSCAN用各自的探頭對(duì)同*槽試樣進(jìn)行對(duì)比測(cè)試顯示，
其誤差均在合理范圍內(nèi)（5%或±0.01ml/100g），我公司有現(xiàn)場(chǎng)視頻資料可為各位需要者提供。

二、測(cè)氫儀探頭介紹：

HDA-IV鋁液測(cè)氫儀配用HP－xxxx 系列測(cè)氫探頭，該系列同時(shí)可適用于ALSCNA測(cè)氫儀，HP－xxxx 系列測(cè)氫探頭為內(nèi)循環(huán)探頭，其使用壽命與ALSCAN測(cè)氫探頭相當(dāng)（詳見下表中的技術(shù)指標(biāo)），與外循環(huán)探頭（ELH系測(cè)氫儀配用的氧化鋁質(zhì)測(cè)氫探頭）相比具有下述特點(diǎn)：

內(nèi)循環(huán)探頭可確保無(wú)“泄漏”，其測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確、真實(shí)?，F(xiàn)有的外循環(huán)探頭普遍存在“泄漏”（現(xiàn)有技術(shù)無(wú)法克服）問題＊，其測(cè)量結(jié)果會(huì)偏低。

由于其工作原理的不同，內(nèi)循環(huán)探頭的“衰減失效”效應(yīng)，明顯優(yōu)于外循環(huán)探頭，因此其使用壽命長(zhǎng)于現(xiàn)有的外循環(huán)探頭。

內(nèi)循環(huán)探頭不受熔體流速、探頭插入角度的影響，因此測(cè)量準(zhǔn)確度更高，操作更方便。

內(nèi)循環(huán)探頭采樣頭（在鋁熔體中的部份）與不銹鋼毛細(xì)管的連接采用一體化無(wú)縫連接，可耐高溫（800℃），而現(xiàn)有外循環(huán)探頭用環(huán)氧樹脂進(jìn)行封接（zui高可耐200℃）。因此，在惡劣的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境下外循環(huán)探頭容易泄漏失效。

外循環(huán)探頭在測(cè)量過程中（吹洗狀態(tài)下）熔體易飛濺，對(duì)人和儀器造成安全傷害。

探頭的接口分別與儀器上的探頭出、入口接頭相接。探頭的下部為多孔陶瓷體。探頭固定在支架上后，保持陶瓷體底部距鋁液表面1厘米左右預(yù)熱約5分鐘。

打開儀器的吹洗開關(guān)，將探頭插入熔體中（zui大傾角允許45度），多孔陶瓷體頂部在鋁熔體中的zui低淹沒深度3厘米（建議3－5厘米），但不允許超過陶瓷涂層高度。注意：將探頭插入熔體的同時(shí)要打開儀器的吹洗開關(guān)！

關(guān)閉吹洗開關(guān)，即可進(jìn)行測(cè)量。凡是測(cè)量正常的數(shù)據(jù)均應(yīng)符合漸近線樣式（HDA－Ⅳ型有圖形顯示）。測(cè)量完成后，從熔體中取出探頭的同時(shí)也要打開儀器的吹洗開關(guān)

注意事項(xiàng)：

凡是探頭插入熔體后的*個(gè)測(cè)量數(shù)據(jù)，強(qiáng)烈建議不采信（特別是新探頭，建議在300秒左右終止測(cè)量）。

無(wú)論在流槽還是在坩鍋中測(cè)量，探頭不能觸底，不能碰壁，否則會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)偏低。

