Testes LIBS

Novo portátil para carbono, CE em aços e carbono em aço inoxidável de grau L

Medindo Carbono como Parte de Resíduos em Unidades de Alquilação de HF

A Prática Recomendada API 578 (3ª Edição) agora reconhece uma nova tecnologia portátil, a espectroscopia de quebra induzida por laser (LIBS), para a medição de carbono e outros elementos de liga em aços e inoxidáveis.

O Handheld LIBS, desenvolvido pela empresa de instrumentação dos EUA SciAps, encontrou amplo uso no refino e na fabricação por sua capacidade de medir o teor de carbono em inoxidáveis ​​em níveis adequados para separar os inoxidáveis ​​de grau L e H. Praticamente todos os principais proprietários/operadores de dutos ou seus fornecedores de NDE agora usam o dispositivo para conteúdo de carbono e equivalentes de carbono (CE), portanto, soldabilidade em aços para dutos (API 5L).

Uma aplicação crescente para o LIBS é a análise de elementos residuais em aços para unidades de alquilação HF de acordo com API 751. A fórmula RE mais comum empregada é Cr% + Ni% + Cu% < 0.15%. Na verdade, esta fórmula RE só se aplica a aços onde o teor de carbono é <= 0.18%. Se o teor de carbono for > 0.18%, pode-se usar a fórmula RE mais facilmente obtida Ni% + Cu% < 0.15%. Então, por que a fórmula RE mais rigorosa é usada? Historicamente, os operadores usam pistolas de raios X portáteis para realizar PMI para unidades de alquilação de HF. O raio X portátil não pode medir o conteúdo de carbono, portanto, presume-se que o carbono esteja abaixo de 0.18% e a fórmula RE mais conservadora, incluindo Cr, seja utilizada. Apesar dessa limitação, o raio-X tem sido preferido porque é muito mais fácil de usar e muito mais portátil do que a tecnologia OES de faísca com capacidade de carbono. Em suma, os operadores preferem o RE mais conservador (que é mais difícil de atender) para que possam usar raios-X portáteis, em vez de carregar OES de faísca e os grandes tanques de gás argônio que o acompanham.

A tecnologia LIBS oferece um método para medir C e Cr, Ni e Cu simultaneamente em um dispositivo portátil. Se o carbono for > 0.18%, o dispositivo pode usar a fórmula RE mais relaxada apenas para Ni e Cu. Isso significa que mais materiais recebidos e em serviço podem atingir o limite residual se Cr puder ser omitido. A medição de carbono LIBS é bastante valiosa porque, à medida que mais produtos de aço se originam de material reciclado em vez de minério de ferro virgem, os níveis residuais, especialmente de Cr e Cu, aumentaram constantemente ao longo dos anos, tornando mais difícil obter produtos de aço que atendam ao requisito de 0.15%. em RE.

‍Teste de carbono antes de 2017

‍Até 2017, o Spark OES era a única técnica para análise de carbono em campo. O Spark OES funciona gerando uma faísca elétrica de alta frequência que aquece e queima o metal e cria um plasma de elétrons. O Spark OES está repleto de vários desafios. Um operador experiente e bem treinado é obrigatório. A análise requer um ambiente de gás inerte, geralmente argônio, portanto, os sistemas de faísca são equipados com um grande recipiente de metal (mais de 40 libras) de argônio de alta pressão. Os usuários devem limpar o sistema de faísca antes de usá-lo. Antes de passar para o próximo local, eles desligam o suprimento de argônio e, em seguida, purgam e recalibram no novo local, reduzindo o rendimento. O argônio funciona continuamente durante o teste, portanto, é necessário um tanque grande. Ainda assim, até recentemente, o Spark OES era a única escolha para o trabalho de carbono no campo.

‍O que é LIBS?

