Вопросы и ответы

Определение углерода в сталях

Сейчас было бы сложно представить нашу жизнь без такого материала как сталь. Данный сплав применяется повсеместно для различных задач. Но так как широк круг применения, то и материал должен обладать теми или иными свойствами. Различный вклад вносят химические элементы, входящие в состав. Основой в сталях, как известно, является железо. Вторым обязательным компонентом является углерод. Так же в сталях присутствуют такие элементы как хром, никель, кремний, марганец и другие. Углерод придает сплавам твердость и прочность, снижая вязкость и пластичность. Поэтому так важно знать состав металла прежде, чем изготавливать ту или иную деталь.

Самым распространенным методом обнаружения углерода в сталях и чугунах является метод оптико-эмиссионной спектрометрии. Источником плазмы в нем является низковольтная или высоковольтная искра. В результате взаимодействия плазмы с атомами анализируемого материала, происходит свечение на разных длинах волн. Через входную щель спектрометра свет попадает на дифракционную решетку, на которой падающий свет разлагается в спектр. Излучение после дифракционной решетки попадает на детекторы, которые предоставляют информацию об интенсивности на каждой длине волны в виде электрических импульсов, которые и обрабатывает программа прибора. На экране прибора показывается результат, как правило, в виде процентного содержания элементов в пробе. Важной частью такого спектрометра также является баллон с аргоном. Это связано с нестабильным горением искры в воздушной среде.
В портативном лазерном анализаторе ЛИС источником появления плазмы и возбуждения электронов является импульсный DPSS лазер c длиной волны излучения 1064 нм сфокусированный в точку диаметром 50 мкм. Чистая оптическая схема без использования оптоволокна в качестве проводника света от разрядной камеры к дифференциальной решетке позволяет обнаруживать линию углерода 193.09 нм и получать линейную зависимость интенсивности от концентрации без использования инертного газа.

Зависимость интенсивности спектральной линии 193.09 нм от концентрации углерода в сталях.

 

Возможность проводить измерения образцов сталей и чугуна без использования баллонов с газом позволила не только получить достаточно компактный переносной прибор, но и сократить расходы на покупку аргона.
Важным технологическим показателем для сталей является углеродный эквивалент CE (от англ. Carbon Equivalent). Этот показатель позволяет оценить совместное влияние на свариваемость не только углерода, но и других содержащихся элементов. Увеличение содержания в стали углерода (а также марганца, хрома, кремния, молибдена, ванадия, меди и никеля) снижает способность стали сварке. Когда количество вышеупомянутых компонентов велико, то металл шва с большей вероятностью закалится, что приведет к различным свойствам основного металла и металла шва. Такие различия могут привести к серьезным последствиям, так как такое соединение будет не столь пластичным, а значит более склонным к хрупкому разрушению.
Лазерный искровой спектрометр ЛИС умеет рассчитывать углеродный эквивалент и при необходимости выводить результат на экран. Для расчета CE используется формула Деардена и О-Нила, которая принята Международным институтом сварки (International Institute of Welding).
Опираясь на эту формулу, свариваемость стали в зависимости от CE может быть определена как:
<0.35 – отличная,
0.36-0.40 – очень хорошая,
0.41-0.45 – хорошая,
0.46-0.50 – средняя,
>0.50 – плохая.

  

  

Важным параметром оценки качества работы измерительного прибора является точность результатов измерений. Для оценки точности результатов, получаемых при использовании лазерного спектрометра ЛИС, были проведены серии измерений комплектов ГСО стали легированной УГ115-УГ119 и ЛГ32д-ЛГ36д. Состав образцов данных комплектов можно найти на сайте производителя ЗАО «ИСО».

Измерения ГСО образцов были проведены при разной рабочей температуре прибора общим количеством 10 раз (10 серий из 5 измерений). Для расчета погрешности измерений использовались усредненные значения, полученные в режиме сравнения с эталоном. Истинным значением принимается величина, указанная в паспорте ГСО как аттестованная характеристика – массовая доля элементов в процентах. В таблицах (1 и 2) представлены отрезки концентраций основных легирующих элементов в сталях, полученная относительная погрешность измерений и СКО. Примеры результатов измерений можно увидеть на скриншотах экрана прибора.

Таблица 1 – Точность и СКО измерений комплекта ГСО ЛГ32д-ЛГ36д

Измеряемый элемент	Диапазон измерений, % массовой доли	Относительная погрешность измерений, %	СКО измерений, % массовой доли
Углерод	0,06 – 0,14	50	0,04
	0,14 – 0,22	30	0,03
Кремний	0,18 – 0,44	20	0,06
	0,44 – 1,01	10	0,08
Марганец	0,36 – 0,81	10	0,02
	0,81 – 1,97	5	0,04
Хром	14,95 – 19,75	5	0,30
Никель	7,1 – 9,54	10	0,40
	9,54 – 12,6	5	0,60
Молибден	0,05 – 0,11	60	0,08
	0,11 – 0,2	40	0,04
	0,2 – 0,27	30	0,06
	0,27 – 0,39	20	0,08
Ванадий	0,1 – 0,16	60	0,03
	0,16 – 0,2	50
	0,2 – 0,32	30
Титан	0,14 – 0,21	20	0,04
	0,21 – 0,73	10	0,06
	0,73 – 0,92	20	0,11
Медь	0,09 – 0,17	20	0,02
	0,17 – 0,37	10	0,03
Алюминий	0,03 – 0,09	80	0,03
	0,09 – 0,16	40	0,04

