光谱分析在压力管道监督检验中的运用

科技创新
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光谱分析在压力管道监督检验中的运用
胡瑞兵
（甘肃省特种设备检验检测研究院 ，甘肃 兰州 730050）
摘要：本文针对光谱分析在压力管道监督检验中的运用，采用理论结合实践的方法，先分析了光谱分析的原理和特点，接着论述了此项技术在压力管道监督检验的运用要点，最后提出相应的注意事项。

分析结果表明，压力管道监督检验是保证压力管道安全、稳定运行的关键，将光谱分析运用到压力管道监督检验中，可大幅的提升压力管道监督检验的效率和精度，而且方便快捷，值得大范围推广。

关键词：光谱分析；压力管道；监督检验；标准
压力管道是工业生产、城市发展的主要命脉，多用于运输易燃易爆、高温高压的液体或者气体，其运行质量直接关系到工业生产和城市发展的安全性。

加强压力管道监督检验是掌握压力管道运行状态的主要举措，但压力管道监督检验具有很强的复杂性，检验难度比较大，影响因素比较多，传统检验方法具有很大的局限性，难以对压力管道进行全方面有效的检验。

而采用光谱分析技术，可为压力管道现场快速分析提供必要的技术保障，实现对压力管道的定性和定量监督检验，保证压力管道选材、安装的准确，避免材料误用，按照施工不合理引发安全事故。

基于此，开展光谱分析在压力管道监督检验中的运用分析研究就显得尤为必要。

1 光谱分析的原理和特点 1.1 原理 几乎每种元素在高温或者高压下都会形成特有的光谱，按照元素被激发之后形成的特征光谱，就能确定相应的化学成分及含量。

光谱分析就是利用电弧或者激光等促使元素被激发，得到特征光谱，然后再对特征光谱进行全面分析，从而掌握材料的化学组分及含量。

目前常用的光谱分析方法包括：X 射线光谱分析法、原子吸收光谱分析法、分子发光光谱分析法、原子发射光谱分析法等。

在压力管道监督检验中多采用原子发射光谱分析法。

其主要原理为：元素在受热或者通电的状态下会发生激发效应，从开始的的基本状态，转变为激发状态。

当材料重新回到基本状态时，会形成特征光谱，对此特征光谱进行分析，就能得到压力管道的材质。

在具体的压力管道监督检验中，元素的特征谱线，可看作是的分析线，需要进行科学合理的选择，在对样品进行检测时，利用这些特征谱线中元素的强弱情况，就能确定出元素的含量。

1.2 特征 和其他光谱分析法相比，原子发射光谱分析法具有的特征主要体现在以下几个方面： 一是在压力管道监督检验中，可采用精度高、灵敏度好的检测仪器，如Si-PIN 检测仪器，其检验温度在-10℃～50℃之间，基本上能够满足压力管道监督检验的全部要求[1]。

二是原子发射光谱分析法，在压力管道监督检验中运用时分析速度非常快，精度高，仅需2～5s 就能完成检验。

三是对压力管道监督检验表面情况的要求比较低，在具体检验中，只需要去除表面的氧化层就能开始检验。

2 光谱分析在压力管道监督检验中的运用要点 为提升压力管道监督检验的效率和角度，可采用先进的Arc-met8000便携式原子发射光谱仪，具有体积小、携带方便、分析速度快等优势，能够游戏满足压力管道监督检验现场条件复杂的要求。

2.1 掌握好光谱分析发现的问题 某压力管道施工单位，为保证施工质量，采用Arc-met8000便携式原子发射光谱仪对6000件压力管道进行光谱分析，选择了随机抽检的方法，对抽取的的400根压力管道进行光谱分析，发现了一些问题，具体如下： 一是发现102根压力管道，存在实际使用材料和设计要求不相符的问题。

二是有85根压力管道，存在以低代高，买错材料的问题。

比如：316不锈钢，买成了304不锈钢[2]。

三是114根压力管道，重要金属元素含量较低，比如：304不锈钢中铬、镍的含量普遍比较低；316不锈钢中钼的含量比较低。

四是99根压力管道，不同位置化学成分含量差异非常明显，而且不符合使用的要求。

采用Arc-met8000便携式原子发射光谱仪分析发现了上述四个问题，有效消除了压力管道安装和后期运行中存在的安全隐患，而为用户及使用单位，挽回了大量损失，表明在压力管道监督检验中运用光谱分析，就是良好的效果[3]。

