Корзина
Пишите нам: sales@theseuslab.kz
+7 (771) 79-000-49
  • Theseus Lab
  • Статьи
  • Измерение примесей в аргоне сверхвысокой степени очистки для процесса горячего изостатического прессования с использованием MultiDetek2 и PlasmaDetek2

Измерение примесей в аргоне сверхвысокой степени очистки для процесса горячего изостатического прессования с использованием MultiDetek2 и PlasmaDetek2

Измерение примесей в аргоне сверхвысокой степени очистки для процесса горячего изостатического прессования с использованием MultiDetek2 и PlasmaDetek2
Аргон широко применяется при решении различных задач в сталелитейной промышленности, процессах воздушного разделения, сварки, продувки, на химических и полупроводниковых производствах, а также в других отраслях

16.09.19

Что такое горячее изостатическое прессование?

Процесс ГИП характеризуется очень высокими температурами, очень высоким давлением и применением инертного газа для устранения пористости в литье и объединения порошка в плотные материалы. В частности, необходимыми условиями являются поддержание температуры до 2000 градусов Цельсия, давления до 30000 фунтов на квадратный дюйм и применение аргона сверхвысокой степени очистки в качестве инертного газа.

 

В чем заключаются преимущества горячего изостатического прессования?

Горячее изостатическое прессование широко используется для продления срока службы компонентов и защиты их от таких факторов окружающей среды, как коррозия и истирание. Данный процесс предусмотрен для термической обработки, которая улучшает такие свойства материала как прочность, долговечность и коррозионная стойкость, что повышает эффективность работы компонентов и значительно увеличивает срок их службы. ГИП позволяет изменять микроструктуры материалов, таких как металлы и сплавы, благодаря чему им придаются новые свойства, повышающие срок службы компонента, например: повышенная твердость поверхности, термостойкость, пластичность и прочность. Высокая температура и давление процесса позволяют достигать результатов, которые невозможно получить с применением других методов. ГИП используется для устранения пористости в литье и для соединения порошков в плотные материалы. Благодаря такому процессу можно объединять разнородные материалы для производства уникальных, экономически эффективных компонентов.
 

На каких рынках могут применяться продукты, изготовленные с применением процесса ГИП?

Установки горячего изостатического прессования способны обрабатывать тонны отливок из титана, алюминия, стали и суперсплавов, устраняя пористость и улучшая характеристики таких деталей, как лопасти турбины и компоненты для нефтяных месторождений. Почти во всех случаях металлы в любом состоянии требуют термической обработки для улучшения их свойств и достижения необходимых уровней долговечности и коррозионных характеристик компонентов при эксплуатации. Например, без термической обработки компоненты автомобильного двигателя будут служить всего несколько сотен километров, а не десятков тысяч, как мы ожидаем. Использование специализированных технологий обработки поверхностей позволяет еще значительно улучшить эксплуатационные характеристики, особенно для применения в суровых условиях, например, в авиационных двигателях, а также под водой и нефтегазовой сфере.

 

Почему анализ чистоты газа так важен для процесса ГИП?

Инертный газ необходим для предотвращения химических реакций во время процесса ГИП при повышенных температурах, именно поэтому аргон является идеальным вариантом. Мониторинг газа аргона и его примесей в процессе ГИП необходим для контроля качества и повторяемости процесса.

При общем контроле качества необходимо выполнять анализ следовых примесей H2-O2-N2-CH4-CO-CO2-NMHC-H2O в аргоне сверхвысокой степени очистки в диапазоне 0-100 частей на миллион.

 

Типовая установка ГИП:

 

Решение LDETEK:

Идеальным решением для измерения различных примесей в аргоне сверхвысокой очистки является газовый хроматограф MultiDetek 2 в сочетании с плазменным детектором (PED) PlasmaDetek 2.

Система имеет простую конфигурацию из 2 блоков, каждый из которых соединяется с одним PED. Каждый блок имеет собственную хроматографическую колонку, установленную в компактной изотермической печи. Для подачи образца газа на детектор применяется простой ввод пробы с применением пробоотборного контура, установленного на мембранном клапане.
 

Первый блок применяется для измерения следовых примесей H2-O2-N2-CH4-CO и CO2

В конфигурации первого блока используется селективный мембранный клапан для синхронизации примесей, подаваемых из колонок на плазменный детектор. Для повышения чувствительность PED оснащен селективной оптикой для каждой измеряемой примеси.

 

Второй блок применяется для анализа следовых примесей NMHC

Устройство второго блока позволяет вводить легкие примеси, при этом углеводороды C2s-C3s-C4s группируются в один пик путем изменения положения клапана, образуя NMHC для PED. PED оснащен селективной к углеводородам оптикой.
 

 

Для анализа следовых примесей H2O в зависимости от требования предлагается 2 решения.

  1. Параллельно MultiDetek2 может быть подключен датчик точки росы Michell. Выход датчика 4-20 мА подключается к аналоговому входу MD2. Затем все результаты могут быть представлены на интерфейсе ГХ. Таким образом, при анализе примеси H2O может быть достигнут нижний предел чувствительности, равный 0,5 ppm.
  2. При необходимости обеспечения нижнего предела чувствительности менее 0.5 ppm в MultiDetek2 требуется установить третий блок, содержащий датчик влажности на базе микровесов с кристаллом кварца. Таким образом, для калибровки датчика H2O в блок ГХ встраивается система калибровки диапазона и нуля. 

 

Третий блок для измерения следовых примесей H2O

 

Интегрированное комплексное решение LDRACK

 

Результаты:

Ниже представлена хроматограмма стандартного газа аргона со следовыми примесями. Время анализа H2-O2-N2-CH4-CO-CO2 составляет менее 10 минут, при добавлении примеси NMHC время анализа составляет 12 минут.


 

В следующей таблице представлены значения предела обнаружения для такой конфигурации ГХ

КОМПОНЕНТ

КОНЦЕНТРАЦИЯ

ВЫСОТА ПИКА

ШУМ

LDL (3X NOISE)

H2

10.315 ppm

3202 мВ

2.4 мВ

0.023 ppm

O2

9.936 ppm

3221 мВ

2.1 мВ

0.019 ppm

N2

9.974 ppm

3205 мВ

1.0 мВ

0.010 ppm

CH4

9.874 ppm

3201 мВ

2.0 мВ

0.019 ppm

CO

9.974 ppm

3251 мВ

2.6 мВ

0.024 ppm

CO2

9.742 ppm

3191 мВ

2.3 мВ

0.021 ppm

NMHC

9.932 ppm

3051 мВ

2.1 мВ

0.021 ppm

Рисунок 2. Примечание: при изменении объема вводимой пробы и хроматографических условий могут быть получены другие нижние пределы обнаружения 
 

Заключение:

Компактный ГХ MultiDetek2 в сочетании с детектором PlasmaDetek2 позволяет выполнять анализ следовых примесей в аргоне сверхвысокой степени очистки, при этом прибор может быть реализован в формате одной стойки с применением детектора одного типа. Использование аргона в качестве газа-носителя влечет за собой низкие эксплуатационные расходы. Кроме того, MultiDetek2 предлагает все функции и промышленные протоколы / средства управления, необходимые промышленному рынку для решения такого типа задач.

Наше полностью интегрированное решение LDrack, построенное на базе аналитического прибора MultiDetek2, селектора потока LDGSS и средств анализа следов H2O, представляет собой надежное комплексное решение для производителей гидростатов горячего прессования, производителей 3D-принтеров и некоторых производителей технических средств с контролируемой атмосферой.
 

Предыдущие статьи