解决方案 | 不锈钢测“碳”新方法

朗铎

2020/06/10 16:14

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引言

当今社会，不锈钢无处不在。它们以钢板、钢筋、钢条和管材等形式出现在人们的视野，可制造成各种可想象的材料和设备。其广泛用于化学和石化行业、发电、食品生产、建筑、运输等领域。目前市场上拥有超过 100 余种不同等级的不锈钢，尽管它们看上去都很相似，但是如何确保使用正确等级的不锈钢以达到预期目的呢？

不锈钢分析测试的必要性

质量控制（QC）和材料可靠性鉴别（PMI）仪器已成为保证稳定的材料检验流程必不可少的工具。这些仪器的使用有助于确保在正确的时间、正确的场合使用正确等级的不锈钢。错误的钢铁等级轻则会造成经济损失，重则会造成人员死亡。化工厂和石化行业的爆炸案例生动地警醒我们使用错误合金的危险性。因此，大多数行业都要求检验生产过程中使用的原材料来确保产品质量。

在其他物料验证方法中，工厂测试报告（MTR）有时也会用于产品验证。但在某些情况下，由于贴标签过程中的混淆，MTR 也可能不可靠或不正确。最佳方案是对 MTR 进行第二次测试以验证产品的可靠性。在检验的初始阶段就抓住这个问题 —— 使用元素分析方法 —— 避免了在经生产加工完成产值增加后，却发现最终产品检验不合格的问题，造成更大的损失。通常，这种情况所产生的结果只能是完全废弃该批次产品。

使用中的 Niton Apollo 分析仪，可在开始生产之前验证工厂测试报告（MTR）

进料检验时不可中断物料验证流程。主管和 QC 经理必须确保在整个生产过程中使用正确的物料。再次强调，最可靠的方法是进行元素分析——通常也是遵守法规的要求。测试过程中可能会一直跟踪零件、组件或设备，直到发货前进行最终验证。当客户收到产品时，通常会再次执行收货检验。因此，必须依照最终用户的需求进行检验。

最特别的是在关键测试流程中，产品验证将一直持续到实际装机现场。对于在验证流程之前已安装的设备（例如拥有 30 年历史的炼油厂），该流程甚至可能需要要求炼油厂暂停运行，以测试在安装时可能没有经过完整检验流程所涉及的物料。

测试设备面临的挑战

在过去，XRF （X射线荧光）和 OES （光发射光谱）都可用于物料验证。在早期的测试作业中，只有实验室配备了物料验证所需的各种仪器。然而，随着实验室技术的小型化，工艺过程中测试和现场测试已经成为现实。

碳（C）是一种重要的合金元素，常常被添加到不锈钢中以增加其硬度和强度。迄今为止，碳的分析一直是一个具有挑战性的工作。最流行的物料验证方法是采用手持式 X 射线荧光（XRF），但其无法检测碳含量。光学发射光谱法（OES）可以检测碳，但需要依托于大型笨重的推车，这也限制了其在棘手的环境中（梯子、狭小通道、沟渠、狭窄的空间等）的应用。

根据不锈钢的等级，碳当量要求在 0.005％至 1.2％之间。在某些不锈钢中，不允许碳含量过高，尤其是由于碳化物沉淀而可能威胁焊接性时。由于这些原因，碳含量的测定对于随时间推移全面验证等级和安全操作至关重要。

Niton Apollo 手持式 LIBS 分析仪

现在，我们成功推出新的工具可供专业人员进行物料检验。Thermo Scientific™Niton™Apollo™ 手持式 LIBS 分析仪利用激光诱导击穿光谱技术（LIBS）在生产过程中对物料进行检验。Niton Apollo 分析仪重量仅为 6.4 磅（2.9 千克），专门用于提供方便、便携式碳含量检测方案。在许多情况下，无需使用笨重的光学发射光谱（OES）推车。Niton Apollo 分析仪具有高效的激光和高纯度的氩气吹扫功能，可以确认或更新错误的 MTR 报告，消除与焊接操作时不兼容合金相关的风险，甚至可以区分相似等级的合金。

Niton Apollo 分析仪旨在提供出色的检测结果，可以测量 L 级不锈钢中的低碳含量，约为 100-300 ppm（百万分之一）。例如，这种极高的灵敏度使 Niton Apollo 分析仪能够区分 304L 钢中约为 300 ppm 或 ? 0.03％的碳含量与 304 级钢中约为 0.06％的碳含量。需要测试碳含量的其他示例包括 316 与 316L / 316H 之间和 317 与 317L 之间。直到最近，也只有大型笨重的 OES 分析仪才能够在现场定量不锈钢中的低碳含量。

结论

Niton Apollo 手持式 LIBS 分析仪可用于确定碳含量，满足制造行业的质量控制（QC）需求。它的手持式外形使用户能够在现场轻松地获得实验室质量级别的精密度和结果，保证物料检验顺利进行。这种先进设计的主要优势在于其卓越的准确性、可重复性和长期稳定性，使 Niton Apollo 分析仪成为不锈钢物料检验中必不可少的工具。