Устройство для определения количества газов в металлах и сплавах

 

Изобретение относится к устройствам для определения содержания газов в металлах и сплавах, может быть использовано для экспрессного определения содержания водорода и позволяет повысить точность определения количества газов в металлах и сплавах за счет введения в расширяющийся участок соединительной трубки газопроницаемой пористой металлической мембраны, стабилизирующей температуру вьщелившегося газа. Устройство состоит из вакуумной системы 1, предохранительной емкости 2, трехходового крана 3, накопительной емкости 4 с датчиком давления 5, электронного блока 6 измерения и управления , трубчатой нагревательной печи 7, реакционной емкости 8, соединительной трубки 9, имеющей расширенный участок 10, вплотную к стенкам с S которого введена газопроницаемая мем (Л брана 11 из материала, химически инертного по отношению к газам при комнатной температуре. 2 ил. 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (И) (51)4 G 0 1 N 7 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

1 (21) 3931893/3 1-26 (22) 23.05.85 (46) 15.10.86. Бюл. ¹- 38 (71) Днепропетровский ордена Трудо- вого Красного Знамени металлургический институт им. Л.И.Брежнева (72) В.И.Шаповалов, В.В.Трофименко, Н.В.Антипова и А.Б.Ильиных (53) 543.846(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 862051, кл. G 01 N 7/00, 1979. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЛИЧЕСТВА ГАЗОВ В МЕТАЛЛАХ И СПЛАВАХ (57) Изобретение относится к устройствам для определения содержания газов в металлах и сплавах, может быть использовано для экспрессного определения содержания водорода и позволяет повысить точность определения количества газов в металлах и сплавах за счет введения в расширяющийся участок соединительной трубки газопроницаемой пористой металлической мембраны, стабилизирующей температуру выделившегося газа. Устройство состоит из вакуумной системы 1, предохранительной емкости 2, трехходового крана 3, накопительной емкости 4 с датчиком давления 5, электронного блока 6 измерения и управления, трубчатой нагревательной печи 7, реакционной емкости 8, соединительной трубки 9, имеющей расширенный участок 10, вплотную к стенкам которого введена газопроницаемая мембрана !1 из материала, химически, инертного по отношению к газам при комнатной температуре. 2 ил. 1 табл.

1264044

Изобретение относится к устройствам для количественного определения содержания газов в металлах и сплавах и может быть использовано для экспрессного определения содержания водорода в стали.

Цель изобретения — повышение точности определения содержания газов в металлах и сплавах.

На фиг. 1 представлена схема уст- 10 ройства для определения количества газов в металлах и сплавах; на фиг ° 2 — расширяющийся участок стеклянной трубки, вплотную к стенкам которой введен газопроницаемая по- 15 ристая металлическая мембрана.

Устройство состоит из вакуумной системы 1, предохранительной емкоети 2, трехходового крана 3, накопительной емкости 4 с датчиком 5 дав- 20 ления, электронного блока 6 измерения и управления, трубчатой нагревательной печи 7, реакционной емкости 8, соединительной трубки 9, имеющей расширенный участок 10, вплотную к д5

Ътенкам которого введена газопроницаемая мембрана 11 из пористого материала, химически инертного по отношению к газам при комнатной температуре.

Устройство работает следующим образом.

Во время анализа образец помещался в реакционную емкость 8. С помощью многоходового крана 3 реакционная емкость соединялась с вакуумной системой. После вакуумирования реакционная емкость нагревается печью 7 и газы выделяющиеся из образца, поступают в накопительную емкость 4, где 41 давление его измеряется датчиком. 5.

