ما هو تحليل المعادن بالبلازما؟
في طريقة برنامج المقارنات الدولية، يتم وضع العينة في المحلول ويتم رذاذها إلى بلازما الأرجون ذات درجة الحرارة العالية جدًا. تثير البلازما الذرات أو تؤينها؛ يقيس ICP-OES الضوء المنبعث، بينما يقيس ICP-MS الأيونات الناتجة بنسبة الكتلة/الشحن. يصل ICP-MS إلى تركيزات أقل بكثير.
الغرض من تحليل المعادن بالبلازما
والغرض من ذلك هو قياس العديد من العناصر من نفس الحل مع درجة منخفضة من عدم اليقين. يتم التحقق من تكوين السبائك، وتحليل العناصر النزرة والشوائب، وتحديد الملوثات باستخدام هذه الطريقة.
على أي منتجات يُطبَّق تحليل المعادن بالبلازما؟
- عينات المعادن والسبائك
- تصفيح الحمامات وحلول العمليات
- تحليل المواد الخام والشوائب
- عينات المياه ومياه الصرف الصحي
- المواد المعاد تدويرها
في أي قطاعات يُستخدم تحليل المعادن بالبلازما؟
المواصفات المتعلقة بـ تحليل المعادن بالبلازما
- EN ISO 11885 (جودة المياه — تحديد العناصر بواسطة ICP-OES)
- EN ISO 17294-2 (جودة المياه — تحديد العناصر بواسطة ICP-MS)
- ASTM E1479 (استخدام مطياف الانبعاث الذري لبرنامج المقارنات الدولية)
- IEC 62321-5 (تقدير الكادميوم والرصاص والكروم في المواد المحظورة)
شروط تحليل المعادن بالبلازما
- تحضير العينة
- الهضم الرطب في الميكروويف أو الذوبان الحمضي
- قياس
- ICP-OES (تركيز عالي) أو ICP-MS (مستوى التتبع)
- المعيار الداخلي
- تتم إضافة المعيار الداخلي لتصحيح تأثير المصفوفة
- فحص الدقة
- المواد المرجعية المعتمدة والتحكم في الاسترداد
جهاز تحليل المعادن بالبلازما
- نظام ICP-OES و/أو نظام ICP-MS
- نظام الهضم بالميكروويف
- إعداد إعداد الماء والحامض عالي النقاء
- أجهزة الميزان التحليلي والقياس الحجمي
- المواد المرجعية المعتمدة
متطلبات العينة لـ تحليل المعادن بالبلازما
- ويجب أخذ العينة بحيث تمثل الدفعة أو عملية الإنتاج.
- يجب ذكر وصف العينة ونوع المادة واتجاه الإنتاج إن وجد.
- ويجب تقديم المعيار الذي سيتم تطبيقه وأي مواصفات خاصة بالعميل مع العينة.
- قد يكون الاختبار مدمرا؛ ويجب تأكيد العدد المطلوب من العينات مقدما.
- يجب حماية الأسطح التي سيتم اختبارها أثناء النقل.
مدة تحليل المعادن بالبلازما
يستغرق التحليل مع الهضم والقياس عمومًا بضعة أيام عمل. نظرًا لأنه يمكن قراءة العديد من العناصر من نفس الحل، فإن طلب اللوحة لا يزيد المدة بشكل كبير.
إجراء تحليل المعادن بالبلازما
- 1ويتم وزن العينة أثناء حمايتها من التلوث.
- 2يتم هضمه أو إذابته بالحمض في نظام الميكروويف.
- 3يتم تحضير المحلول بالحجم المناسب ويتم تخفيفه إذا لزم الأمر.
- 4تمت إضافة معيار داخلي.
- 5يتم تغذيته لنظام ICP ويتم قياس العناصر.
- 6يتم التحقق من الدقة باستخدام مادة مرجعية معتمدة.
- 7يتم حساب النتائج بالنسبة لكتلة العينة.
معايير قبول تحليل المعادن بالبلازما
يحدد معيار الطريقة كيفية إجراء الاختبار، وليس ما يجب أن تكون عليه النتيجة. ويأتي حد القبول من معيار المادة أو المنتج، أو مواصفات العميل، أو اللوائح ذات الصلة؛ وبالتالي فإن هذه الصفحة لا تعطي حدًا رقميًا.