三、鋁熔體在線式測(cè)氫儀準(zhǔn)確性問題的研究

摘要本文以實(shí)證方式對(duì)目前國(guó)內(nèi)已廣泛使用的鋁熔體在線式測(cè)氫儀的準(zhǔn)確性問題進(jìn)行了研究。其一，對(duì)符合西華特定律（??＝KS??）的測(cè)氫儀，如ALSCAN、HDA-IV、ELH-IV測(cè)氫儀，進(jìn)行了標(biāo)氣驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)ELH-IV測(cè)氫儀與ALSCAN、HDA-IV測(cè)氫儀對(duì)西華特定律中S值的取值有較大差異；對(duì)儀器的標(biāo)準(zhǔn)曲線覆蓋范圍進(jìn)行了討論。其二，在數(shù)家工廠現(xiàn)場(chǎng)安排了HDA-IV與ALSCAN測(cè)氫儀的對(duì)比測(cè)試并對(duì)大量ALSCAN測(cè)氫儀測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)ALSCAN新老儀器之間的測(cè)量數(shù)據(jù)曲線有較大差異，證明了“老泵”ALSCAN測(cè)氫儀有污染源問題而導(dǎo)致測(cè)量值偏高。其三，對(duì)測(cè)氫探頭進(jìn)行了必要的評(píng)價(jià)。目前，鋁及鋁合金液態(tài)測(cè)氫儀在變形鋁合金和鑄造鋁合金行業(yè)得到了越來越多的使用。企業(yè)、研究院所發(fā)布的各種工藝條件下鋁及鋁合金熔體氫含量測(cè)量結(jié)果的可信度如何，不同企業(yè)、不同測(cè)氫儀之間的測(cè)量數(shù)據(jù)是否可比，是必須搞清楚的問題。既然大部份的儀器都宣稱其設(shè)計(jì)原理符合西華特定律，比如ALSCAN、Notorp（日本TYK公司儀器，濃差電池法）等。那么，這些儀器對(duì)同一試樣的測(cè)量結(jié)果應(yīng)該基本一致或有合理的誤差解釋。目前，人們已知的事實(shí)是不同制造商的測(cè)氫儀對(duì)同一試樣的測(cè)量結(jié)果通常并不一致。本文目的是在經(jīng)典理論框架下用實(shí)證的方式對(duì)國(guó)內(nèi)用戶較多的在線式測(cè)氫儀和測(cè)氫探頭進(jìn)行比較，力求找出它們之間的誤差根源。
鋁熔體在線式測(cè)氫儀準(zhǔn)確性問題的研究測(cè)氫探頭和測(cè)氫儀是一個(gè)有機(jī)的整體，采樣迅速、準(zhǔn)確、無(wú)泄漏、適合現(xiàn)場(chǎng)高溫工作環(huán)境的探頭，是測(cè)氫儀取得準(zhǔn)確數(shù)據(jù)的必要條件。
現(xiàn)有的IT技術(shù)水平完做到將測(cè)氫儀在實(shí)際測(cè)量過程中的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示、記錄并存貯，待測(cè)量結(jié)束后用相應(yīng)的上位機(jī)軟件對(duì)各種實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行全自動(dòng)的圖形曲線分析。比照各種圖形曲線，根據(jù)西華特定律的平衡測(cè)量原理，基本上可以判斷出測(cè)量結(jié)果的真?zhèn)??？傊?，基于西華特（Sievert）定律設(shè)計(jì)的測(cè)氫儀，對(duì)同一試樣的測(cè)量應(yīng)取得相同或誤差可接受的結(jié)果[1]。
西華特定律中K、S值的取值和儀器標(biāo)準(zhǔn)曲線覆蓋范圍，西華特（Sievert）定律可描述為雙原子氣體（H2）在金屬（鋁熔體）中的平衡溶解度（氫含量）正比于其分壓（氫分壓）的平方根。
 
