Как оперативно отличить близкие по составу марки металлов и сплавов?

Нержавеющая сталь широко используется в различных отраслях промышленности благодаря своим уникальным свойствам. Для достижения требуемых характеристик в сталь часто добавляют легирующие элементы в различных пропорциях. Существует множество марок нержавеющей стали, которые отличаются незначительно изменённым химическим составом. 

Например, марка AISI 316 включает в себя разновидности: 316, 316 L и 316Ti
При более низком содержании углерода к маркировке добавляется индекс «L». При добавке титана - индекс Ti.
Эти небольшие различия существенно влияют на эксплуатационные свойства стали.
AISI 316L, содержащая меньший процент углерода, характеризуется лучшей свариваемостью и минимизирует риск возникновения межкристаллитной коррозии, а наличие титана в 316Ti  стабилизирует сплав, обеспечивая длительное сопротивление сенсибилизации при температурном воздействии до 800° С.

Для обеспечения качества продукции и безопасности производственных процессов необходимо точно идентифицировать и подтверждать марки стали на всех этапах жизненного цикла изделия: при входном и выходном контроле, а также перед проведением сварочных работ.

Какую задачу решаем

Определить химический состав двух похожих по составу типов стали с различием массовой доли углерода в несколько сотых долей процента (316 и 316L).

Объект контроля: два паспортизованных образца сталей 316 и 316L.

Химический состав образцов

Особенности, сложности

Различие массовой доли углерода очень небольшое - сотые доли процента. Не каждый прибор способен справиться с этой задачей.

Логика выбора метода

Такие задачи решаются обычно методами атомно-эмиссионной спектрометрии (АЭС), рентгенофлуоресцентного анализа (РФА), методами мокрой химии. 
В портативных условиях чаще останавливаются на рентгенофлуоресцентном или оптико-эмиссионном анализе (ОЭА) с помощью переносных спектрометров. Поскольку данные марки стали отличаются только содержанием углерода, то портативные РФА-спектрометры под данную задачу не подходят, но подходят ОЭС-спектрометры.

(Как выбрать прибор для спектрального анализа можно прочитать в нашей статье).

Подбор оборудования и расходных материалов

Для экспрессного анализа данных сталей отлично подойдёт лазерно-искровой ОЭС спектрометр ЛИС-02: 

ЛИС-02 – это прибор, способный измерять концентрации углерода в сталях, как высоко-, так и низколегированных. Он работает без использования аргона, прямо на воздухе. Для более точного определения состава стали, включая содержание углерода, можно использовать функцию калибровки по образцам с известным химическим составом. Это позволяет различать близкие по составу марки стали, например, 316 и 316L, и решать другие подобные задачи.
 

Видео о приборе:

Нормативная документация

ГОСТ Р 54153-2010 СТАЛЬ Метод атомно-эмиссионного спектрального анализа, Руководство по эксплуатации прибора ЛИС-02

Ход контроля

Проводится предварительная зачистка объекта контроля до блеска, затем проводится анализ. Для обеспечения наиболее точного анализа проводим серию измерений из 13 выстрелов, после чего прибор усреднит показания и выдаст результат.

Результаты измерений доступны на экране прибора сразу по завершении обжига.
По времени весь процесс измерения одного образца от зачистки до выдачи результата занимает 1-2 минуты.

Экран прибора во время контроля:

Образец стали 316

Образец стали 316L

Встроенная в прибор камера позволяет следить за точностью позиционирования лазера. По результатам измерений прибор автоматически определяет тип стали на основе базы данных прибора.

Результаты

Результаты анализа можно выгрузить в виде отчета через Bluetooth, wi fi или в приложении LIS mobile:

Для образца стали 316

       Для образца стали 316L

Выводы

С помощью спектрометра ЛИС-02 нам удалось оперативно отличить и подтвердить даже те марки сплавов, в которых отличие концентрации углерода составляет несколько сотых долей процента.