تقييم النتائج
تتم مقارنة النتيجة بالنطاق الموجود في معيار المواد أو حد الملوث في اللائحة. الحد من القياس الكمي يعتمد على إعداد المصفوفة والعينة؛ حد الإبلاغ في التقرير صالح لهذه الشروط.
تقرير تحليل المعادن بالبلازما
- وصف العينة ومعلومات المادة/المنتج ورقم الدفعة إن وجدت
- طريقة تحضير العينة وشروط التكييف
- تطبق الشروط القياسية والاختبارية
- الأداة المستخدمة وحالة المعايرة
- نتائج القياس والوحدات
- عدم اليقين في القياس (إذا طلب ذلك)
- إقرار بأن النتيجة تنطبق فقط على العينة المقدمة للاختبار
الاعتماد
حصلت EUROLAB على اعتماد معترف به دوليًا تم الحصول عليه من هيئات الاعتماد الأطراف في ترتيبات الاعتراف المتعددة الأطراف IAF وILAC، بموجب ISO/IEC 17025 للاختبارات المعملية، وISO/IEC 17020 للتفتيش والمراقبة، وISO/IEC 17021-1 وISO/IEC 17065 لشهادة النظام والمنتجات. تضمن هذه السلسلة قبول التقارير والشهادات الصادرة في جميع أنحاء العالم.
تعتمد إمكانية تقديم هذا الاختبار ضمن النطاق المعتمد على منتجك والمعيار المطبق؛ وبما أن الاعتماد يعتمد على الطريقة، يتم تأكيد النطاق كتابيًا في مرحلة عرض الأسعار.
النطاق والتفويضاتاللوائح ذات الصلة
- يتم تطبيق المعايير المنسقة وفقًا لعائلة المنتجات
- الاتحاد الأوروبي 765/2008 (إطار مراقبة السوق والاعتماد)
- لوائح المنتج ذات الصلة ومواصفات العملاء
اختبارات المعادن والمعادن الفلزية — ما الذي يغطيه مجال الاختبار هذا؟
يصف القسم أدناه المجال الذي ينتمي إليه اختبار تحليل المعادن بالبلازما؛ أما شروط ومعايير قبول هذا الاختبار تحديدًا فترد في الأقسام أعلاه. يتم تأكيد النطاق الخاص بمنتجكم كتابيًا في مرحلة العرض السعري.
تحدد اختبارات المعادن والمعادن التعدينية الحمل الذي يمكن أن يتحمله معدن أو وصلة لحام، وطريقة انهياره وبنيته الداخلية. غالبًا ما يتعلق ناتج هذه العائلة ليس بالمنتج نفسه بل بهوية المادة: هل الفولاذ فعلًا من الدرجة المعلنة، وهل يعطي درز اللحام المتانة التي يفترضها التصميم، وهل يحتوي المسبوك على عيب داخلي غير مقبول؟
تنبع الأهمية العملية لهذا المجال من أن الجزء المعدني نادرًا ما يفشل تدريجيًا. الجزء البلاستيكي يتشوه ويشيخ ويتشقق وعادة ما يعطي إنذارًا. أما درز اللحام أو عنصر التثبيت فغالبًا ما ينكسر دون إنذار - خاصة عند وجود الكلل والكسر الهش. لهذا السبب، في مجالات مثل معدات الضغط ومعدات الرفع والفولاذ الإنشائي وخطوط الأنابيب، يكون اختبار المواد متطلبًا تنظيميًا وليس تصميميًا.
تجمع هذه العائلة بين ثلاث مجموعات من الطرق، وتجيب كل منها عن سؤال مختلف. تقيس الاختبارات الميكانيكية سلوك المادة تحت الحمل كميًا. يبحث الفحص غير الإتلافي عن العيوب دون إتلاف الجزء. أما التحليل المعدني والكيميائي فيفسران سبب سلوك المادة على هذا النحو - عبر بنية الحبيبات وتوزيع الأطوار ومحتوى الشوائب وتركيب السبيكة.
لا يأتي معيار قبول هذه الاختبارات تقريبًا أبدًا من معيار الاختبار نفسه، وهذا هو مفتاح فهم هذا المجال. يوضح معيار الاختبار كيفية إجراء القياس؛ أما القيم المقبولة فتأتي من معيار المنتج أو درجة المادة أو كود التصنيع. يوضح ISO 6892-1 كيفية إجراء اختبار الشد؛ ويحدد EN 10025 قيمة إجهاد الخضوع التي يجب أن يقدمها ذلك الفولاذ. عند قراءة تقرير، من الضروري معرفة معيار المنتج الذي قُيِّم على أساسه.
