Спектральный анализ в неразрушающем контроле (стр. 19 )

Масса комплекта, не более 35 кг.

Мобильный оптико-эмиссионный анализатор химического состава металлов Test-Master PRO

Мобильный оптико-эмиссионный анализатор химического состава металлов для анализов (на потоке) и в цеху.

Спектрометр, предназначенный для точного анализа, быстрой идентификации и сортировки образцов. Прибор полностью оптимизирован под непрерывную работу в тяжелых цеховых условиях и предлагает новые подходы к определению состава металлов и сплавов. Анализатор производится на заводе фирмы WAS AG в Германии.

Анализируемая продукция: листы, слитки, заготовки, пластины, трубы, прутки, электроды, болты, части различных конструкций, непосредственно большие конструкции без разрушения, образцы химико-аналитических лабораторий, мелкие детали, сложные для других анализаторов.

Основные преимущества брибора состоят в том, что он спроектирован специально для круглосуточной работы и 100% контроля в условиях металлургического производства. Характерна высокая точность анализа. Test master обладает мощным источником, что позволяет измерять даже неотбеленные чугуны. Система считывания работает под управлением DSP (Обработка цифрового сигнала). 14 CCD детекторов оснащены индивидуальными процессорами, что позволяет получать и обрабатывать данные за микросекунды в реальном режиме времени. Благодаря этому, анализатор имеет время проведения одного измерения до 2-х секунд.

Корпус Тest Master полностью герметичен, что особенно важно в тяжелых цеховых условиях. Специально разработанный герметичный теплообменник термостабилизирует внутренние системы прибора.

Оптическая схема стилоскопа СЛ-13

Стационарный стилоскоп с фотометрическим клином, предназначен для эмиссионного визуального качественного и полуколичественного анализа сталей, цветных металлов и сплавов.

Щель – 0,015мм. Режимы:

·  комбинированный разряд (низковольтная искра с дуговой затяжкой);

·  дуга переменного тока: фаза поджига – 60, 90, 1200;

·  низковольтная искра: С низкого контура – 20, 40, 60мкФ, L добавочное – 0,3; 10; 20; 40; 60 мкГн, число поджигающих импульсов за полупериод – 1, 2, 3. Можно получать униполярные разряды, т. е. с изменением в каждом периоде полярности направления.

Оптическая схема стилоскопа СЛУ

Щель – 0,01мм. Режимы:

·  дуга переменного тока;

·  низковольтная искра.

Рис. 45. Оптическая схема стилоскопа СЛУ

Эталоны

Точность спектрального анализа определяется качеством эталонов. Точность данного измерения можно теоретически сделать любой. Но если в эталонном образце содержание элемента зоны ошибочно, то результат будет все равно неправильным

Влияние третьего компонента.

Интенсивность спектральных линий определяемого компонента, кроме других причин, от изменения концентрации других примесей. Сплав элементов А и В. Если мы добавим третий компонент С, то Jа и Jв изменятся. Т. е. если А – основа, В – главная примесь, то добавление элемента С изменит Jв. Если содержание С велико, то происходит разбавление пробы и Jв становится меньше, а о содержании элемента С мы ничего не знаем.

Задачи спектрального анализа.

1.  Анализ сплавов в процессе плавки с целью получения сплава нужного состава.

2.  Анализ готовых сплавов с целью определения марки сплава (сортировки), либо точное определение его состава или определение содержания вредных примесей.

3.  Анализ готовых изделий.

4.  Контроль правильности применения сплавов при монтаже готовых изделий

5.  Анализ различного рода покрытий

6.  Иногда необходимо определять распределение примесей и включений в металле

Подготовка образцов.

В задачах, не требующих особой точности анализа, форма образца не играет большой роли. Дугу или искру можно зажечь либо между двумя кусками исследуемого металла, либо между образцом и электродом известного химсостава (противоэлектродом). В качестве противоэлектродов в стилоскопировании используются:

·  чистый уголь

·  медный

·  железный

При этом спектры эталонов должны сниматься с теми же электродами. Интенсивность линий зависит кроме прочих факторов и от формы электродов, иногда от характера термической и механической обработки электрода, т. к. при этом изменяется равновесная температура дуги. Если образцу не придают определенную форму, то на его поверхности должна быть зачищена площадка таких размеров, чтобы разряд не уходил за ее пределы (8 –10 мм). Влияние формы электродов наиболее сильно проявляется при использовании искрового разряда и малоимпедансной дуги. Надо также учитывать, что спектральный анализ дает правильный результат только для области, непосредственно прилегающей к поверхности электрода

Факторы – помехи.

