ترکیب شیمیایی چیست؟
تجزیه و تحلیل ترکیب شیمیایی مشخص می کند که کدام عناصر فلز را تشکیل می دهند و به چه نسبتی. رایج ترین روش، طیف سنجی انتشار نوری جرقه (OES) است: جرقه ای که روی سطح نمونه ایجاد می شود، عناصر را تحریک می کند، هر عنصر نور را در طول موج مشخصه خود ساطع می کند، و شدت آن متناسب با غلظت است.
هدف ترکیب شیمیایی
هدف بررسی این است که آیا مواد واقعاً با درجه آلیاژ اعلام شده خود مطابقت دارد یا خیر. استفاده نادرست از مواد شایع ترین علت عواقبی مانند ترک خوردگی جوش، خوردگی غیرمنتظره و از دست دادن استحکام است.
ترکیب شیمیایی بر چه محصولاتی اعمال می‌شود؟
- محصولات فولادی و ضد زنگ
- آلیاژهای آلومینیوم و مس
- قطعات ریخته گری
- مواد پرکننده جوش
- بازرسی پذیرش مواد ورودی
ترکیب شیمیایی در چه صنایعی کاربرد دارد؟
استانداردهای مرتبط با ترکیب شیمیایی
- ASTM E415 (جرقه AES در کربن و فولاد کم آلیاژ)
- ASTM E1251 (جرقه AES در آلومینیوم و آلیاژهای آن)
- EN 10204 (اسناد بازرسی برای محصولات فلزی)
- اعتبار سنجی روش آزمایشگاهی تحت ISO 17025
شرایط ترکیب شیمیایی
- روش
- Spark OES; کربن/گوگرد با روش ICP-OES یا احتراق در صورت لزوم
- سطح
- سطح اندازه گیری زمین است. اکسید، رنگ و روغن را از بین می برد
- کالیبراسیون
- با مواد مرجع تایید شده مطابق با ماتریس مواد
- تکرار می کند
- چندین اندازه گیری و میانگین در نقاط مختلف
تجهیزات ترکیب شیمیایی
- طیف سنج نشر نوری جرقه
- آنالایزر کربن/گوگرد (روش احتراق)
- آماده سازی سطح نمونه راه اندازی سنگ زنی
- مجموعه مواد مرجع تایید شده
- سیستم تامین آرگون
الزامات نمونه برای ترکیب شیمیایی
- نمونه باید به گونه ای گرفته شود که نشان دهنده دوره تولید یا دسته باشد.
- توضیحات نمونه، نوع مواد و جهت تولید در صورت وجود باید ذکر شود.
- استاندارد مورد استفاده و هرگونه مشخصات مشتری باید همراه با نمونه ارائه شود.
- آزمایش ممکن است مخرب باشد. تعداد نمونه مورد نیاز باید از قبل تایید شود.
- سطوحی که مورد آزمایش قرار می گیرند باید در حین حمل و نقل محافظت شوند.
مدت ترکیب شیمیایی
تجزیه و تحلیل یک نمونه، از جمله آماده سازی سطح، معمولا در همان روز کاری کامل می شود.
روش اجرای ترکیب شیمیایی
- 1سطح نمونه آسیاب شده و تمیز می شود.
- 2ابزار با برنامه ماتریس مناسب و مواد مرجع تأیید می شود.
- 3نمونه بر روی پایه اندازه گیری قرار می گیرد.
- 4اندازه گیری جرقه در نقاط مختلف انجام می شود.
- 5کربن و گوگرد علاوه بر این در صورت نیاز با روش احتراق اندازه گیری می شوند.
- 6نتایج متوسط هستند.
- 7ترکیب با محدوده استاندارد مواد مقایسه می شود.
معیارهای پذیرش ترکیب شیمیایی
استاندارد روش نحوه انجام آزمایش را مشخص می کند، نه اینکه چه نتیجه ای باید باشد. محدودیت پذیرش از استاندارد مواد یا محصول، مشخصات مشتری یا مقررات مربوطه ناشی می شود. بنابراین این صفحه محدودیت عددی ارائه نمی دهد.
ارزیابی نتایج
نتیجه با محدوده عنصر در استاندارد اعلام شده مواد مقایسه می شود. حتی یک عنصر منفرد خارج از محدوده، درجه مواد را تغییر می دهد. در این صورت، ماده واقعاً با کدام درجه مطابقت دارد، به طور جداگانه ارزیابی می شود.
