LIBS-Tests

Neues Handgerät für Kohlenstoff, CE in Stählen und Kohlenstoff in L-Edelstahl

Messung von Kohlenstoff als Teil von Resten in HF-Alkylierungseinheiten

API Recommended Practice 578 (3rd Edition) erkennt jetzt eine neue Handheld-Technologie, die laserinduzierte Zerfallsspektroskopie (LIBS), für die Messung von Kohlenstoff und anderen Legierungselementen in Stählen und Edelstahl an.

Handheld-LIBS, entwickelt vom US-Instrumentierungsunternehmen SciAps, finden aufgrund seiner Fähigkeit, den Kohlenstoffgehalt in Edelstahl in geeigneten Mengen zu messen, um Edelstahl der Güteklasse L und H zu trennen, breite Anwendung in der Raffinierung und Fertigung. Nahezu jeder große Pipeline-Eigentümer/-Betreiber oder sein NDE-Anbieter verwendet mittlerweile das Gerät zur Messung des Kohlenstoffgehalts und der Kohlenstoffäquivalente (CE), also der Schweißbarkeit von Pipeline-Stählen (API 5L).

Eine wachsende Anwendung für das LIBS ist die Restelementanalyse in Stählen für HF-Alkylierungseinheiten gemäß API 751. Die am häufigsten verwendete RE-Formel ist Cr % + Ni % + Cu % < 0.15 %. Tatsächlich gilt diese RE-Formel nur für Stähle, deren Kohlenstoffgehalt <= 0.18 % beträgt. Wenn der Kohlenstoffgehalt > 0.18 % ist, kann die einfacher zu erreichende RE-Formel Ni % + Cu % < 0.15 % verwendet werden. Warum wird also die strengere RE-Formel verwendet? In der Vergangenheit verwendeten Bediener handgehaltene Röntgenpistolen, um PMI für HF-Alkylierungsanlagen durchzuführen. Handröntgengeräte können den Kohlenstoffgehalt nicht messen, daher wird davon ausgegangen, dass der Kohlenstoff unter 0.18 % liegt, und es wird die konservativere RE-Formel einschließlich Cr verwendet. Trotz dieser Einschränkung wurde Röntgenstrahlung der Vorzug gegeben, da sie viel einfacher zu verwenden und weitaus tragbarer ist als die kohlenstofffähige Spark-OES-Technologie. Kurz gesagt, die Betreiber bevorzugen das konservativere RE (das schwieriger zu erfüllen ist), damit sie Handröntgen verwenden können, anstatt Funken-OES und die großen Tanks mit begleitendem Argongas mit sich herumzuschleppen.

Die LIBS-Technologie bietet eine Methode zur gleichzeitigen Messung von C und Cr, Ni und Cu in einem tragbaren Gerät. Wenn Kohlenstoff > 0.18 % ist, kann das Gerät die entspanntere RE-Formel nur für Ni und Cu verwenden. Dies bedeutet, dass mehr eingehende und in Betrieb befindliche Materialien die Restgrenze erfüllen können, wenn Cr weggelassen werden kann. Die LIBS-Kohlenstoffmessung ist sehr wertvoll, denn da mehr Stahlprodukte aus recyceltem Material statt aus reinem Eisenerz stammen, sind die Restgehalte insbesondere von Cr und Cu im Laufe der Jahre stetig gestiegen, was es schwieriger macht, Stahlprodukte zu erhalten, die die 0.15 %-Anforderung erfüllen auf RE.

Es gibt einen Teil der ...Kohlenstofftests vor 2017

Es gibt einen Teil der ...Bis 2017 war Spark OES die einzige Technik für die Kohlenstoffanalyse vor Ort. Spark OES erzeugt einen hochfrequenten elektrischen Funken, der das Metall erhitzt und einbrennt und ein Elektronenplasma erzeugt. Spark OES ist mit einer Reihe von Herausforderungen verbunden. Ein erfahrener, gut ausgebildeter Bediener ist ein Muss. Die Analyse erfordert eine Inertgasumgebung, normalerweise Argon, daher sind Spark-Systeme mit einem großen (40+ Pfund) Metallbehälter mit Hochdruck-Argon ausgestattet. Benutzer müssen das Funkensystem vor der Verwendung spülen. Bevor sie zum nächsten Standort wechseln, schalten sie die Argonzufuhr ab, spülen und kalibrieren dann am neuen Standort erneut und reduzieren so den Durchsatz. Während des Tests läuft ständig Argon, daher ist ein großer Tank erforderlich. Dennoch war Spark OES bis vor Kurzem die einzige Wahl für Kohlenstoffarbeiten vor Ort.

Es gibt einen Teil der ...Was ist LIBS?

Viele der Personen, die SciAps im Jahr 2013 auf den Markt brachten, waren die Innovatoren der Handröntgenindustrie, da sie Gründer und/oder Mitarbeiter der beiden führenden Unternehmen für tragbare Legierungsanalysatoren Niton und InnovX (jetzt Thermo Fisher Scientific und Olympus) waren. Die Röntgentechnologie war für PMI felsenfest geworden, einschließlich restlicher Übergangsmetalle wie Cr, Cu und Ni. Trotz der Fortschritte in der Röntgentechnik gab es beim Handröntgen nach wie vor eine erhebliche Einschränkung: Kohlenstoff. Aufgrund der extrem niedrigen Energie von Kohlenstoff-Röntgenstrahlen (und anderen Elementen mit niedriger Ordnungszahl wie Lithium, Beryllium und Bor) gibt es keine praktische Möglichkeit, Kohlenstoff oder ähnliche „leichte Elemente“ mit einer tragbaren Röntgenpistole zu messen. Die Messung der Kohlenstoffkonzentration in Stählen und Edelstahl ist jedoch von entscheidender Bedeutung.