[]2pHKSH=―――――――――――2.1
式中：[H] ――鋁熔體的氫含量（ml/100g）
pH2 ――鋁熔體上方的氫分壓（atm）
K――鋁合金修正系數(shù)
S――一個(gè)純氫大氣壓下純鋁各溫度下的飽和溶解度（ml/100g）
從（2.1）式中得知：只要我們統(tǒng)一定義了K、S值，同時(shí)測(cè)準(zhǔn)平衡氫分壓PH2值，即可求得鋁熔體氫含量。
儀對(duì)K、S值的定義
ALSCAN、HDA測(cè)氫儀在其操作手冊(cè)中均明確給出了K、S計(jì)算公式[2] [4]，同時(shí)EGAS測(cè)氫儀[3]、《鋁合金及其加工手冊(cè)》[5]、《YS/T 600-2009 鋁及鋁合金液態(tài)測(cè)氫方法閉路循環(huán)法》[6]中也給出了另一種K、S值計(jì)算公式。
鋁合金液態(tài)測(cè)氫方法閉路循法
ELH－IV測(cè)氫儀在其操作手冊(cè)[7]中給出了K值的計(jì)算公式，與EGAS的一致，但未給出S值的計(jì)算公式。筆者在用戶工
度下的“百分?jǐn)?shù)，氫含量”，就很容易依據(jù)2.1式計(jì)算出K值（照片中的系數(shù)）為1時(shí)的S值。照片中700℃和730℃下的S值分別為1.21和1.51。
2S值公式和表2.1中S與鋁液溫度的關(guān)系一起作圖（圖2.2），將K值公式與合金成份的關(guān)系作圖（圖2.3）：
從圖2.2和圖2.3中可以得出下述結(jié)論：
SCAN、EGAS、HDA三種測(cè)氫儀S值定義是一致的，兩個(gè)不同的計(jì)算公式只是數(shù)學(xué)意義上的近似表達(dá)式。而ELH－Ⅳ測(cè)氫儀的程序采用了明顯不同的計(jì)算方法，同一溫度下的S值比其它儀器高出30%～35%,也就是說，儀器的測(cè)量值偏高30%～35%!
SCAN、EGAS、HDA、ELH－IV四種測(cè)氫儀在K值的計(jì)算上差別不大，特別是在絕大部份標(biāo)準(zhǔn)牌號(hào)鋁合金成份范圍內(nèi)，其誤差均不超過5%。