گزارش ترکیب شیمیایی
- توضیحات نمونه، اطلاعات مواد/محصول و شماره دسته در صورت وجود
- روش آماده سازی نمونه و شرایط تهویه
- شرایط استاندارد و آزمون اعمال می شود
- ابزار مورد استفاده و وضعیت کالیبراسیون
- نتایج و واحدهای اندازه گیری
- عدم قطعیت اندازه گیری (در صورت درخواست)
- بیانیه ای مبنی بر اینکه نتیجه فقط برای نمونه ارسال شده برای آزمایش اعمال می شود
اعتباربخشی
EUROLAB دارای اعتبار شناخته شده بین المللی است که از نهادهای اعتباربخشی طرف قراردادهای شناسایی چندجانبه IAF و ILAC، تحت ISO/IEC 17025 برای تست های آزمایشگاهی، ISO/IEC 17020 برای بازرسی و نظارت، و ISO/IEC 17021-1 و سیستم گواهی محصول ISO/IEC. این زنجیره تضمین می کند که گزارش ها و گواهی های صادر شده در سراسر جهان پذیرفته می شوند.
اینکه آیا این آزمون می تواند در محدوده معتبر ارائه شود به محصول شما و استاندارد اعمال شده بستگی دارد. از آنجایی که اعتبارسنجی مبتنی بر روش است، دامنه به صورت کتبی در مرحله نقل قول تأیید می شود.
محدوده و مجوزهامقررات مرتبط
- استانداردهای هماهنگ با توجه به خانواده محصول اعمال می شود
- اتحادیه اروپا 765/2008 (چارچوب نظارت بر بازار و اعتباربخشی)
- مقررات مربوط به محصول و مشخصات مشتری
آزمون فلز و متالورژی — این حوزه آزمون چه چیزی را پوشش می‌دهد؟
بخش زیر حوزه‌ای را توصیف می‌کند که آزمون ترکیب شیمیایی به آن تعلق دارد؛ شرایط و معیارهای پذیرش این آزمون خاص در بخش‌های بالا آمده است. دامنه ویژه محصول شما در مرحله پیشنهاد قیمت به‌صورت مکتوب مشخص می‌شود.
آزمون‌های فلز و متالورژی، باری را که یک فلز یا اتصال جوش‌شده می‌تواند تحمل کند، نحوه شکست آن و ساختار داخلی‌اش را تعیین می‌کنند. خروجی این خانواده اغلب درباره خود محصول نیست بلکه درباره هویت ماده است: آیا فولاد واقعاً از رده اعلام‌شده است، آیا درز جوش استحکامی را که طراحی فرض کرده می‌دهد، آیا قطعه ریخته‌گری نقص داخلی غیرقابل‌قبولی دارد؟
اهمیت عملی این حوزه از این واقعیت ناشی می‌شود که یک قطعه فلزی به‌ندرت به‌تدریج از کار می‌افتد. یک قطعه پلاستیکی تغییر شکل می‌دهد، فرسوده می‌شود، ترک می‌خورد و معمولاً هشدار می‌دهد. اما درز جوش یا یک بست، اغلب بدون هشدار می‌شکند - به‌ویژه در موارد خستگی و شکست ترد. به همین دلیل، در حوزه‌هایی مانند تجهیزات تحت فشار، تجهیزات بالابر، فولاد سازه‌ای و خطوط لوله، آزمون مواد الزامی مقرراتی است نه طراحی.
این خانواده سه گروه روش را گرد هم می‌آورد و هر یک به پرسشی متفاوت پاسخ می‌دهد. آزمون‌های مکانیکی رفتار ماده تحت بار را کمّی می‌کنند. بازرسی غیرمخرب بدون آسیب به قطعه به دنبال نقص می‌گردد. متالوگرافی و تجزیه شیمیایی توضیح می‌دهند چرا ماده چنین رفتاری دارد - از طریق ساختار دانه، توزیع فاز، محتوای آخال و ترکیب آلیاژ.
معیار پذیرش این آزمون‌ها تقریباً هرگز از استاندارد آزمون نمی‌آید و این کلید درک این حوزه است. استاندارد آزمون می‌گوید اندازه‌گیری چگونه انجام شود؛ مقادیر قابل‌قبول از استاندارد محصول، رده ماده یا آیین‌نامه ساخت می‌آید. ISO 6892-1 می‌گوید آزمون کشش چگونه انجام شود؛ EN 10025 می‌گوید آن فولاد باید چند مگاپاسکال تنش تسلیم بدهد. هنگام خواندن یک گزارش، دانستن اینکه بر اساس کدام استاندارد محصول ارزیابی شده ضروری است.
