Все о химическом анализе состава металлов и сплавов

Химический анализ металла пользуется популярностью, потому что это исследование позволяет нее только выявить добавки, посторонние примеси или включения в образце, но и определить их концентрацию, а также с высокой точностью определить свойства готового металлического изделия.

В каких случаях проводят химический анализ металла и сплавов

Исследование металлов в лабораторных условиях с применением специальных устройств или реактивов проводится по заявкам частных лиц или организаций, если нужно определить:

• состав металла или сплава;
• по какой технологии изготавливался образец;
• в каких условиях эксплуатировалось или может эксплуатироваться изделие;
• причины дефектов или видимых изменений детали.

Анализы могут проводиться, чтобы выяснить какую-то одну гипотезу, определить один показатель или характеристику, либо они носят комплексный характер. Это зависит от пожеланий заказчика. На основе полученных результатов формируется заключение в соответствии с установленными стандартами.

Как делается химический анализ металла

Анализировать состав образца можно по технологии «мокрой химии» или с помощью специальных инструментов. В первом варианте проба растворяется в реагентах, что позволяет выделить нужный компонент. Исследование занимает несколько дней, и проводить его может только специалист высокой квалификации, имеющий допуск к выполнению подобных анализов. В свою очередь, инструментальные методы требуют от персонала умения обращаться с соответствующим оборудованием и обладания навыками работы на ПК.

В зависимости от типа объекта и цели исследования, применяют разные аналитические методы:

1. Маркировочный. Регламентируется РД РТМ 26-362-80 и используется для анализа химсостава легированных сталей, изделий из чугуна, сварочных швов для определения концентрации легирующих элементов.
2. Экспрессный. Регламентируется РД 153-34.1-17.467-2001. Применяется, если нужно оценить остаточный ресурс сварочного шва в трубах, работающих в условиях высокого давления, например, в паровых котлах.
3. Контрольный. Регламентируется ГОСТ 25086 -2011. Основная цель анализа — определить элементный состав и основные характеристики металла или сплава.
4. Арбитражный. Регламентируется ГОСТ 1756-72. Востребован, если нужно проконтролировать процесс производства стальных, чугунных и прочих сплавов.

В некоторых случаях, независимо от метода анализа, процедуры носят оценочный характер и применяются только для установления отдельных свойств и параметров образца.

Механические и лабораторные исследования

С помощью механических исследований специалисты определяют прочность и пластичность металлоконструкции. Обычно ее подвергают статическим и динамическим нагрузкам. Выбор конкретного метода зависит от назначения изделия и типа металла или сплава.

• Для определения твердости пользуются методами по Бриннелю, Ровелу, Виккерсу. Это простые и доступные исследования, которые к тому же не разрушают объект. По результатам можно строить предположения, насколько конструкция будет сопротивляться нагрузке на растягивание.
• Микротвердость определяют в соответствии с ГОСТ 9450-84 с помощью металлографического микроскопа и устройства для создания нагрузки.
• Для исследования пределов прочности металла на сжатие образцы, помещают под пресс и затем делают выводы, насколько можно этот металл применять для изготовления труб или арматуры.
• Испытания на растяжение проводят, если требуется уточнить предел прочности. Для этого на образцы, помещенные в установку, воздействуют растягивающими нагрузками. Получив результаты, рассчитывают, как работать с металлоконструкциями далее.
• Ударную вязкость материала устанавливают с помощью маятниковых коперов.

Если нужно установить концентрацию примесей и нежелательных веществ, определить, какие компоненты присутствуют в сплаве, применяют следующие методы химического анализа:

• Травление. Используют различные реагенты, чтобы воздействовать на образец. Таким образом можно оценить пористость, установить наличие легкоплавких элементов. С помощью контактных отпечатков обнаруживают ухудшающие состав стали серу и фосфор.
• Спектроскопия. Современный метод, позволяющий с высокой точностью и в самые короткие сроки обнаруживать в сплаве примеси в самой низкой концентрации. Во время исследований используются различные типы спектрометров: квантометры, полихроматоры, газовые хроматографы, масс-спектрометры и др.

Выбор способа исследования зависит от марки сплава и параметров объекта.

Приборы для химического анализа металлов и сплавов

Для выполнения химанализа металлических конструкций лаборатории оснащают современными высокоточными приборами, а также применяются различные химические реактивы (кислоты, щелочи, соли, основания).

Среди наиболее востребованных устройств для определения состава металлов и сплавов, а также их свойств:

• стационарные и портативные анализаторы химического и элементного состава;
• оптико-эмиссионные спектрометры, спектрофотометры, жидкостные и газовые хроматографы;
• масс-селективные детекторы;
• микроскопы;
• стенды для механических исследований, твердомеры, трибометры, адгезиометры, профилемеры.

Инновационное надежное оборудование дает возможность подробно изучить структуру объектов. Полученные результаты обрабатываются на ПК с помощью специального софта.

Заключение

Физические и юридические лица могут заказать анализ металлов и сплавов, выбрав подходящий метод. Сотрудники лаборатории отбирают и подготавливают к испытаниям пробы. Результаты анализа оформляются в виде протокола и передаются заказчику в бумажном или цифровом варианте.