CN102253067B

CN102253067B - 测定熔敷金属化学成分的方法

Info

Publication number: CN102253067B
Application number: CN 201110096586
Authority: CN
Inventors: 魏艳; 吴浩
Original assignee: Wuhan Tiemiao Welding Materials Co Ltd
Current assignee: Wuhan Tiemiao Welding Materials Co Ltd
Priority date: 2011-04-18
Filing date: 2011-04-18
Publication date: 2012-12-05
Anticipated expiration: 2031-04-18
Also published as: CN102253067A

Abstract

本发明公开了一种X-射线荧光光谱法测定熔敷金属化学成分的方法，包括以下步骤：1）绘制工作曲线；2）熔敷金属试样的制备；3）熔敷金属试样中元素含量的测定。本发明具有分析速度快、操作简单、测量数据准确度高的特点，该方法的应用拓宽了荧光分析的应用范围，同时可以避免由于传统化学分析产生的废弃物的排放，减少环境污染，达到了节能减排的目的，具有明显的社会效益。

Description

测定熔敷金属化学成分的方法

技术领域

本发明涉及一种测定熔敷金属化学成分的方法。

背景技术

[0002] 目前焊材材料广泛的应用于船舶及海洋结构、桥梁、石油化工、压力容器、电力、铁路机车、高层建筑、钢结构等，对熔敷金属化学成分的检测是判定不同类别焊接材料好坏的重要指标之一，熔敷金属化学成分是保证焊缝使用性能的基础。传统对熔敷金属化学成分的检测主要是采用湿法化学分析和ICP光谱法，湿法化学分析需对各个元素进行逐个分析，过程繁琐、周期长、试剂消耗量大、污染环境、耗用的人力比较多。ICP光谱法分析虽然时间短，但对固体样品需进行试样分解，且因为工作时需要消耗大量的Ar气，所以费用比较高。

随着X-射线荧光光谱法在各个领域的广泛应用，由于其前处理过程相对较简单，只需进行简单的磨光，省去了钻屑、溶解样品等复杂的化学分析操作过程，可同时测定多元素，具有制样简便、分析速度快、分析范围宽、重现性好、准确度高的特点。同时可以避免由于传统化学分析产生的废弃物的排放，减少环境污染，达到了节能减排的目的，具有明显的社会效益。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种测定熔敷金属化学成分的全新方法，从而提高工作效率、节约成本、减少环境污染。

本发明提供的测定熔敷金属化学成分的方法，步骤包括：

1）绘制工作曲线：

选择GSB03-1063-1999热模具钢、38CrMoAl、CrMnTi、CrNiW和碳工钢作为标准样品，表面抛光后，采用X-射线荧光光谱仪测定标准样品中各元素分析线的净强度，测量条件为电流电压为24KV/100mA；真空光路；Ar-CH4混合气体，体积比为9：1，绘制净强度对元素含量的工作曲线；

2）熔敷金属试样的制备：

取焊缝熔敷金属试样，其分析面打磨，去皮，至表面纹理清晰，用酒精棉擦拭干净；

3）熔敷金属试样中元素含量的测定：

以X-射线荧光光谱仪测定熔敷金属试样各元素的净强度，熔敷金属试样分析面的长宽中心位于焊缝表面中心，测量条件为电流电压为24KV/100mA；真空光路；Ar-CH₄混合气体，体积比为9：1，根据工作曲线计算各元素在熔敷金属试样中的含量。

上述测定熔敷金属化学成分的方法，具体步骤可为：

1）绘制工作曲线：

选择GSB03-1063-1999热模具钢、38CrMoAl、CrMnTi、CrNiW和碳工钢作为标准样品，表面抛光后，采用X-射线荧光光谱仪测定标准样品中各元素分析线的净强度，测量条件为电流电压为24KV/100mA，真空光路，Ar-CH₄混合气体，体积比为9：1，建立标准样品数据库，所有标准样品测量完毕后，进行线性回归，绘制出工作曲线，采用基本参数法和经验系数法将标准样品拟合成一条工作曲线，实现线性范围内多元素定量分析，同时建立工作曲线的漂移校正程序，从而确保X-射线荧光光谱仪连续工作状态的稳定性和结果的准确性；

