高寒地区集装格式氩中二氧化碳混合均匀性研究

关 峰

（中国石油大庆石化公司开发限公司，黑龙江大庆163714）

氩气—二氧化碳混合气是焊接的理想保护气，由于二氧化碳属于高压液化气体，极易因温度变化造成液化现象，文中主要研究高寒地区氩气—二氧化碳混合气的的混合均匀性，高寒地区（以黑龙江大庆为例，冬季室外最低温度为-30℃左右）平均气温低，室内外温差大，受运输环境条件的制约，能否保证焊接混合气的均匀浓度一直是气体行业难题，运输过程中易形成二氧化碳液化问题，导致混合气成分不均匀，影响用户使用［1～3］。

1 对集装格中氩中二氧化碳物质均匀性的研究

均匀性是混合气的基本要求，为了验证混合气的均匀性，使用的方法包括静止混匀实验和放压实验［4］。

运用新配制的浓度接近20%氩中二氧化碳的气体标准物质对4组（格号为1#、2#、3#、4#）集装格充装的混合气进行化验分析定值［5］。氩中二氧化碳混合气的气相色谱分析条件见表1。

表1 分析仪数据

2.1 静止混匀实验

依据《GB/T 15000.3-2008标准样品工作导则（3）标准样品定值的一般原则和统计方法》，用t检验对静止混匀实验进行评价［6～8］。

以x代表混合气配制后放置时间，以y代表混合气实际测量值，拟合成1条直线Yˉ=b0+b1Xˉ，则有斜率：

截距：

直线的标准偏差：

斜率的不确定度：

自由度为n-2，

根据上述公式得出均匀性的实验结果见表2。

表2 CO2/Ar混合气混匀实验结果

使新配制的氩中二氧化碳混合气静止60 min后，分不同时段分析的数据可以看出每个集装格配制出的混合气呈现出良好的混合均匀性，表明该混合气均匀性良好［9,10］。

2.2 放压实验

对其中1只集装格进行放压实验，观察其随压力降低量值是否发生变化。实验采用F检验法分析其数据变化。假设抽取m个样品，采用气相色谱法，在相同条件下得m组等精度测量数据如下：

则组间差方和：

组内差方和：

记v1=m-1（组间自由度），

v2=m(n-1)=N-m（组内自由度），

则不同压力值测量结果的均方为：

同一压力值测量结果的均方为：

作统计量F：

判定依据：

若F＜Fα，则认为组内与组间无明显差异，样品是均匀的；

若F≥Fα，则怀疑各组间有系统差异，即样品之间存在差异。均匀性检验评价结果见表3。

表3 氩中二氧化碳混合气放压实验结果/10-2

3 结论

从以上对20×10-2氩中二氧化碳混合气的综合评价，通过静态混匀试验及放压试验得到结论：2项测试氩中二氧化碳气混合均匀程度，证明氩中二氧化碳气混合均匀性良好，为高寒地区氩中二氧化碳气体的配制、检验提供参考依据。