При достижении давления в емкости 4, которое принимается критическим,реакционная емкость отсекается от накопительной многоходовым краном 3 и 45 производится откачка накопившегося газа вакуумным насосом 1. Затем накопительная емкость соединяется с реакционной и цикл дегазации повторяется. Однако, наличие газопроницае- 50 мой металлической мембраны,в нашем случае выполненной из никеля и помещенной в расширенную часть трубки, соединяющей реакционную ячейку с накопительной, позволяет заметно повы- 55 сить точность и надежность (повторяемость) измерений. Последнее видно из сравнения результатов измерений содержания водорода в образцах желе- за, стали и никеля, насыщенных водородом в одинаковых условиях, на предлагаемом устройстве и прототипе (см. таблицу).

Как показали специальные физико-, химические эксперименты, проведенные с использованием масс-спектрометра и других физических приборов, механизм воздействия пористой металлической мембраны на точность измерений довольно сложный. Оказалось, что без мембраны молекулы газа, отрываясь от поверхности анализируемого образца, сравнительно долго сохраняют высокую температуру, так как длина свободного пробега молекул в вакууме велика.

Степень понижения их температуры при движении из реакционной ячечки в измерительную является случайной функцией числа их столкновений со стенками устройства. В результате,попадающие в измерительную ячейку молекулы имеют среднюю температуру выше комнатной и заметно изменяющуюся от цикла к циклу. Этот не поддающийся учету фактор значительно снижает точность и повторяемость измерений. Газопроницаемая пористая металлическая мембрана значительно увеличивает число столкновений молекул с находящей- . ся при комнатной температуре внутрен)ней поверхностью устройства, что полностью стабилизирует температуру всех молекул газа, перемещающихся к измерительной ячейке и накапливающихся в ней. Последнее дает возможность стабилизировать измерения н повысить их точность.

Формула изобретения а

Устройство для определения количества газов в металлах и сплавах„ содержащее трубчатую печь, помещенную в нее реакционную емкость, накопи- . тельную емкость, соединительную трубку с трехходовым краном, подключенным к вакуумной системе, и датчики давления, отличающееся тем, что, с целью повышения точности определения, трубка имеет расши-, ренный участок и снабжена газопроницаемой мембраной из пористого металла, химически инертного по отношению к газам при комнатной температуре, причем мембрана размещена в расширенном участке вплотную к его стенкам.

1264044

Прототип

Анализируемый " материал

Введено во дорода, cwJ 10

Надежность из

Точность

Точность ад ость

Относительбсоютбсо- Отномерения, змеитель ения, Ж лютная, ccMM3 3/

100 r ая, ная, Х ная1

M3 /

t00 г

Никель (чистый) 94

Железо (чистое) 95

Сталь

40ХН

1, 17

1,53 94

1,7

1,35

Предлагаемое устройство

Концен трация водорода, см3 / !

00 r

32,0 31,58 0,42 1 31 98

31,56 0,44 1,38 98

31, 57 0,43 1,34 98

3157 043 134 98

31,58 0,42 1,31 98

190 1877 023 121 98

18,75 0,25 1,32 98

18 79 021 1,1 98

18,77 0,23 1,21 98

18, 76 0,24 1,26 98

170 1680 020 1,18 98

16,78 0,22 1,29 98

16,78 0,22 1,29 98

16, 79 0,21 1,23 98

16,78 0,22 1,29 98

Концен трация водорода, см /

100 г по прототипу

31,62 0,38 1,18

31,51 0,49 1,58

31,60 0,40 1,25

31,49 0,51 1,6

31,55 0,45 1,4

18,83 0,17 0,9

18,72 0,28 1,47 !

8,70 0,20 1,05

18 81 0,19 1,0

18,84 0,16 0,84

16,85 0,15 0,88

16,80 0,20

16,74 0,26

16,71 0,29

16 77 0,23

1264044

Составитель М. Серов

Редактор Н. Киштулинец Техред N.Õîäàíè÷ KoppeKTop M. Максимишинец

Заказ 5552/42 Тираж 778 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открьгтий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 .Произвоцственно-полиграфическое предприятие,г.ужгород,ул.Проектная, 4