Конструкционных материалов

Определение и контроль состава и структуры

Требования, предъявляемые к конструкционным материалам.

При анализе технического состояния оборудования и оценке его остаточного ресурса необходимо иметь данные:

- о начальном состоянии и механических свойствах конструкционных материалов;

- о состоянии и свойствах конструкционных материалов на момент диагностирования;

- о характере и скорости деградационных процессов, протекающих в материале при эксплуатации.

Начальное состояние и свойства конструкционных материалов регламентируются соответствующими стандартами и техническими условиями завода-изготовителя. В случае применения зарубежных марок материалов они должны быть идентифицированы с отечественными марками.

К числу контролируемых параметров конструкционных материалов относятся:

- химический состав,

- структура,

- механические свойства,

- теплофизические, коррозионностойкие и износостойкие свойства. Контроль этих свойств обязателен в случаях:

- отсутствия или утери документов на объект,

- замены отечественных материалов на зарубежные,

- замены материалов в процессе ремонтновосстановительньх работ,

- возможное изменение состава и свойств материалов в эксплуатации в результате взаимодействия со средой, химических процессов, диффузии и т.п., временного пребывания материалов в условиях и режимах, для которых они не предназначались.

Замена материала подтверждается соответствующими актами, являющимися неотъемлемой частью технической документации на объект.

При анализе технического состояния необходимо иметь в виду статистический разброс механических и других свойств материалов.

Лабораторные исследования основного металла и сварных соединений проводят на образцах основного металла и сварных соединений при условии технической возможности вырезки заказанных образцов из сосудов.

При лабораторных исследованиях определяются механические свойства, проводится металлографический анализ и определяется химический состав основного металла и сварных соединений, при этом химический состав определяется только в случае необходимости идентификации основных и сварочных материалов.

Химический анализ основного металла и сварных соединений допускается производить химическим методом на стружке, снятой непосредственно с конструктивных элементов сосуда, и спектральным методом переносным спектрометром на сосуде.

Перечень и объем лабораторных исследований определяется специализированной организацией, проводящей диагностирование.

Изготовление и испытание образцов для определения механических свойств, металлографические исследования и определение химического состава следует производить в соответствии с требованиями существующей нормативно технической документации.

Результаты лабораторных исследований оформляются в виде заключения, подписываемого специалистами организации, проводящей диагностирование сосудов.

В зависимости от назначения методы анализа материалов разделяют на особо точные (арбитражные и контрольные), маркировочные (при сдаче-приемке изделия) и ускоренные (контроль в производстве).

Количественному анализу иногда предшествует качественный анализ (определение наличия тех или иных элементов).

Определение состава металла осуществляют с помощью следующих основных методов анализа: химических (весового и объемного), физико-химических (колориметрия, фотоколориметрия, электроанализ, потенциометрия, полярография и другие) и физических (спектральный, рентгенофлюоресцентный, рентгеновский),

Химический гравиметрический метод основан на осаждении металла в определенной химической среде и взвешивании полученного осадка.

Колориметрические (фотоколориметрические) методы основаны на получении в процессе анализа химических соединений металла, имеющих характерную окраску.

Потенциометрический метод основан на сжигании навески стали в токе кислорода с последующим поглощением углекислого газа раствором электролита и потенциометрическим титрованием стандартным раствором. На аналогичном принципе основан и кулонометрический метод.

Для химического анализа используют пробы образцов в виде стружки, которую получают путем сверления, строгания, фрезерования. Отбор проб представляет собой ответственную операцию и должен производиться с соблюдением соответствующих правил и предосторожностей с целью избежания попадания в пробу различного рода загрязнений. Отбор проб для анализа осуществляют в соответствии с ГОСТ 7564-89, ГОСТ 7565-91 и нормативно-технической документацией на конкретную продукцию. Измерительная лабораторная сосуда должна соответствовать ГОСТ 1770-90 или быть проверена по ГОСТ 8.234-84. При проведении анализа физико-химическими методами применяют фотоэлектро-колориметры, спектрофотометры, полярографы и другие приборы. Нестандартные средства измерения должны быть аттестованы в соответствии с ГОСТ 8.326-89.