測(cè)氫儀標(biāo)準(zhǔn)曲線的覆蓋范圍

*，每一種分析測(cè)試儀器，其標(biāo)準(zhǔn)曲線在測(cè)量量程內(nèi)的準(zhǔn)確性直接關(guān)系到實(shí)際測(cè)量過程中測(cè)量結(jié)果的度。對(duì)于液態(tài)鋁及鋁合金測(cè)氫儀而言，究竟應(yīng)建立怎樣的標(biāo)準(zhǔn)曲線才能滿足生產(chǎn)實(shí)際的需要呢？筆者認(rèn)為，在K值為1，溫度為700℃條件下，其標(biāo)準(zhǔn)曲線覆蓋的上限范圍應(yīng)達(dá)到0.60（ml/100g）以上。這是因?yàn)樵谏a(chǎn)實(shí)踐過程中某些氫含量數(shù)據(jù)達(dá)到了0.50（ml/100g）以上，根據(jù)公式2.6，我們?nèi)菀子?jì)算出上述氫含量值對(duì)應(yīng)的氫標(biāo)樣含量：
氫標(biāo)樣含量（百分?jǐn)?shù)）=----------------------------2.6
0.60（ml/100g）對(duì)應(yīng)的氫標(biāo)樣含量（百分?jǐn)?shù)）為42.5%。
0.50（ml/100g）對(duì)應(yīng)的氫標(biāo)樣含量（百分?jǐn)?shù)）為29.5%。
因此筆者建議，測(cè)氫儀在進(jìn)行標(biāo)定時(shí)其zui大量級(jí)氫標(biāo)樣應(yīng)該是氮中含氫40%以上。
根據(jù)ALSCAN測(cè)氫儀操作手冊(cè)，標(biāo)定曲線時(shí)用的是純氮、氬氣（相當(dāng)于約12%的氫標(biāo)樣），氦氣（相當(dāng)于約80%的氫標(biāo)樣），進(jìn)行三點(diǎn)兩段式線性標(biāo)定。HDA－Ⅳ測(cè)氫儀標(biāo)定曲線時(shí)用的是純氮、約20%的氫標(biāo)樣，約80%的氫標(biāo)樣，同樣進(jìn)行三點(diǎn)兩段式線性標(biāo)定，這樣的標(biāo)準(zhǔn)曲線其氫含量上限覆蓋值已達(dá)到0.9（ml/100g）以上。值得指出的是：雖然ALSCAN和HDA－Ⅳ測(cè)氫儀的標(biāo)準(zhǔn)曲線覆蓋范圍很寬，但它們除標(biāo)定點(diǎn)以外的標(biāo)樣線性符合性仍然較好。表2.2是HDA－Ⅳ測(cè)氫儀的標(biāo)樣實(shí)測(cè)驗(yàn)證表，表2.3是ALSCAN測(cè)氫儀操作手冊(cè)中給出的標(biāo)樣驗(yàn)證表。
根據(jù)ELH－IV測(cè)氫儀操作手冊(cè)[7]和中國(guó)有色金屬行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《YST 685-2009 鋁及鋁合金液態(tài)測(cè)氫儀》[8]，ELH－IV測(cè)氫儀用純氮和一種量級(jí)的氫標(biāo)樣進(jìn)行曲線標(biāo)定（ELH－IV測(cè)氫儀操作手冊(cè)中的示例是2%），也就是說其標(biāo)準(zhǔn)曲線是兩點(diǎn)一段式線性標(biāo)定。除非ELH－IV能證明在對(duì)1%－40%氫標(biāo)樣的線性符合，否則，其在全量程范圍內(nèi)的精度就值得商榷，同時(shí)《YST 685-2009 鋁及鋁合金液態(tài)測(cè)氫儀》標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定：儀器標(biāo)氣驗(yàn)證時(shí)的zui大取值是9%氫標(biāo)樣（相當(dāng)于氫含量0.276 ml/100g），根據(jù)前述對(duì)標(biāo)準(zhǔn)曲線氫含量上限覆蓋范圍的討論，這顯然是不夠的。
IV與ALSCAAN測(cè)氫儀在各種條件下的對(duì)
杰鋁業(yè)技術(shù)司使用的A有限公司HALSCAN測(cè)氫儀DA－IV測(cè)氫進(jìn)行了下述儀與現(xiàn)
HDA－IV與ALSCAN標(biāo)樣串聯(lián)測(cè)試驗(yàn)證
HDA－IV與ALSCAN在鋁液中串聯(lián)實(shí)測(cè)
HDA－IV與A行對(duì)比測(cè)試LSCAN用各自的探頭對(duì)同一
HDA－IV與ALSCAN標(biāo)樣串聯(lián)測(cè)試驗(yàn)證
試驗(yàn)方樣，其目的樣相符（圖法為兩臺(tái)儀在于驗(yàn)證兩3.1）。器串聯(lián)共用臺(tái)儀器的測(cè)同一個(gè)被測(cè)試數(shù)據(jù)是否標(biāo)與標(biāo)
試驗(yàn)表樣符合較好其標(biāo)準(zhǔn)值對(duì)量水平具有明：HDA－I。注意：選生產(chǎn)實(shí)踐中一定的代表V與ALSCAN擇9.46%和鋁熔體在線性，標(biāo)樣值測(cè)氫儀與被2.2%標(biāo)樣是除氣前后的也遠(yuǎn)離標(biāo)定點(diǎn)測(cè)標(biāo)由于氫含。
3.2. HDDA－IV與ALLSCAN在鋁液中串聯(lián)實(shí)
試驗(yàn)方流槽鋁液中下是否同步法為兩臺(tái)儀。其目的在同量顯示（器串聯(lián)共用于考察兩臺(tái)圖3.2）一個(gè)探頭，儀器在實(shí)測(cè)插入狀態(tài)
在圖示步同量顯示程序計(jì)算方示值達(dá)0.3測(cè)量范圍內(nèi)，說明HDA法與ALSCAN34ml/100g的HDA－IV與－IV測(cè)氫儀N的一致。此范圍內(nèi)也能ALSCAN能做的傳感器精外，我們?cè)谧龅酵酵酵群蛯?shí)驗(yàn)。