2）熔敷金属试样的制备：

3）熔敷金属试样中元素含量的测定：

将准备好的熔敷金属试样，放入样品杯中，以X-射线荧光光谱仪进行测量，选择已经建立的应用，测量，由软件直接输出测量结果。

优选地，上述X-射线荧光光谱仪的X光管为尖锐端窗型铑靶X光管。

优选地，步骤1）所述标准样品表面抛光的方法为：使用砂纸或刚玉砂纸打磨，对标准样品的分析面进行抛光，至分析面平整、无气孔、无夹渣，纹路一致。

优选地，步骤2）所述熔敷金属试样的分析面打磨的方法为：用2800转/分以上的高速旋转抛光机研磨，以砂纸或砂轮片的粒度打磨，或用磨床或用铣床加工，至所述熔敷金属试样没有明显的夹渣或直径大于1.5mm的气孔缺陷。

本发明能够达到以下技术效果：

本发明具有分析速度快、操作简单、测量数据准确度高的特点，该方法的应用拓宽了荧光分析的应用范围，同时可以避免由于传统化学分析产生的废弃物的排放，减少环境污染，达到了节能减排的目的，具有明显的社会效益。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。

一种测定熔敷金属化学成分的方法，其测量过程包括：1）绘制工作曲线；2）熔敷金属试样的制备；3）熔敷金属试样中元素含量的测定。

结合实例对本发明作进一步说明如下：

实施例：

以检测某普通焊条熔敷金属试样为例：

标准样品的选择：根据测试项目及范围的要求，选择GSB03-1063-1999热模具钢光谱标样6个，38CrMoAl光谱标样6 个，CrMnTi光谱标样5个，CrNiW光谱标样5个，碳工钢光谱标样6个，共5套光谱标样。标准样品的浓度覆盖了整个定量分析的浓度范围。

表1 实施例的化学元素测量范围

元素	测定范围（%）	元素	测定范围（%）
				Si	0.010~3.0	Cr	0.050~5.0
Mn	0.1~3.0	Ni	0.050~6.0
				P	0.0050~0.10	Mo	0.050~3.0
W	0.010~2.0	Cu	0.010~1.0
				V	0.050-1.50	Nb	0.050~3.0
Ti	0.050-1.0

某普通焊条熔敷金属试样的制备：按照试样制备尺寸要求，试样加工成长宽32--38mm，厚约l0--25mm的块样，分析面的长、宽中心应位于焊缝表面中心。用磨样机打磨l0s，去皮约1mm。打磨后的表面纹理清晰、无缩孔、无偏析、无沾污和严重裂纹，用酒精棉擦拭干净，待测。标准样品用同样的方法处理。

X-射线荧光光谱仪的工作环境：仪器的工作环境应该满足GB/T 16597冶金产品分析方法 X-射线荧光光谱法通则。

X-射线荧光光谱仪的配置：尖锐端窗型铑靶X光管；电流电压为24KV/100mA；真空光路；Ar-CH₄混合气体(体积比为9：1)。

测量条件的选择：根据待分析的元素和结合仪器自身的特点选择最佳测量条件。在X光管满功率（最大功率2.4kw,最大电流为100mA，最大电压为60kV），准直器面罩为10mm条件下，进行谱线、狭缝、晶体、准直器、探测器、滤光片、谱线峰位背景、测量时间、干扰谱线的选择，具体条件见表2。

表2 实施例的相关参数

工作曲线的绘制：将选择好的标准样品，建立标准样品数据库，在汇编好的测量条件下对标准样品逐个进行测量，所有标准样品测量完毕后，获得标准样品各元素对应的计数率（强度），并与各元素对应的含量值进行线性回归，绘制出工作曲线。

工作曲线的基体校正：对于合金钢系列，基体成分较复杂，各元素分析线之间存在谱线重叠及吸收-增强效应，只有对这些影响因素进行适当校正后，各元素的校正曲线才能呈现出良好的线性关系，线性系数（K）才能小。本试验在进行了各元素理论ALPHA系数校正的基础上，进行了有关元素的干扰校正。根据以上分析中可能存在的各元素间的干扰因素，将基本参数法和经验系数法相结合，经过校正后，曲线的离散度（RMS）大大的降低，线性系数（K）得到明显的改善，各元素分析线之间存在谱线重叠及吸收-增强效应得到了修正。通过已经绘制出的元素通道，检索出各元素存在的主要干扰元素，见表2。