Muitas das pessoas que lançaram o SciAps em 2013 foram os inovadores da indústria de raios X portáteis, tendo sido fundadores e/ou funcionários das duas principais empresas de analisadores portáteis de ligas Niton e InnovX (agora Thermo Fisher Scientific e Olympus). A tecnologia de raios-X tornou-se sólida para a PMI, incluindo metais de transição residuais como Cr, Cu e Ni. Apesar dos avanços nos raios-X, ainda havia uma limitação significativa para os raios-X portáteis: o carbono. Devido à energia extremamente baixa dos raios-X de carbono (e outros elementos de baixo número atômico, como lítio, berílio e boro), não há maneira prática de medir o carbono ou “elementos leves” semelhantes com uma pistola portátil de raios-X. No entanto, a concentração de carbono é crítica para medir em aços e inoxidáveis.

Assim, os fundadores do SciAps começaram a trabalhar analisando o carbono com um dispositivo portátil. LIBS é um método OES como faísca, mas a fonte de faísca volumosa é substituída por um laser de pulso de alta potência muito pequeno. SciAps miniaturizou o laser e outros componentes-chave em um portátil de 4.5 lb (agora 3.5 lb). Esse avanço exigiu três grandes inovações:

• Substitua o sistema de centelhamento de alta tensão com alto consumo de energia por um laser pulsado em miniatura. O laser SciAps fornece um feixe pulsado em um pequeno ponto (100 um), em uma escala de tempo muito curta (1 ns), alimentado por uma bateria integrada.
• Reinventar o processo de purga. O laser estreito requer um pequeno volume de purga (alguns cc). Entre os testes, o fluxo de argônio é interrompido. O resultado é uma redução de cerca de 1,000x no consumo de argônio, permitindo que um pequeno recipiente na alça do dispositivo substitua o tanque de argônio de mais de 40 lb. O canister oferece 600 queimas, portanto, 600 testes de carbono. Você pode levar o Z para qualquer lugar sem desligar o argônio e purgar novamente.
• Miniaturize o espectrômetro, enquanto ainda fornece a faixa espectral e resolução necessárias para carbono e metais pesados ​​e de transição necessários.

O dispositivo resultante – o SciAps Z – agora tem quase 600 instalações em todo o mundo em petroquímicos, dutos e fabricantes de aço. É reconhecido em RP 578 3ª edição. Foi avaliado favoravelmente para desencadear OES em numerosos estudos independentes pelos principais usuários e institutos para C e CE em aços para tubulações, inoxidáveis ​​de grau L, residuais e até aplicações de corrosão sulfídica.

O SciAps Z para carbono em aços e inoxidáveis: Tecnologia portátil comprovada com quase 600 instalações em todo o mundo.

O documento NACE “03651 Specification for Carbon Steel Materials for Hydrofluoric Acid Alkylation Units” originou testes e procedimentos de medição de taxa de corrosão para avaliar materiais em ambientes de HF e uma especificação de materiais de aço carbono com relação aos níveis de elementos residuais e carbono em aços para alquilação de HF equipamento.

Histórias de demonstração verdadeiras do campo

2 dias acendem OES vs. apenas 3 horas com LIBS

‍Eles haviam previsto dois dias para testes, já que precisavam erguer uma torre de 100 metros com OES. Em vez disso, eles terminaram o trabalho em apenas três horas com nosso analisador portátil LIBS.

Z-200 resolve o mistério no aço inoxidável

‍Localização: Texas. Fomos chamados para fazer alguns testes de alguns materiais do mundo real com uma grande empresa de inspeção…

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Testando em um local apertado

‍Aqui está uma ótima história da linha de frente dos testes de aço inoxidável no Japão, cortesia de nosso Gerente de Aplicações na Ásia-Pacífico.

O dia em que a LIBS venceu a OES

‍Aqui está outra história de carbono e oportunidade de aprendizado, cortesia de nosso gerente EMEA Jeroen.

O LIBS portátil funciona ao vento?

‍Recebemos essa pergunta o tempo todo e não conseguimos entender por que o vento é um problema. Então, uma partida de golfe nos fez pensar em algumas histórias de demonstração que ouvimos na estrada.

Demonstrações abaixo

‍Para cada teste, calculamos e exibimos automaticamente a Equivalência de Carbono, CE = C% + Mn%/6 + (Cr% + Mo% + V%)/5 + (Cu% + Ni%)/15. Os resultados aqui foram muito repetíveis e combinaram perfeitamente com as peças certificadas do cliente.

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