Анализаторы металлов и сплавов: классификация и преимущества
Анализатор металла – современный прибор, позволяющий без разрушения черного или цветного металла определять его структурный состав и марку. Сегодня потребность в подобном оборудовании существует в различных областях промышленного производства, но в первую очередь в металлургической отрасли и на машиностроительных заводах.
Проведение химического анализа представленных на испытания образцов является основой для последующей выдачи заключений о качестве используемых материалов и созданных на их основе изделий и их соответствию нормативным требованиям. С учетом широкого спектра возможных исследований, перед приобретением анализатора необходимо ознакомиться с характеристиками и возможностями устройства, чтобы обеспечить его соответствие будущей области применения.
Классификация анализаторов
Все существующие анализаторы металла принято классифицировать по двум основным критериям: конструкции и принципам действия. В первом случае речь идет о стационарных и портативных моделях. Последний тип анализаторов отличается компактностью, поэтому может перемещаться, например, для организации выездных исследований химического состава металла. Принципы работы подобных устройств могут быть: оптико-эмиссионные, лазерные, рентгенофлуоресцентные. Каждый из них целесообразно рассмотреть более подробно.
Оптико-эмиссионные анализаторы
В основе функционирования устройств данного типа лежит получение спектра с дальнейшим определением длины и интенсивности световых волн. Анализ металлов с использованием подобного спектрометра осуществляется следующим образом:
- посредством электрической энергии высокой мощности происходит нагрев исследуемого образца;
- после возбуждения ионы и атомы металла вызывают возникновение термоэлектронной эмиссии с одновременной флуоресценцией;
- монохроматором происходит улавливание световых волн с определением через их длину наличие тех или иных химических компонентов, а интенсивность света отражает их концентрацию;
- получаемые в процессе исследования данные выводятся на дисплей оборудования для персонала.
Диапазон измерений
Для моделей оптико-эмиссионного типа характерно наличие воздушной или аргоновой рабочей среды. Соответственно в их работе используется дуговой или искровой электрический заряд. На рынке достаточно моделей, обладающих сменными насадками, позволяющих использовать оба варианта, но в любом случае оптические способы анализа демонстрируют высокую точность результатов при работе:
- с инструментальными сталями и сталями с низким уровнем легирования;
- с широким спектром нержавеющих сталей;
- с низкоуглеродистыми ферритными сталями;
- со сплавами алюминия и других металлов.
Основные преимущества
Рентгенофлуоресцентные анализаторы
Конструктивно устройства данного типа строятся вокруг рентгеновской трубки и детектора, с подключением к ним средства управления и регистрации данных, получаемых в процессе исследования. На сегодняшний день при проведении анализа металлов в промышленности наибольшее распространение получила энергодисперсионная рентгенофлуоресцентная методика, предусматривающая следующий принцип и порядок выполнения работ:
- инициируемое рентгеновской трубкой излучение попадает на исследуемый материал, активируя ионизацию внутренних оболочек на атомарном уровне;
- электроны в процессе начинающихся переходов выпускают фотоны, энергия которых имеет определенные значения в зависимости от конкретного химического элемента;
- датчик проводит накопление фотоэлектронов с последующим измерением их интенсивности и установления доли элементов в исследуемом образце.
Используемое при этом программное обеспечение изначально задает параметры оценки, а в конце исследования выводит информацию о выявленных элементах и их концентрации в структуре образца. Формирование итоговых выводов программой осуществляется на базе градуированных данных о сплавах металлов с учетом применяемых переменных коэффициентов, выбираемых в соответствии с используемыми рабочими режимами. Все данные, как эталонные, так и фактически полученные в процессе исследования, остаются в памяти анализатора с возможностью вывода на печать.
Диапазон измерений
Применение рентгенофлуоресцентных технологий позволяет определять содержание 45 химических элементов в составе сплавов. Вместе этим слабым местом анализаторов данного типа является неспособность распознавать наиболее легкие их элементов, имеющих в периодической таблице порядковые номера до 11 включительно.