Результат измерения ГСО образца ЛГ32 на анализаторе ЛИС-02	Результат измерения ГСО образца ЛГ32 на анализаторе ЛИС-02	Результат измерения ГСО образца ЛГ33 на анализаторе ЛИС-02
Результат измерения ГСО образца ЛГ33 на анализаторе ЛИС-02	Результат измерения ГСО образца ЛГ34 на анализаторе ЛИС-02	Результат измерения ГСО образца ЛГ34 на анализаторе ЛИС-02
Результат измерения ГСО образца ЛГ35 на анализаторе ЛИС-02	Результат измерения ГСО образца ЛГ35 на анализаторе ЛИС-02	Результат измерения ГСО образца ЛГ36 на анализаторе ЛИС-02
Результат измерения ГСО образца ЛГ36 на анализаторе ЛИС-02

Таблица 2 – точность и СКО измерений комплекта ГСО УГ115-УГ119

Измеряемый элемент	Диапазон измерений, % массовой доли	Относительная погрешность измерений, %	СКО измерений, % массовой доли
Углерод	0,06 – 0,11	40	0,04
	0,11 – 0,41	20
	0,41 – 0,55	10
Кремний	0,23– 1,63	10	0,04
Марганец	0,43 – 1,41	5	0,04
Хром	0,13 – 0,19	10	0,01
	0,19 – 0,89	5	0,02
Никель	0,07 – 0,14	70	0,03
	0,14 – 0,63	20	0,06
	0,63 – 1,63	5	0,05
Медь	0,17 –0,45	20	0,02

Результат измерения ГСО образца УГ115 на анализаторе ЛИС-02	Результат измерения ГСО образца УГ115 на анализаторе ЛИС-02	Результат измерения ГСО образца УГ116 на анализаторе ЛИС-02
Результат измерения ГСО образца УГ116 на анализаторе ЛИС-02	Результат измерения ГСО образца УГ117 на анализаторе ЛИС-02	Результат измерения ГСО образца УГ117 на анализаторе ЛИС-02
Результат измерения ГСО образца УГ118 на анализаторе ЛИС-02	Результат измерения ГСО образца УГ118 на анализаторе ЛИС-02	Результат измерения ГСО образца УГ119 на анализаторе ЛИС-02
Результат измерения ГСО образца УГ119 на анализаторе ЛИС-02

Для калибровки каждого прибора ЛИС-02 измеряется более 300 образцов различных марок сплавов – как цветных, так и черных. К ответу прилагается таблица со списком всех марок. Эти образцы не только используются для калибровки, но и участвуют в создании специальной модели машинного обучения, которая уже работает на каждом ЛИС-02. В настоящее время модель автоматически подбирает оптимальную базу калибровки при съемке очередного образца, а в будущем сможет также рекомендовать наиболее подходящую марку материала.

Производитель постоянно тренируем и совершенствуем модели ИИ, и в ближайшее время будет делиться новостями об обновлениях. А пока мы обращаемся к вам: если у вас есть образцы уникальных марок, отличных от нашего списка, просим связаться со службой поддержки и поделиться результатами измерений или даже самими образцами. Каждый замер – даже выполненный на одном приборе – попадает в модель обучения, что помогает всем пользователям ЛИС-02 точнее определять состав уникальных сплавов.

Давайте вместе сделаем ЛИС-02 ещё лучше, помогайте расширять базу знаний!

Какой преобразователь для контроля трубок лучше всего подходит для вашего конкретного применения?

Вы можете использовать инструмент от EddyFi для создания датчиков для контроля трубок, чтобы узнать, какой преобразователь для контроля трубок лучше всего подходит для вашего конкретного применения

Калибровка шкал твердомеров ТКМ по 1-му или 2-м образцам. Основные и справочные шкалы твердомера..

В случае, если прибор показывает недопустимые отклонения на мерах твердости, необходимо выполнить калибровку, которая позволит восстановить точность показаний. В видео ниже Вы узнаете, какие шкалы есть в твердомерах ТКМ, а также получите подробную инструкцию по проведению калибровки.

Необходимые инструменты для настройки ВРЧ PAUT - образец с боковыми отверстиями. 

Настройка ВРЧ на дефектоскопах Gekko и Mantis представлена на видео ниже (в обоих случаях используется встроенное программное обеспечение Capture):

    

Дополнительно информация по калибровке приборов Gekko и Mantis представлена в статье Мастер калибровки в дефектоскопах Gekko и Mantis для PAUT и TFM с программным обеспечением Capture™

Также подробная статья по калибровке ВРЧ с использованием TFM представлена по следующей ссылке