Анализ медных сплавов методами рентгенофлуоресцентной и эмиссионной спектроскопии в ОАО "СЕВЕРСТАЛЬ"

Разработана методика рентгенофлуоресцентного анализа сплавов на медной основе (бронзы, латуни). Проведено сравнение метрологических характеристик рентгенофлуоресцентной и атомно-эмиссионной методик. Рассмотрены вопросы контроля качества измерений.

Одним из направлений деятельности аналитического комплекса ОАО "Северсталь" является экспресс- и аттестационный анализ сплавов на основе меди: бронз БрАЖ9-4, БрА11Ж6Н6, БрО10Ф1, БрО5Ц5С5,

БрОС1-5, БрОС9-21, латуни ЛАЖМц. Сплавы производятся в фасонно-литейном цехе, пробы поступают в лабораторию сталеплавильных цехов как по ходу плавки, так и на аттестационный анализ. Кроме того, проводится анализ деталей и образцов для определения причин поломок оборудования и подбора материалов для изготовления оборудования. До 2003 г. анализ медных сплавов выполнялся рентгеноспектральным методом (РСА) на спектрометрах СРМ-25 ("Научприбор", г. Орел), при этом проводилось определение следующих элементов: Al, P, Mn, Fe, Ni, Zn, Pb, Sn, Cu. Содержание меди рассчитывалось как разница между 100 % и суммой определяемых элементов.

В сентябре 2003 г. в лаборатории сталеплавильных цехов был установлен рентгеновский спектрометр ARL 9800 и разработана методика выполнения измерений (МВИ) химического состава медных сплавов на содержание элементов: Al, P, Mn, Fe, Ni, Zn, As, Pb, Sb, Bi, Sn, Cu.

Центральная лаборатория была оснащена спектрометром Spectrolab F, на котором атомно-эмиссионным методом (СА) наряду с анализом проб стали выполняется анализ меди и медных сплавов на следующие элементы: Al, P, Mn, Fe, Ni, Zn, Pb, Sn, Sb, Si, Cu.

Подготовка проб. Для обоих методов анализа — РСА и СА — поверхность проб обрабатывалась на шлифовальном станке Herzog HT-350 со шлифовальной шкуркой Э1000х30П814А40НМ А крупностью 40.

Было проверено наличие зависимости результатов анализа медных сплавов от способа подготовки поверхности пробы к анализу. Сравнивались среднеквадратические отклонения (СКО) повторяемости результатов анализа проб, подготовленных шлифованием и фрезерованием. Уменьшение СКО повторяемости в 1,5 – 2 раза при использовании фрезерования пробы наблюдалось при определении железа, алюминия и фосфора. Зависимости результатов от способа подготовки пробы для других элементов не обнаружено.

Из-за отсутствия каналов Bi, As и Sb на спектрометре СРМ-25 в производственных пробах эти элементы до настоящего времени не определялись, что приводило к завышению результатов определения Cu, получаемых расчетным путем. На спектрометре ARL 9800, используя гониометр, можно проводить прямое определение Cu (Kb — 1,39 Å), Sb (Ka — 0,47 Å), Bi (La — 1,14 Å) и As (Kb — 1,06 Å). Для определения других элементов при- меняются монохроматоры с Ka-линиями: Al (8,34 Å), P (6,16 Å), Mn (2,10 Å), Fe (1,94 Å), Ni (1,66 Å),

Zn (1,44 Å), Sn (0,49 Å) и Lb-линией Pb (0,98 Å).

Режимы работы рентгеновской трубки — 30 кВ ´ 80 мА для элементов Периодической таблицы с порядковым номером до 24 (Cr), а начиная с номера 25 (Mn) — 50 кВ ´ 50 мА. Время экспозиции для всех элементов — 10 с, хотя возможности спектрометра АRL 9800 позволяют устанавливать продолжительность экспозиции индивидуально для каждого элемента. На канал Zn (при анализе латуней) установлен фильтр для уменьшения интенсивности. Результат анализа определяют как среднее значение двух параллельных измерений.

При построении градуировочных кривых были использованы комплекты стандартных образцов (СО): М7, М7а, М11, М16, М21, М22, М31, М33, М34, М49, М64, М69, М82, М83, М84, М85, М91, М113, М119, М152, М184, М186, М200 (г. Мценск) и производственные пробы, проанализированные по ГОСТ 1652–77, 1953–79, 15027–77.

Анализ медных сплавов проводится по 4 программам: для БрАЖ, БрОФ, БрОЦС и ЛАЖМц. Типы корреляционной зависимости градуировочных кривых для каждой аналитической программы приведены в табл. 1

При исследовании взаимного влияния элементов обнаружено значительное влияние олова на величину аналитического сигнала сурьмы, для учета которого введены поправочные коэффициенты.

Ввиду отсутствия ГОСТов на определение некоторых элементов в медных сплавах рентгеноспектральным методом анализа для расчета метрологических характеристик МВИ был набран массив результатов с использованием СО (г. Мценск) и производственных проб. Установленные характеристики были утверждены ЗАО "Институт стандартных образцов" (г. Екатеринбург) по МИ 2336–2002. Анализ медных сплавов атомно-эмиссионным методом выполнялся по ГОСТ 20068.2–79, ГОСТ 9716.2–79.

Для сравнения СКО внутрилабораторной повторяемости sr и промежуточной прецизионности sRл рентгеноспектрального и эмиссионного методов анализа выбраны СО латуни № 911 (ГСО 3283–85) и бронзы № 1525 (ГСО 2663–90П), № 1262 (ГСО 1721- 86П).

Анализ СО был выполнен в условиях повторяемости (по 10 измерений с выводом образца из-под облучения при РСА и повторной обработке поверхности при СА) и промежуточной прецизионности (10 средних результатов измерений в течение 20 дней). Результаты расчетов относительных СКО приведены в табл. 2.

На рентгеновском флуоресцентном спектрометре ARL 9800 достигается лучшая прецизионность результатов анализа как в условиях повторяемости, так и в условиях промежуточной прецизионности практически по всем элементам, за исключением сурьмы.

C мая 2004 г. в лабораториях ОАО "Северсталь" для контроля стабильности процесса измерений на всех спектрометрах ведутся карты Шухарта согласно ГОСТ Р 50779.42–99, что позволяет специалистам отслеживать состояние приборов в режиме "реального времени" и предпринимать корректирующие действия при обнаружении нестабильных результатов.

 

Тип корреляционной зависимости

 
 БрАЖ          БрОФ   БрОЦС        ЛАЖМц 
Аналитические кривые:        
1-го порядка        
2-го порядка        


Просмотров: 654

Дата: Вторник, 26 Июля 2016

Обратите внимание на следующие товары:


Портативный анализатор металлов и сплавов GNR ProSpector Портативный анализатор металлов и сплавов GNR ProSpector

Cпектрометр рентгенофлуоресцентный GNR Prospector предназначен для проведения полуколичественного химического анализа. В зависимости от комплектации и настроек диапазон измеряемых элементов составляет от магния (12 Mg) до урана (92 U). Расчет концентраций ведется по интенсивностям аналитических линий. Диапазон определяемых содержаний от 0,01 % до 100 % в зависимости от типа образца и определяемого элемента.


0,0 руб.

Новости