2.2 加强对光谱分析运用原则和标准的把控 在采用Arc-met8000便携式原子发射光谱仪进行压力管道监督检验时，需要采用电火花来激发元素，可准确测量低原子序数元素含量，如：碳、硅、硫、磷等，可实现原材料精度定量分析。

在进行法兰、螺栓、螺母等关键光谱分析中可进行定性分析，可快速识别出牌号。

对那些比较重要，危害性比较大的合金钢管，需要进行定量光谱分析。

在进行工业压力管道监督检验时，合金管道组件需要采用光谱分析，并做好标记。

合金钢阀门的内件材料由于数量比较大，进行科学合理的抽查即可，且要保证每批同厂制造、同型号、同规格的抽查数量不能小于1个。

如果在石油化工压力管道监督检验中，合金管道组件的主体关
键成分，需要采用光谱分析法进行检查，并做好标记。

而对合金阀门的阀体需要逐件采用光谱分析，如果质量不达标，则不能使用。

设计要求的压力不小于10MPa 压力管道的螺栓、螺母等，需要采取光谱分析法进行逐件检验分析。

针对那些设计温度低于-29℃的低温
管道合金钢螺母、螺栓等也要进行快速光谱分析检验[4]。

其余合金管道组件的快速光谱分析，需要每批抽检至少5%，最少不少于1件，如果检验质量不达标，则不能使用，需要进行返厂处理。

2.3 运用光谱分析常见的故障和解决措施 在压力管道监督检验中，为最大限度上保证光谱分析的准确性、合理性，需要科学合理的解决Arc-met8000便携式原子发射光谱仪使用种常见的故障，具体如下： 一是没有充分燃烧，在燃烧位置只有一个很浅的白点，看不到被燃烧的痕迹，引发此问题的主要原因起弧质量不高，需要清理电极，进行试样打磨。

在试样打磨中，需要将氧化层全部打掉，直到
露出金属本体为止。

光谱分析点位要保持干净，并用酒精清洗。

针对不同的材料，需要采取粗糙程度不同的砂纸进行打磨，以保证光
谱分析的精度。

二是某一元素偏离了正常值，引发此问题的主要原因是单点标
准化选择错误。

按照压力管道使用情况，选择合理的单点标准即可。

3 在压力管道监督检验中运用光谱分析的注意事项 在压力管道监督检验运用光谱分析时，为保证检验的精度，需
要先确认材料的力学性能，以及原材料的材质是否发生变化。

针对那些管道元件，需要按照国家相关规范和标准，进行有针对性的光谱分析。

采用Arc-met8000便携式原子发射光谱仪时，需要保证接
触面光滑密封，并做好试样打磨工作，去除氧化层，打磨掉锈蚀层，表面要干净，不能存留手印、油污、裂纹等。

针对那些只需要判定
的材料，可采用定性分析快速识别即可[5]。

光谱分析也有一定的局限性，如果压力管道的管壁比较薄，则检验误差会增大，需要做好光谱分析仪器的标准化校准，以保证检验的准确性。

4 结语 综上所述,本文采用理论结合实践的方法,分析了光谱分析在压力管道监督检验中的运用,分析结果表明,压力管道监督检验是一项比较复杂工作,且对检验质量的要求非常高,采用光谱分析法,可大
幅度提升压力管道监督检验的效率和准确性,值得大范围推广应用。

参考文献：
[1]金小东.无损检测技术在压力管道检验中的运用[J].现代工业经济
和信息化,2020,197(11):88-89+127.
[2]应仙明.无损检测技术在锅炉压力管道检验中的应用分析[J].科学技术创新,2019,000(029):P.186-187.
[3]陈长伟.傅立叶红外光谱法在润滑油分析和检测中的应用与研究发展[J].化工管理,2019,521(14):52-52.
[4]邹文超.动力管道定期检验案例分析[J].特种设备安全技术,2020, 234(03):21-22. [5]曹荣庆,周一亮,胡志刚.无损检测技术在锅炉压力管道检验中的应
用探讨[J].中小企业管理与科技(上旬刊),2019(12):143-144.。