نمونه‌برداری در این حوزه بخشی جدایی‌ناپذیر از نتیجه است. دو نمونه گرفته‌شده از یک ذوب ممکن است بسته به جهت و محل برداشت، مقادیر متفاوتی بدهند؛ در محصولات نورد شده، نمونه‌های موازی و عمود بر جهت نورد نتایج متفاوتی تولید می‌کنند. به همین دلیل استانداردهای محصول محل و جهت نمونه‌برداری را نیز تنظیم می‌کنند و گزارش باید این را مستند کند.
گروه‌های روش در این حوزه
تست های مکانیکی
کشش، فشار، خمش، ضربه شیاردار (شارپی)، سختی (برینل، ویکرز، راکول)، خستگی، خزش و چقرمگی شکست. این‌ها رفتار ماده تحت بار را به‌صورت عددی می‌دهند.
بازرسی غیرمخرب
پرتونگاری، بازرسی فراصوتی، مایع نافذ، ذرات مغناطیسی و بازرسی چشمی. بدون آسیب به قطعه به دنبال نقص‌های سطحی و داخلی می‌گردد و گامی ضروری در ساخت جوشی است.
متالوگرافی
آماده‌سازی نمونه، اچ‌کاری و بررسی میکروسکوپی. اندازه دانه، توزیع فاز، محتوای آخال، عمق کربن‌دهی و منطقه متأثر از حرارت جوش ارزیابی می‌شود.
تجزیه شیمیایی
ترکیب آلیاژ با طیف‌سنجی نشری نوری و شیمی تر تأیید می‌شود؛ تأیید رده ماده از این مرحله می‌گذرد.
رفتار خوردگی
آزمون‌های مه نمکی، خوردگی حفره‌ای و شکافی، و خوردگی بین‌دانه‌ای. در فولادهای زنگ‌نزن می‌توانند نشان‌دهنده کیفیت عملیات حرارتی باشند.
موارد رایج اشتباه‌گرفته‌شده در این حوزه
- گواهی ماده (مانند EN 10204 3.1) گزارش آزمون نیست؛ اظهارنامه سازنده است. در کاربردهای حساس، راستی‌آزمایی مستقل انجام می‌شود و این دو نباید با هم اشتباه گرفته شوند.
- آزمون‌های کشش ASTM و ISO مقادیر یکسانی را اندازه می‌گیرند اما از هندسه نمونه متفاوتی استفاده می‌کنند؛ نتایج معادل مستقیم هم تلقی نمی‌شوند و هرچه مشخصات بخواهد همان اعمال می‌شود.
- جداول تبدیل بین سختی و استحکام تقریبی هستند. محاسبه تنش تسلیم از روی سختی، شواهد کافی برای پذیرش ماده نیست.
- در بازرسی غیرمخرب، عبارت «نقصی یافت نشد» به معنای نبود نقص نیست؛ ممکن است نقص‌هایی زیر حد تشخیص روش وجود داشته باشد. گزارش باید روش به‌کاررفته و سطح حساسیت را ذکر کند.
- قبول‌شدن درز جوش نشان نمی‌دهد جوشکار یا دستورالعمل واجد شرایط است؛ این‌ها فرآیندهای جداگانه‌اند.
این نتایج از کدام تصمیم پشتیبانی می‌کنند
- راستی‌آزمایی گواهی ماده و پذیرش مواد ورودی
- تأیید ساخت جوشی؛ صلاحیت‌سنجی جوشکار و دستورالعمل
- کنترل ساخت تجهیزات تحت فشار و اجزای سازه‌ای
- تحلیل خرابی و تعیین علت ریشه‌ای آسیب‌های میدانی
- راستی‌آزمایی فرآیندهای عملیات حرارتی و سطحی
تست های مرتبط
پرسش‌های متداول درباره ترکیب شیمیایی
آیا این همان PMI است؟
خیر. PMI یک راستی‌آزمایی میدانی سریع است که با ابزار قابل حمل انجام می‌شود و معمولاً نمی‌تواند کربن را بخواند. تجزیه و تحلیل OES آزمایشگاهی ترکیب کامل را با عدم قطعیت کمتر می دهد.
چرا کربن به طور جداگانه اندازه گیری می شود؟
عناصر سبک مانند کربن، گوگرد و نیتروژن ممکن است به طور قابل اعتماد توسط اسپارک OES اندازه گیری نشوند. برای این عناصر از آنالایزرهای مبتنی بر احتراق یا همجوشی جداگانه استفاده می شود.