Методы химического анализа состава стали углеродистой и чугуна нелегированного установлены ГОСТ 22536-90. Согласно ГОСТ 22536.1-90 определяют общее количество углерода и графита газообъемным, кулонометрическим методами и инфракрасной спектроскопии. ГОСТ 22536.2-90 устанавливает титрометрический, кулонометрический метод и метод инфракрасной спектроскопии методы определения серы. Согласно ГОСТ 22536.3-90 определяют содержание фосфора фотометрическим, титрометрическим и грави­метрическим методами. Согласно ГОСТ 22536.4-90... 22536.14-90 определяют соответственно содержание кремния, мышьяка, хрома, алюминия, ванадия, меди, никеля, титана, циркония.

Химический состав легированных и высоколегированных сталей определяют методами, установленными следующими стандартами: ГОСТ 12344-88-определение углерода кулонометрическим, потенциометрическим и газообъемным методами; ГОСТ 12345-88 - определение серы методами химического анализа; ГОСТ 12346-92 -фотометрический, гравиметрический методы определения кремния; ГОСТ 12348-90 - фотометрический, атомно-абсорбционный, титрометрический. Потенциометрический методы определения марганца; ГОСТ 12350-91 — фотометрический, титрометрический методы определения хрома; ГОСТ 12353-83 - фотометрический, атомно-абсорбционный, потенциометрический, гравиметрический методы определения кобальта; ГОСТ 12355-84-экстракционно-фотометрический, фотометрический, полярографический титрометрический, гравиметрический, атомно-абсорбционный методы определения меди.

Методы определения микропримесей олова, сурьмы, свинца, висмута, мышьяка в жаропрочных сплавах на никелевой основе установлены ГОСТ 24018.0...24018.6-90. Глубина обезуглероживания слоя стали, определяется в соответствии с ГОСТ 1763-80.

Методы определения содержания газов в сталях и сплавах установлены ГОСТ 17745-90.

Современные методы определения марок сталей и их идентификация основываются на результатах спектрального анализа. Спектральный анализ является наиболее универсальным по сравнению с химическими методами, отличается большой скоростью, чувствительностью, малой стоимостью, универсальностью аппаратуры и методов измерения.

Спектральный анализ представляет собой физический метод качественного и количественного определения атомного состава вещества, основанный на исследовании спектра. Различают абсорбционной и эмиссионный спектральные анализы. Абсорбционный спектральный анализ осуществляют по спектрам поглощения электромагнитного излучения анализируемым объектом. Эмиссионный анализ производят по спектрам испускания атомами, ионами, молекулами исследуемого вещества, возбужденных различными источниками электромагнитного излучения.

Для технической диагностики действующего оборудования большое значение имеют передвижные анализаторы и сорти­ровщики сплавов. Они основаны, главным образом, на принципах оптической эмиссионной спектроскопии и предназначены для анализа низколегированных и углеродистых сталей, а также могут быть использованы для анализа высоколегированных сталей и никелевых, медных, алюминиевых и титановых сплавов.

Для возбуждения оптического спектра образца зажигается дуга постоянного тока между образцом и электродом. Получаемый спектр записывается, анализируется и хранится в памяти встроенного микропроцессора прибора. С помощью микропроцессора, хранящего в своей памяти данные спектров различных сталей и элементов, производится идентификация марки стали и определение концентрации элементов в сплаве. Контроль точности спектрального анализа проводят по стандартным образцам категории СОН, ОСО, ГСО, разработанных по ГОСТ 8.315-78.

В последнее время для определения состава и идентификации сплавов находит применение метод рентгеновской флуоресцентной спектроскопии. Метод основан на взаимодействии рентгеновских или гамма-лучей с веществом. Если на образец воздействует пучок с энергией от 1 до 100 кэВ, то в результате в веществе возникает возбуждение и эмиссия характерных для каждого элемента вторичных рентгеновских лучей. Энергия и интенсивность испускаемого излучения пропорциональна содержанию элемента. С помощью рентгенофлюоресцентного спектрометра возможен одновременный элементарный анализ всех элементов атомных номеров от 9 (фтора) до 92 (урана). Возможен анализ порошковых, твердых и жидких проб материалов.

Дата добавления: 2015-04-30