Also machten sich die SciAps-Gründer an die Arbeit, Kohlenstoff mit einem Handheld zu analysieren. LIBS ist eine OES-Methode wie Spark, aber die sperrige Funkenquelle wird durch einen sehr kleinen Hochleistungs-Pulslaser ersetzt. SciAps miniaturisierte den Laser und andere Schlüsselkomponenten in einem 4.5 Pfund (jetzt 3.5 Pfund) schweren Handheld. Dieser Durchbruch erforderte drei große Innovationen:

• Ersetzen Sie das leistungshungrige Hochspannungs-Zündsystem durch einen gepulsten Miniaturlaser. Der SciAps-Laser liefert einen gepulsten Strahl in einem kleinen Punkt (100 um) in einer sehr kurzen Zeitskala (1 ns), der von einer Bordbatterie gespeist wird.
• Erfinden Sie den Bereinigungsprozess neu. Der schmale Laser erfordert ein kleines Spülvolumen (einige cc). Zwischen den Tests stoppt der Argonfluss. Das Ergebnis ist eine etwa 1,000-fache Reduzierung des Argonverbrauchs, wodurch ein winziger Kanister im Griff des Geräts den über 40 Pfund schweren Argontank ersetzen kann. Der Kanister liefert 600 Verbrennungen, also 600 Kohlenstofftests. Sie können das Z überall hin mitnehmen, ohne Argon abzuschalten und erneut zu spülen.
• Miniaturisierung des Spektrometers bei gleichzeitiger Bereitstellung des erforderlichen Spektralbereichs und der erforderlichen Auflösung für Kohlenstoff und erforderliche Übergangs- und Schwermetalle.

Das daraus resultierende Gerät – der SciAps Z – wird inzwischen weltweit fast 600 Mal in Petrochemie-, Pipeline- und Stahlherstellern installiert. Es ist in RP 578, 3. Auflage, anerkannt. In zahlreichen unabhängigen Studien von führenden Anwendern und Instituten für C und CE in Rohrleitungsstählen, Edelstahl der Güteklasse L, Rückständen und sogar sulfidischen Korrosionsanwendungen wurde die positive Wirkung auf die Auslösung von OES bewertet.

Das SciAps Z für Kohlenstoff in Stählen und Edelstahl: Bewährte Handheld-Technologie mit fast 600 Installationen weltweit.

Mit dem NACE-Papier „03651 Specification for Carbon Steel Materials for Hydrofluoric Acid Alkylation Units“ wurden Test- und Korrosionsratenmessverfahren zur Bewertung von Materialien in HF-Umgebungen sowie eine Spezifikation für Kohlenstoffstahlmaterialien im Hinblick auf den Gehalt an Restelementen und Kohlenstoff in Stählen für die HF-Alkylierung entwickelt Ausrüstung.

Wahre Demo-Geschichten aus der Praxis

2 Tage Spark OES vs. nur 3 Stunden mit LIBS

Es gibt einen Teil der ...Sie hatten zwei Tage zum Testen eingeplant, da sie mit OES einen 100-Fuß-Turm erklimmen mussten. Stattdessen beendeten sie die Arbeit mit unserem tragbaren LIBS-Analysegerät in nur drei Stunden.

Z-200 löst das Rätsel im Edelstahl

Es gibt einen Teil der ...Ort: Texas. Wir wurden gerufen, um einige reale Materialien mit einem großen Inspektionsunternehmen zu testen …

Es gibt einen Teil der ...

Testen auf engstem Raum

Es gibt einen Teil der ...Hier ist eine großartige Geschichte von der Frontlinie der Edelstahlprüfung in Japan, mit freundlicher Genehmigung unseres Anwendungsmanagers im asiatisch-pazifischen Raum.

Der Tag, an dem LIBS OES besiegte

Es gibt einen Teil der ...Hier ist eine weitere Kohlenstoffgeschichte und Lernmöglichkeit, mit freundlicher Genehmigung unseres EMEA-Managers Jeroen.

Funktioniert das Handheld LIBS bei Wind?

Es gibt einen Teil der ...Wir bekommen diese Frage ständig und können nicht verstehen, warum Wind ein Problem ist. Dann brachte uns eine lockere Runde Golf dazu, über einige Demo-Geschichten nachzudenken, die wir unterwegs gehört hatten.

Demos in Down Under

Es gibt einen Teil der ...Für jeden Test berechnen wir automatisch die Kohlenstoffäquivalenz und zeigen sie an: CE = C% + Mn%/6 + (Cr% + Mo% + V%)/5 + (Cu% + Ni%)/15. Die Ergebnisse waren hier sehr wiederholbar und stimmten perfekt mit den zertifizierten Teilen des Kunden überein.

Es gibt einen Teil der ...