ПЕРВОЕ ВЫСШЕЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ УЧЕБНОЕ ЗАВЕДЕНИЕ РОССИИ МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ Кафедра транспорта и хранения нефти и газа Лабораторная работа №1 По дисциплине: Основы технической диагностики Тема: Определение химического состава материалов ВЫПОЛНИЛ: студент гр. ЭХТ-18-3 ПРОВЕРИЛ: ассистент (подпись) (подпись) Санкт-Петербург 2020 / Скрипнев А.А. / (Ф.И.О) / Попов Г.Г. / (Ф.И.О) Цель работы Ознакомление со спектроскопическим методом химического анализа вещества. Получение элементарного состава вещества, то есть его элементного анализа. Краткие теоретические сведения При сваривании емкостей или труб, работающих под давлением, или рассчитанных на химически агрессивную среду, от температуры дуги происходит частичное выгорание легирующих элементов в металле, чтобы компенсировать такие потери используют присадочную проволоку с подходящим составом, которая усиливает сварной шов. Но если сварщик держал дугу очень долго, или неверно выбрал проволоку, то это может не помочь. В следствии чего, такое соединение быстро подвергнется коррозии и даст течь. Чтобы убедиться в правильности выполнения подобных работ, используют стилоскопирование сварных швов. Данная процедура проводится специальным оборудованием, которое позволяет «увидеть» наличие и количество легирующих примесей, оставшихся после сварки в металле. Метод контроля основан на том, что у каждого легирующего элемента, при пропуске его паров от электрической дуги через призму, образовывается свой уникальный спектр (луч из семи цветов), с определенной широтой и яркостью отдельных линий. Для определения результатов созданы тематические атласы, в которых показы спектры всех основных веществ. Стилоскопирование металла проводится как в стационарных условиях большими аппаратами, так и на выезде, где используются компактные модели. Проверяющий подносит устройство к поверхности изделия, на головке прибора имеется специальный электрод. Между ним и готовым сварочным швом зажигается электрическая дуга. Металл начинает немного плавиться, а его испарения подниматься вверх. Свет от дуги, проходящий через пары металла, попадает в приемную щель прибора, где обрабатывается группой линз, и передается для раскладки на спектр. Оператор видит результат в окне прибора. Рентгенофлуоресцентный анализ (РФА) — один из современных спектроскопических методов исследования вещества с целью получения его элементного состава, то есть его элементного анализа. Метод РФА основан на сборе и последующем анализе спектра, возникающего при облучении исследуемого материала рентгеновским излучением. 2 В ходе лабораторной работы был использован анализатор состава металлов Olympus DELTA Element. Ход работы Проверочные испытания В качестве испытаний для проверки прибора используется, методика проверки метала, с заранее известным химическим составом. Показания прибора верными, с допустимой погрешностью (ГОСТ 32569-2013). Определения химического состава первого измерения Сделав сбор и последующий анализ спектра, который возникает при облучении исследуемого сварного шва рентгеновским излучением получили данные, представленные в таблице 1. Таблица 1. Анализ-сплав первого образца +/Spec (304) Fl % Fe 69.65 0.39 [65.03-74.00] Cr 17.96 0.28 [18.00-20.00] Ni 9.19 0.30 [8.00-10.50] Mn 1.75 0.16 [0.00-2.00] Mo 0.91 0.02 [0.00-0.70] Cu 0.34 0.07 [0.00-0.70] V 0.14 0.04 Примесь [0.15] Определение химического состава второго измерения Повторим те же действия, что и при первом эксперименте на другом исследуемом участке сварного шва. Полученные результаты анализа приведены в таблице 2. Таблица 2. Анализ-сплав второго образца +/Spec (304) Fl % Fe 68.60 0.18 [65.03-74.00] Cr 18.38 0.13 [18.00-20.00] Ni 9.87 0.14 [8.00-10.50] Mn 1.75 0.07 [0.00-2.00] Mo 1.05 0.01 [0.00-0.70] Cu 0.25 0.03 [0.00-0.70] V 0.08 0.02 Примесь [0.15] 3 Химический состав сварного шва Прибор использовался в режиме «Сплавы», в результате чего были выявлены в составе сплава примеси. Проанализировав данные из таблиц 1 и 2 можно сказать о том, что в составе исследуемом сплаве имеются примеси допустимой нормы. Разница в показаниях прибора двух экспериментов невелика, что говорит об однородности сварного шва. Определение марок стали В связи с тем, что прибор автоматизирован, определение марки стали исследуемого сплава заключается в снятие показаний устройства. XRF-Анализатор установил, что испытуемый сплав имеет марку AISI 304. Это аустенитная содержанием углерода. Рисунок 1 – Показания прибора при первом измерении 4 сталь с низким Определение отечественного аналога стали Сталь марки AISI 304 (The American Iron and Steel Institute) — это аустенитная сталь с низким содержанием углерода. В России согласно ГОСТ её аналогом является сталь марки 08Х18Н10. Нержавеющая сталь марки AISI 304 является кислотостойкой и выдерживает краткосрочное поднятие температуры до 900 градусов по Цельсию. Вывод В ходе выполнения лабораторной работы был исследован сварной шов участка трубы. Определение химического состава сплава стало возможно в результате применения навыков использования анализатора. По показаниям прибора была определена марка стали (AISI 304) и найден отечественный аналог (08Х18Н10). Отталкиваясь от ГОСТа 325692013, можно сказать о правдивости испытаний, соответствии установленным нормам и о допустимой погрешности измерений. 5
