手持式XRF的最新进展及应用——专访奥林巴斯NDT业务发展经理Ken S
来源:    发布时间: 2015-12-14 20:21   1086 次浏览   大小:  16px  14px  12px
日前,奥林巴斯NDT业务发展经理Ken Smith接受了www.azom.com 的采访,采访中Ken Smith谈了手持式XRF的最新进展,及其在工业领域的应用。

日前,奥林巴斯NDT业务发展经理Ken Smith接受了www.azom.com 的采访(采访人G.P. Thomas,以下简称“GT”)。采访中Ken Smith(以下简称“KS”)谈了手持式XRF的最新进展,及其在工业领域的应用。

GT :过去十年,手持式XRF在金属行业都有哪些应用?

  KS :手持式( HH ) X射线荧光光谱仪主要用于合金牌号确认和识别,这些都是相似的任务,但在“牌号确认”和“牌号鉴别”的具体操作之间也有微小差异。

  在牌号确认操作中,检验员知道应该是什么牌号。比如,外科植入物生产商的收货部门需要确认材料是否为“316医疗级不锈钢”。

  在牌号鉴别操作中,检验员不知道材料到底是什么,需要对材料进行识别。这种情况更多的是在废料回收业务当中,同样也可以用于建筑物拆除定价,或者用于整理已经混淆的维修材料。

  GT:您能简单介绍一下什么是材料可靠性鉴定(PMI),为什么PMI很重要?

  KS:材料可靠性鉴定(PMI)是用来描述上述“牌号确认”的几个方面之一,最常用的是在石化工业。美国石油学会(API)推荐规程(RP)578就是“新建及现有合金管道系统材料可靠性鉴定”。

  然而,相同的方法被用在许多制造过程中,如航空合金和外科植入物的制造等,核实合金材料的成分是十分重要的。

  只要在订货、生产、运输、接收、安装或维修过程中使用到合金,就存在人为错误的可能性。合金外观是相同的,从外观来看,镍合金、不锈钢、铬钼钢和钛合金之间没有差异。然而不同合金的冶金性能——腐蚀,耐蠕变性或强度-重量比等有显著的不同。

  GT:与其他无损分析技术相比,手持式XRF在材料可靠性鉴定(PMI)和品质保证/质量控制(QA/QC)中有哪些应用优势?

  KS:其他常见的PMI技术是OES(光电直读光谱仪),XRF和OES相比有3个不同点:

  1.XRF是真正的无损检测技术,而OES会在材料表面留下一角钱大小的印记。

  2.X射线荧光光谱可分析不同大小和形状的样品。无论是线性外科植入材料,还是废品回收过程中的金属屑丝,使用X射线荧光分析均能产生准确的分析结果。

  3.XRF体积更小,更容易到现场检测样品。

  GT:您能介绍一下手持式XRF技术在过去几年里的发展概况吗?

  KS:我想说的是在过去十年中手持式XRF技术发生了重大的变化。在硬件方面, 2001年INNOV-X(现在奥林巴斯NDT)推出了第一个基于手持式XRF的X射线管,可以不用放射性物质来产生X射线,这是非常大的突破,其他厂商迅速跟进。然而,与传统X射线源相比,真正的差异是分析性能。X射线管拥有更高的计数率,保证了分析精度、准确度、以及测试时间。高计数率带来的好处是多方面的,能够实现在更宽的浓度范围及元素分析中获得更快,更准确的分析结果。此外,在2009年,所有的制造商开始采用硅漂移探测器。这种技术比以前的技术(SiPIN检测器)快10到100倍,这也促使将X射线管的优势发挥的更大。

  GT:这些变化是如何影响合金的品质保证/质量控制的?

  KS:XRF现在是标准技术,它可以使每一个样品通过手动或自动在线系统进行测试。但最重要的,它可以进行冗余测试。我在前面列出的所有由于人为错误将材料弄混的可能性,利用手持式XRF,只需3秒钟就可以实时鉴别某一材料,而且其冗余检验更经济和实用。

  GT:实现轻元素的检测有哪些重要意义?

  KS:实现轻元素的检测扩展了可靠检测的材料的范围。无论是分析采用不同纯度的铝或镁制作直升机组件,还是在采用镍超级合金制作的喷气发动机中寻找低含量的铝,当多个元素可以被分析检测,尤其是在较低的浓度进行测量,将会提高分析结果的有效性和确定性。

  GT:最近XRF在硬件方面有哪些技术进步,使人们有可能在高温环境下检测合金?

  KS:用于化学反应过程中的管道,阀或容器的温度可以达到1000F!可以说有两个方面能很好的促进这种应用:1.经验—我们一直在研究如何更好地为这种应用提供解决方案;2.硬件的改进—检测速度对于热环境中的分析测试尤为重要。所有前面列出的提高计数率的改进,如X射线管、硅漂移探测器等对于热环境中的分析测试都十分有帮助。

  这两个方面结合起来,可以使我们能够更快的分析较低浓度水平,以及更多种类的元素。这使得我们对在高温下,关键部件的快速测试更加有信心,这样我们就不必等工厂停工时来进行测试。一般石化厂检修的时候都非常繁忙,如果能够在这个繁忙期之外的时间进行检测将非常重要。

  GT:你能给出一个应用实例证明为什么这对于石化厂很重要吗?

  KS:一些石化厂十分关注硫化物对于低合钢的腐蚀。API RP939C文件中解释了高温环境下硫化物如何加速低合金钢的腐蚀过程,而1000至2000ppm(0.1%至0.2%)的硅的存在实质上可以降低了硫化物的腐蚀速率。

  如果确定某一组中件缺少硅,那就意味着腐蚀检验周期和更换周期都将缩短,这样组件破裂的危险可大大降低。

  GT:什么是光束准直,它是如何影响焊缝分析的?

  KS:光束准直可以使光束更加细小,从而使得有效分析光斑直径从10mm降低至3mm。这将十分便利,当需要分析焊接材料时,分析人员只需点击触摸屏选择窄光束光斑就可以了。

  GT:您认为未来十年,手持式XRF将有哪些突破?

  KS:我认为主要的变化都基本差不多:硬件将提高——X射线管,探测器和电路!软件将以客户需求为驱动,继续简化和扩展现场使用特性;更多的应用将成为可能,并且所有的应用程序将运行得更快,更好。

  Ken Smith简介

  Innov-X Systems成立于2001年,并于2002年4月开始提供世界上第一台采用X射线管的便携式XRF分析仪。目前该公司在波士顿总部和其他40多个地方拥有150名员工。 2010年7月,奥林巴斯收购了INNOV- X Systems。

  Ken Smith是INNOV- X Systems的五位创始人之一, Ken当前主要负责业务开发,产品研发和产品定位。拥有25年不同的XRF领域从业经验,他举行了许多关于采用X射线荧光光谱对物质进行测试的研讨会和培训班。

 
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