أخذ العينات جزء لا ينفصل عن النتيجة في هذا المجال. قد تعطي عينتان مأخوذتان من نفس الصبة قيمًا مختلفة حسب اتجاه وموقع الأخذ؛ وفي المنتجات المدرفلة، تنتج العينات الموازية والعمودية لاتجاه الدرفلة نتائج مختلفة. لذلك تنظم معايير المنتج أيضًا موقع واتجاه أخذ العينات، ويجب أن يوثق التقرير ذلك.
مجموعات الطرق في هذا المجال
الاختبارات الميكانيكية
الشد والضغط والانحناء وصدمة الشق (شاربي) والصلادة (برينل، فيكرز، روكويل) والكلل والزحف وصلابة الكسر. تعطي سلوك المادة تحت الحمل بشكل رقمي.
الفحص غير الإتلافي
التصوير الشعاعي والفحص بالموجات فوق الصوتية والفحص بالسوائل النافذة والفحص بالجسيمات المغناطيسية والفحص البصري. يبحث عن عيوب سطحية وداخلية دون إتلاف الجزء وهو خطوة لا غنى عنها في التصنيع الملحوم.
التحليل المعدني
تحضير العينة والحفر الكيميائي والفحص المجهري. يتم تقييم حجم الحبيبات وتوزيع الأطوار ومحتوى الشوائب وعمق التصليب بالكربنة ومنطقة التأثر الحراري باللحام.
التحليل الكيميائي
يتم التحقق من تركيب السبيكة بمطيافية الانبعاث الضوئي والكيمياء الرطبة؛ ويمر تأكيد درجة المادة عبر هذه الخطوة.
سلوك التآكل
اختبارات الرذاذ الملحي والتآكل الحفري والشقي والتآكل بين الحبيبي. في الفولاذ المقاوم للصدأ يمكن أن تشير إلى جودة المعالجة الحرارية.
أمور يشيع الخلط بينها في هذا المجال
- شهادة المادة (مثل EN 10204 3.1) ليست تقرير اختبار؛ بل هي إقرار من الصانع. في التطبيقات الحرجة يجرى تحقق مستقل، ويجب عدم الخلط بين الاثنين.
- تقيس اختبارات الشد وفق ASTM وISO نفس المقادير لكن بهندسات عينات مختلفة؛ ولا تُعتبر النتائج متكافئة مباشرة، ويُطبَّق ما تطلبه المواصفة.
- جداول التحويل بين الصلادة والمتانة تقريبية. حساب إجهاد الخضوع من الصلادة ليس دليلًا كافيًا لقبول المادة.
- في الفحص غير الإتلافي، عبارة "لم يُعثر على عيب" لا تعني عدم وجود عيب؛ فقد توجد عيوب دون حد الكشف الخاص بالطريقة. يجب أن يذكر التقرير الطريقة المطبقة ومستوى الحساسية.
- اجتياز درز اللحام لا يثبت تأهل اللحّام أو الإجراء؛ فهما عمليتان منفصلتان.
ما القرارات التي تدعمها هذه النتائج
- التحقق من شهادة المادة وقبول المواد الواردة
- اعتماد التصنيع الملحوم؛ تأهيل اللحّام والإجراء
- مراقبة تصنيع معدات الضغط والعناصر الإنشائية
- تحليل الأعطال وتحديد السبب الجذري للأضرار الميدانية
- التحقق من عمليات المعالجة الحرارية ومعالجة السطح
الاختبارات ذات الصلة
الأسئلة الشائعة حول تحليل المعادن بالبلازما
ICP-OES أو ICP-MS؟
التركيز المتوقع يحدد هذا. OES يكفي لعناصر صناعة السبائك الرئيسية؛ هناك حاجة إلى مرض التصلب العصبي المتعدد للشوائب والملوثات ذات المستوى النزري.
لماذا يتم وضع العينة في المحلول؟
يتم رذاذ السائل إلى البلازما. يعد الذوبان الكامل والخالي من الخسارة للعينة الصلبة هو الخطوة الأكثر أهمية في التحليل؛ الذوبان غير الكامل يقلل النتيجة مباشرة.