Импортозамещение в деле
На ГРЭС-2 АО «Томская генерация» стали применять портативный мобильный спектрометр для проверки и разбраковки металлов и сплавов. Данный прибор применяется для анализа черных и цветных металлов на все легирующие элементы и примеси, включая примеси серы, фосфора и углерода.
Есть такая шутка, кто плохо учил в школе физику и химию, для тех мир полон чудес и волшебства. Ну а если серьёзно, то некоторые технологии, применяемые в производстве тепловой и электрической энергии, действительно удивляют. Не техническому специалисту сложно поверить, что можно подойти, например, к железной трубе или задвижке и с точностью до десятых долей процента определить в них наличие примесей цветных металлов и других легирующих веществ.
Немного истории
Давно известно, что для придания металлическим изделиям разных свойств применяется их легирование. Ещё в древности люди использовали метеоритное железо, содержащее никель, а затем научились выплавлять железо и другие металлы из руд. Работая с разными рудами, мастера заметили, если брать руду в каком-то определённом месте, то нож, меч или топор, сделанные из неё, были гораздо прочнее. Всё дело в природном легировании. Сама руда в определённых местах содержала примеси углерода, молибдена, фосфора или меди.
В наше время для легирования сталей используются хром, марганец, никель, вольфрам, ванадий, ниобий, титан и другие элементы. Например, небольшие добавки кадмия в медь увеличивают износостойкость проводов, а для увеличения жаростойкости стали применяется кремний, хром, алюминий и титан.
Что под краской?
Работа котлоагрегатов, турбин, генераторов – технически сложный процесс. Для улучшения показателей выработки, снижения затрат и для надёжной эксплуатации требуется оптимальное для своих целей оборудование. Нет смысла делать обычный гвоздь из титана или применять очень дорогую жаропрочную сталь для изготовления водопроводных труб. Но если, например, задвижка будет сделана из некачественного материала или не будет соответствовать нужным требованиям, она попросту, сломается. А как понять, что под краской?
– Для контроля за поступающими на предприятие и находящимися в эксплуатации металлическими изделиями на станциях созданы специальные подразделения – группы контроля металлов, – отвечает Роман Боберь, заместитель технического директора (эксплуатация). – Они-то и проверяют всю поступающую на склад металлопродукцию, выполняют проверки состояния поверхности, специальных и механических свойств, химического состава и марки материалов.
– При проведении входного контроля металлов на станции необходимо определение химического состава поставляемых металлов, – добавляет Алексей Анопов, главный специалист группы контроля металлов ГРЭС-2. – До недавнего времени для этих целей проводилось стилоскопирование. Данный метод позволяет проводить полуколичественный, с погрешностью 15-20%, анализ легирующих элементов в сталях, содержание углерода и других «легких» элементов в сталях. Новый прибор, оптико-эмиссионный спектрометр, позволяет провести полный анализ с точностью до 0,1%.
Зачем такая точность?
Трубы в котлоагрегатах, паропроводы и лопатки турбин во время эксплуатации испытывают на себе серьёзные нагрузки. Они работают при температурах выше 500 оС, под давлением выше 100 атмосфер. Поэтому и сделаны они из специальных жаропрочных сплавов металлов. Но во время длительной эксплуатации поверхностный состав материала разрушается, из него, можно сказать, «вымываются» или выгорают различные легирующие вещества.
– Легирующих веществ в металлах крайне мало, меньше одного процента, – поясняет Олег Ковалёв, начальник отдела исполнения программы ремонтов. – Даже при малейшем изменении состава материала значительно ухудшаются свойства изделия. Именно по этой причине важно знать состав металла с точностью до десятых долей процента. Получив точные данные о состоянии внутренних поверхностей трубопроводов, задвижек, валов мы понимаем их состояние и принимаем решения по их замене или ремонту.
Три секунды на анализ
Есть ещё важные преимущества принятого в эксплуатацию оптико-эмиссионного спектрометра. Прибор оборудован оптическим блоком на соединительном кабеле. Это позволяет легко и удобно анализировать различные детали, прокат, поковки и т.д. в производственных и складских условиях. Причём, делать это крайне быстро.
– Раньше, например, для определения состояния труб в обмуровке котлоагрегата нам приходилось вырезать кусок трубы, отправлять его на анализ в специализированную организацию и несколько дней ждать результатов, – продолжает Алексей Анопов. – Теперь весь процесс может занять всего три секунды или до 30 секунд для полного и точного количественного анализа. Все зависит от диапазона измеряемых элементов и концентраций этих элементов в металле.
Применяемый на ГРЭС-2 АО «Томская генерация» портативный мобильный спектрометр российского производства в несколько раз дешевле приборов зарубежных производителей со схожими характеристиками
Технологии в деле
Оптико-эмиссионный спектрометр обладает множеством преимуществ по сравнению с другими методами неразрушающего контроля. Это быстрый и относительно простой в использовании метод, с помощью которого можно измерять широкий диапазон элементов и концентраций во множестве различных видов материалов. В основе его работы используется свечение паров металлов в дуговом разряде между двумя электродами в низковольтной искре. Если проще, то атомы металлов и других веществ под действием высоких температур возбуждаются и испускают свет. Каждый металл светится с разной длинной волны. Их то и улавливает специальная оптическая система прибора. А затем спектральные длины волн анализируются и преобразуются в данные. И то, что кажется возможным только в фантастических фильмах, на самом деле работающая и полезная технология.
Справка «ТН»
Легирование – добавление в состав материалов примесей для изменения (улучшения) физических или химических свойств основного материала.
Автор: Алексей Дороничев
Фото: Максим Аргунов, Алексей Дороничев