Основные преимущества
Оборудование данного типа с одинаковой эффективностью может проводить анализ не только металлических образцов, но и неметаллических изделий, обеспечивая получение точных данных о структуре соединения без разрушения исследуемого материала. Проведение исследований допускается без предварительной подготовки образцов, вполне достаточно удалить с поверхности следы коррозии и загрязнения. Рентгенофлуоресцентная технология позволяет работать со стружкой, порошками, ферросплавами и другими исходными образцами, относимыми к категории сложных.
Лазерные анализаторы
Это относительно новая модель, появившаяся на рынке анализаторов всего несколько лет назад. Принципы работы подобных спектрометров схожи с оптико-эмиссионными моделями, но в качестве возбудителей ионов выступает воздействие лазерным лучом. Основным преимуществом таких устройств является компактность размеров, в результате чего анализатор превращается в портативный, что позволяет привести его непосредственно на участок выполнения работ.
Основные преимущества
Важным достоинством лазерных анализаторов выступает отсутствие потребности в ионизирующем излучении. Использование устройств с такими возможностями в России строго регламентировано и предусматривает получение соответствующих лицензий. Для применения спектрометров, использующих лазерный луч, прохождение таких процедур не требуется.
На сегодня лазерный анализ является еще и наиболее быстрым, уже через 1 секунду после начала исследования прибор предоставляет итоговый результат. При этом анализатор оказывается чувствительным к «легким» веществам, выявление которых при использовании рентгенофлуоресцентного метода сталкивается с проблемами. Среди выявляемых компонентов и их долей Li, Be, Si, Mg и другие химические элементы.
Стационарные и портативные модели
К числу стационарных принято относить анализаторы, предусматривающее напольное расположение или установку на столе. Устройства оптико-эмиссионного типа в большинстве случаев устанавливают в условиях полноценной лаборатории. Значительно реже их можно встретить непосредственно в цехах на производстве. Рентгенофлуоресцентные анализаторы в соответствии со своими принципами работы допускается устанавливать только в специально оборудованных пространствах с защитным свинцовым экраном, исключающим выход излучения за пределы помещения.
Портативными могут быть устройства различных типов, при этом их перемещение в пространстве обеспечивается наличие колесного хода. Востребованы подобные модели в производстве, обладая необходимым уровнем мобильности, точности и скорости проводимых исследований структуры металлов. Источниками питания для таких приборов выступают аккумуляторы, имеющие повышенную степень защиты от внешнего воздействия. Использовать подобные анализаторы можно практически в любых условиях, включая полевые выходы, когда на месте выполнения ремонтных или иных работ требуется оперативно определить структуру металлов или сплавов.
Сфера применения химических анализаторов
Точное определение структуры металла и химических компонентов в ней необходимо в различных областях экономики, но наиболее остро данный вопрос стоит в металлургической и машиностроительной промышленности, а также на предприятиях нефтехимии. Фактически ни одно предприятие указанных направлений не способно эффективно функционировать, не имея лабораторных мощностей для проверки химической структуры используемых металлов и их сплавов. С использованием подобных анализаторов появляется возможность:
- обеспечивать надежность контроля качества поступающего сырья на предмет его соответствия нормативным требованиям;
- обеспечить соблюдение точности химического состава металлов и сплавов в процессе функционирования литейного производства;
- проверять соответствие нормативам химического состава готовых металлических изделий на производстве;
- проводить сортировку поступающего металлического лома в соответствии с его химическим составом.
Применение анализаторов металла востребовано и в строительной сфере, где проведение химического анализа металлических конструкций позволяет устанавливать пределы их прочности, а также причины происходящих разрушений. Получая результаты подобных исследований, проектировщики имеют возможность подобрать необходимые инженерно-технические решения, обеспечивающие заданный уровень прочности и надежности создаваемых объектов.
Компания UED на сегодняшний день является одним из ведущих поставщиков лабораторного оборудования на российском рынке. Обладая многолетним опытом успешной работы, она предлагает продукцию премиального уровня от ведущих производителей, включая анализаторы металлов и сплавов.
Широкий выбор доступных моделей различных типов и характеристик позволяет каждому покупателю подобрать оптимальный вариант в соответствии с его потребностями. При этом менеджеры компании всегда готовы помочь консультацией по любому вопросу.