Предприятиям по техническому обслуживанию самолетов требуется большое количество металлических деталей для установки панелей фюзеляжа, бортового оборудования и комплектующих. В качестве сырья обычно используются углеродистая и легированная сталь. Однако избыточное содержание кислорода, азота и водорода в стальных деталях и сырье может серьезно повлиять на эксплуатационные характеристики деталей, например, вызвать водородное охрупчивание, часто встречающееся в стальных деталях и сокращающее срок их службы. Поэтому точное измерение содержания кислорода, азота и водорода в таких металлических материалах, как углеродистая и легированная сталь, имеет решающее значение. С быстрым развитием современной авиационной и сталелитейной промышленности анализ газообразных элементов, таких как кислород, азот и водород, в стальных материалах приобретает все большее значение для предприятий по техническому обслуживанию самолетов. Анализ кислорода, азота и водорода, как высокоточный и профессиональный метод анализа, широко используется предприятиями по техническому обслуживанию самолетов с помощью профессиональных анализаторов кислорода, азота и водорода для быстрого и точного измерения содержания кислорода, азота и водорода в таких металлических материалах, как углеродистая и легированная сталь.
1. Опасность кислорода, азота и водорода для углеродистой и легированной стали.
Кислород в стали существует в различных формах оксидных включений, соединяясь с другими металлами и образуя неметаллические включения, нарушая целостность металлической матрицы и тем самым влияя на механические свойства стали. Опасность азота может привести к снижению стойкости стали к старению, ослаблению холодной обрабатываемости и способности к пластической деформации, охрупчиванию зоны термического воздействия при сварке и ухудшению характеристик стали при вытяжке. Опасность водорода заключается в том, что водород, растворенный в стали, агрегируется в молекулы водорода, вызывая охрупчивание материала, концентрацию напряжений, превышение предела прочности стали и образование мельчайших трещин внутри стали, обычно называемых водородным охрупчиванием. Очевидно, что избыточное содержание кислорода, азота и водорода оказывает серьезное влияние на характеристики металлических деталей из углеродистой и легированной стали, что требует принятия мер контроля. Поэтому крайне важно точно измерять содержание кислорода, азота и водорода в стальных деталях, а также в материалах из углеродистой и легированной стали. Для деталей с избыточным содержанием водорода могут быть использованы различные методы термической обработки, такие как удаление водорода путем нагрева, для восстановления свойств стали, что предотвратит установку на самолеты стальных деталей с высоким содержанием кислорода, азота и водорода, а также дефектов, которые могут повлиять на качество ремонта самолетов и безопасность полетов.
2. Принцип проверки
Прибор, используемый предприятиями по техническому обслуживанию авиационной техники для количественного анализа содержания трех газообразных элементов — кислорода, азота и водорода — в стали, чугуне и сплавах, представляет собой кислородно-азотно-водородный анализатор (например, ONH-2000), отличающийся высокой точностью и прецизией измерений. Кислородно-азотно-водородный анализатор работает по принципу импульсного нагрева, термоядерного синтеза, снижения защиты инертным газом и инфракрасного детектирования теплопроводности. При прохождении сильного тока через графитовый тигель между верхним и нижним электродами температура тигля быстро повышается и нагревается до заданной температуры. В среде инертного газа (гелия, азота) кислород в образце металла превращается в монооксид углерода или диоксид углерода и переносится гелием, который затем измеряется инфракрасным детектором. Азот и водород выделяются в молекулярной форме и переносятся гелием и азотом соответственно, поступая в детектор теплопроводности для количественного анализа. Имеется две отдельные ячейки для обнаружения низкого и высокого уровня кислорода, а также одна ячейка для измерения теплопроводности, предназначенная для обнаружения водорода и азота. Импульсная печь охлаждается циркулирующей водой, и образец может быть нагрет до высокой температуры более 2600 °C в тигле мощной импульсной печи. В процессе анализа она может автоматически переключаться с низкой температуры на высокую. Кроме того, анализатор требует сжатого воздуха в качестве источника питания для подъема и опускания импульсной печи.