1.  Электроискровой перенос – при контроле одного металла на медный электрод осаждаются его частицы. При переходе к другому металлу – это даст посторонние линии

2.  Обыскривание – соотношения интенсивностей гомологичной пары линий меняется в начальный период горения разряда. Это особенно заметно в первые секунды горения. Влияние прекращается через 30 сек. Причины – окислительно – восстановительные процессы на поверхности образца.

Рис. 46. Кривые обыскривания

Влияет также различная температура испарения различных элементов. Средство борьбы – контроль через некоторый промежуток времени, когда устанавливается стационарное равновесие.

Глава 6. проведение контроля

6.1. Подготовка изделий и стандартных электродов к анализу

1. Для проведения анализа с помощью стилоскопа на изделии (образце) выбирается по возможности плоский, гладкий участок и на нем зачищается площадка размером 2х2 см. Окалина, антикоррозионные покрытия, следы краски, всевозможные поверхностные загрязнения, а также поры, шлаковые включения, трещины, раковины, шероховатости и прочие пороки на поверхности анализируемого образца удаляются зачисткой абразивным кругом. Так как существует возможность загрязнения анализируемого изделия (образца) материалом круга, особенно при определении кремния и титана, окончательная обработка поверхности аналитической площадки производится напильником. Если изделие подвергалось обработке, вызвавшей изменение химического состава в поверхностном слое (химико-термическая обработка, травление и др.), то такой слой также обязательно снимается.

При работе с переносным стилоскопом на изделии готовится вторая площадка размером ~1 см на расстоянии 8 см от первой, служащая опорой для вольфрамовых контактов стилоскопа, с помощью которых производится присоединение анализируемого объекта к заземляющему проводу прибора. Зачистка опорной площадки ограничивается удалением загрязнений и окалины.

2. Масса анализируемого изделия во всех случаях должна быть не менее 50 г, иначе может произойти усиленное поступление пробы в плазму разряда, что приведет к преувеличенному представлению о содержании элементов в анализируемом изделии (образце).

Мелкие детали, стружка и прочие объекты малой массы допускаются к анализу при условии приготовления из них специальных образцов.

Сварочная проволока или проволока другого назначения собирается в пакеты, имеющие форму стержня длиной 40 - 50 мм. Такие пакеты приготовляются из каждой бухты (мотка) или катушки. Пакет закрепляется обвязкой из анализируемой проволоки или с помощью хомутов. Количество проволоки, входящей в пакет, определяется ее диаметром: так, при диаметре 1 - 1,5 мм берется пять отрезков проволоки, при диаметре 0,8 - 1 мм - семь и т. д.

Стружка прессуется в брикет диаметром порядка 15 мм при длине 50 мм. Брикеты готовятся на механических прессах различного типа или путем уплотнения в формах с помощью кувалды.

Для анализа сварочных электродов образцы приготовляются из наплавленного металла. Наплавка производится на пластины из малоуглеродистой стали (Сталь 20, Ст.2, Ст.3), предварительно проверенные стилоскопом на отсутствие легирующих элементов. Каждая наплавка выполняется одним электродом на отдельную пластину, толщина которой при диаметре электрода до 2 мм должна быть не менее 3 мм и при диаметре электрода свыше 2 мм - не менее 6 мм. Форма наплавки круглая в виде цилиндра, высота и основание которого не менее четырех диаметров проверяемого электрода. Анализ производится по верхней площадке. В каждой партии анализируется три электрода, взятых из разных пачек (замесов), вне зависимости от количества замесов, составляющих партию.

Чтобы избежать переноса вещества от предыдущей анализируемой пробы на последующую, инструмент, используемый для зачистки, должен очищаться после каждого его применения.

В соответствии с инструкциями по наблюдению за металлом котлов, трубопроводов и турбин обязательному спектральному анализу с помощью стилоскопа подлежат все вновь устанавливаемые детали энергетического оборудования, независимо от наличия сертификата, маркировки и предстоящего срока эксплуатации, предназначенные для работы при температуре выше 450 °С, а также все детали и материалы, которые по проекту должны быть выполнены из легированной стали.

6.2. Методика анализа

1. Качественный и полуколичественный спектральный анализ производится в соответствии с рисунками различных областей спектра.

На рисунках 4-26 графически изображены спектральные линии большинства элементов, определяемых в стали с применением медного постоянного электрода. К каждому рисунку приводятся спектроскопические оценки и соответствующие им процентные содержания определяемого элемента.

Спектральные линии, видимые в стилоскопе, различаются по яркости, степени размытости и расположению. Наиболее яркие спектральные линии на рисунках условно сделаны более широкими, менее яркие соответственно более узкими. Все линии на рисунках обозначены символом химических элементов перед общепринятой нумерацией групп. Например, V1 означает ванадий по группе "1".