工作曲线的漂移校正：由于仪器状态的变化会导致测定结果的偏离，所以在检查工作之前，应用漂移校正样品对仪器进行校正，从而确保仪器连续工作状态的稳定性和结果的准确性。

设置检查样品：从标准样品中选择一个主要元素含量适中的样品作为检查样品，如果测量值与标准值之差在允许的公差范围内，则仪器可以直接用于分析。

测量试样：将准备好的待检测熔敷金属样品，放入样品杯中，选择已建立的应用，开始测量，由软件直接输出测量结果。分析完毕时间为100s，与湿法化学分析结果比较，两种方法的比对结果见表3：

表3 方法比对结果 w/%

	Si	Mn	P	Cr	Ni	Mo
							荧光值	0.19	1.38	0.010	0.17	3.25	0.19
化学值	0.21	1.35	0.012	0.18	3.29	0.19
							允许差	-0.020	0.03	-0.002	-0.01	-0.04	0

从表3的比对结果可以看出, 分析结果与化学值相符，本法所得结果符合分析测试要求。

以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims

1.一种测定熔敷金属化学成分的方法，其特征在于，步骤包括：

1）绘制工作曲线：

选择GSB03-1063-1999热模具钢、38CrMoAl、CrMnTi、CrNiW和碳工钢作为标准样品，将所述标准样品分析面的表面抛光后，采用X-射线荧光光谱仪测定所述标准样品中各元素分析线的净强度，测量条件为电流电压为24KV/100mA，真空光路，体积比为9：1的Ar-CH₄混合气体，绘制净强度对元素含量的工作曲线；

2）熔敷金属试样的制备：

3）熔敷金属试样中元素含量的测定：

以X-射线荧光光谱仪测定熔敷金属试样各元素的净强度，熔敷金属试样分析面的长宽中心位于焊缝表面中心，测量条件为电流电压为24KV/100mA，真空光路，体积比为9：1的Ar-CH₄混合气体，根据工作曲线计算各元素在熔敷金属试样中的含量。

2.根据权利要求1所述的测定熔敷金属化学成分的方法，其特征在于，

步骤1）绘制工作曲线中，所述绘制净强度对元素含量的工作曲线为：建立标准样品数据库，所有标准样品测量完毕后，进行线性回归，绘制出净强度对元素含量的工作曲线，采用基本参数法和经验系数法将标准样品拟合成一条工作曲线，实现线性范围内多元素定量分析，同时建立工作曲线的漂移校正程序，从而确保X-射线荧光光谱仪连续工作状态的稳定性和结果的准确性；

步骤3）熔敷金属试样中元素含量的测定：将准备好的熔敷金属试样，放入样品杯中，以X-射线荧光光谱仪进行测量，选择步骤1）建立的工作曲线，计算，得出结果。

3.根据权利要求1或2所述的测定熔敷金属化学成分的方法，其特征在于，所述X-射线荧光光谱仪的X光管为尖锐端窗型铑靶X光管。

4.根据权利要求1或2所述的测定熔敷金属化学成分的方法，其特征在于，步骤1）所述标准样品表面抛光的方法为：使用砂纸或刚玉砂纸打磨，对标准样品的分析面进行抛光，至分析面平整、无气孔、无夹渣，纹路一致。

5.根据权利要求1或2所述的测定熔敷金属化学成分的方法，其特征在于，步骤2）所述熔敷金属试样的分析面打磨的方法为：用2800转/分以上的高速旋转抛光机研磨，以砂纸或砂轮片的粒度打磨，或用磨床或用铣床加工，至所述熔敷金属试样没有明显的夹渣或直径大于1.5mm的气孔缺陷。

6.根据权利要求1或2所述的测定熔敷金属化学成分的方法，其特征在于，所述熔敷金属试样的长为32~38mm，宽为32~38mm，高为10~25mm。