Подтверждающий контроль занимает особое место в производстве нефтехимической продукции и потребительских товаров. Здесь очень важно правильно выбрать наиболее подходящий сплав или металл, и убедиться в отсутствии отклонений в составе материала (например, загрязнения тяжелыми металлами). Рентгенофлуоресцентный анализ (РФА) – простой и эффективный метод контроля для подтверждения правильности выбора металла или сплава.
Портативные ручные РФ-спектрометры требуют минимальной подготовки образца и мгновенно предоставляют результаты анализа. Идентификация сплава — одно из самых популярных приложений РФА — осуществляется за 1–2 секунды с помощью РФ-анализатора Vanta™.
Состав материала
Портативный РФ-анализатор способен количественно определить более 90% элементов периодической таблицы (включая магний и более тяжелые металлы). Диапазон измерений охватывает большинство элементов, используемых в промышленных сплавах. На Рис. 1 показаны типичные1 пределы обнаружения для основных легирующих элементов. Благодаря такой способности обнаружения, РФ-анализаторы позволяют выявить соответствия для алюминиевых сплавов, нержавеющих сталей, хроммолибденовых сталей, многих материалов труб и фланцев, меди и бронзы и других медных сплавов, припоев, титановых сплавов, инструментальных сталей и многих так называемых «суперсплавов» на базе никеля и кобальта.
Рис. 1: Типичные пределы обнаружения основных легирующих элементов1.
Портативный ручной РФ-анализатор не способен напрямую измерять элементы легче магния. Сюда относятся такие легирующие элементы, как литий, бериллий и углерод. Эти элементы могут иметь большое значение в некоторых приложениях, например:
- Литий в аэрокосмических алюминиевых сплавах
- Бериллий в некоторых медных сплавах
- Углерод в большинстве низколегированных сталей
Тем не менее, марки большинства этих сплавов идентифицируются на основе других содержащихся в них легирующих элементов. Однако, если вы хотите определить количество этих легких элементов, потребуются другие аналитические методы.
Состояние образца
Принцип работы РФ-анализатора можно вкратце изложить следующим образом: (1) Прибор излучает рентгеновские лучи; (2) X-лучи возвращаются на детектор; (3) Обработка данных с помощью сложных алгоритмов; (4) Идентификация марок (Рис. 2). РФА – это техника поверхностного измерения. В легких сплавах (например, алюминиевых) РФА может измерить только несколько сотен микрон образца. В таких металлах, как железо или медь, РФА измеряет менее сотни микрон в образце. Что касается плотных металлов (золото или свинец), РФА измеряет лишь первые десятки микрон. Это показывает, насколько важно, чтобы поверхность материала точно отражала его средний химический состав. Загрязненная поверхность (наличие краски, изоляционного материала, гальванического покрытия) может существенно исказить результаты анализа. Аналогичным образом, отходы при пескоструйной или дробеструйной обработке металлических поверхностей, опилки, или даже грязь могут негативно повлиять на подтверждающий анализ сплавов/металлов. Перед проведением РФ-анализа убедитесь, что ваш образец чистый.
Рис. 2: Этапы подтверждающего контроля сплавов методом РФА.
Портативные ручные РФ-анализаторы используют рентгеновскую трубку малой мощности. Поскольку мощность излучаемых и принимаемых рентгеновских лучей слабая, важно чтобы анализатор находился близко к образцу. В идеальном варианте, образец должен находиться в прямом контакте с лицевой панелью прибора. Это может быть затруднительно, если образец имеет сложную геометрическую форму. Однако, суженный профиль анализатора Vanta позволяет максимально близко приблизиться к криволинейному образцу (например, к фланцу, приваренному к трубе под углом 90 град.).
Температура поверхности образца
Физические свойства рентгеновских лучей практически не меняется при вариациях температуры . Более того, РФ-анализатор Vanta сконструирован для надежной работы вне зависимости от условий окружающей среды. Прибор превосходно работает в диапазоне температур от -10 °C до 50 °C без изменения его эксплуатационных характеристик.2
Анализаторы Vanta могут измерять образцы при температурах до 100 °C, без каких-либо модификаций. При более высоких температурах, проленовая пленка измерительного окна может повредиться. Компания Olympus предлагает специальную насадку для контроля горячих образцов. Эта насадка включает каптоновое окно (жесткую пленку из полиимида Kapton), которое позволяет измерять образцы до 315 °C.
Вывод
Рентгенофлуоресцентный анализ (РФА) – это высокоэффективный метод подтверждающего контроля сплавов и металлов. Простота в использовании приборов и широкие возможности РФА позволяют быстро и уверенно выполнять подтверждающий контроль материалов. РФА позволяет не просто избежать потери на производстве, а, что самое главное, предотвратить аварийные ситуации с тяжелыми последствиями (в том числе смерти) по причине неправильно выбранного материала.
[1] Пределы обнаружения зависят от продолжительности анализа, типа образца и комбинации интерферирующих элементов. Данные значения представлены в качестве ориентира и могут варьироваться в зависимости от образцов и условий теста.
[2] При наличии вентилятора (опция). Вентилятор имеет класс защиты IP56. Непрерывная работа при 33 °C без вентилятора.
