При проведении технического обслуживания самолетов предприятиям требуется большое количество металлических деталей для установки люков доступа к фюзеляжу, бортового оборудования, компонентов и принадлежностей. В качестве металлического сырья обычно используются углеродистая и легированная сталь. Однако чрезмерное содержание кислорода, азота и водорода в стальных деталях и сырье серьезно влияет на их эксплуатационные характеристики. Например, частое водородное охрупчивание стальных деталей сокращает срок их службы.
Поэтому точное измерение содержания кислорода, азота и водорода в углеродистой и легированной стали имеет решающее значение. В связи с быстрым развитием современной авиационной и металлургической промышленности анализ газообразных элементов, таких как кислород, азот и водород, в стальных материалах привлекает все большее внимание предприятий, занимающихся техническим обслуживанием самолетов.
Анализ содержания кислорода, азота и водорода, являющийся узкоспециализированным аналитическим методом, обычно проводится предприятиями по техническому обслуживанию самолетов с помощью профессиональных анализаторов кислорода, азота и водорода, которые позволяют быстро и точно измерять содержание кислорода, азота и водорода в углеродистой и легированной стали.
1. Опасность кислорода, азота и водорода в углеродистой и легированной стали.
Кислород в стали существует в виде различных оксидных включений и соединяется с ними, образуя неметаллические включения, что нарушает целостность металлической матрицы и, следовательно, влияет на механические свойства стали.
К опасностям, связанным с азотом, относятся снижение стойкости стали к старению, ослабление ее обрабатываемости в холодном состоянии и способности к пластической деформации, возникновение охрупчивания в зоне термического воздействия сварного шва и ухудшение способности стали к вытяжке.
Вред водорода заключается в том, что водород, растворенный в стали, образует агрегированные молекулы, что ухудшает механические свойства материала и вызывает концентрацию напряжений. Когда напряжение превышает предел прочности стали, внутри стали образуются мельчайшие трещины, что обычно называют водородным охрупчиванием.
Как видно, избыточное содержание кислорода, азота и водорода серьезно влияет на эксплуатационные характеристики деталей из углеродистой и легированной стали и требует контроля. Поэтому необходимо точно измерять содержание кислорода, азота и водорода в стальных деталях, углеродистой и легированной стали. Для деталей с избыточным содержанием могут быть использованы методы термической обработки, такие как удаление водорода путем нагрева, для устранения водородного охрупчивания и восстановления эксплуатационных характеристик стали. Это предотвращает установку на самолеты дефектных стальных деталей с высоким содержанием кислорода, азота и водорода, что в противном случае поставило бы под угрозу качество технического обслуживания самолета и безопасность полетов.
2. Принцип тестирования
Для количественного анализа содержания кислорода, азота и водорода в стали, чугуне и сплавах, используемого предприятиями по техническому обслуживанию авиационной техники, применяется анализатор кислорода/азота/водорода (например, ONH-2000), отличающийся высокой точностью и прецизионностью измерений.
Анализатор кислорода/азота/водорода использует принцип импульсного нагрева, термоядерного синтеза, снижения концентрации инертного газа, теплопроводности и инфракрасного детектирования. При прохождении сильного электрического тока через графитовый тигель между верхним и нижним электродами температура тигля быстро повышается до заданного значения. В атмосфере инертного газа-носителя (гелия или азота) кислород в образце металла превращается в монооксид углерода или диоксид углерода, которые переносятся гелием и затем измеряются инфракрасным детектором. Азот и водород выделяются в молекулярной форме, переносятся гелием и азотом соответственно и затем направляются в детектор теплопроводности для количественного анализа.
Система оснащена двумя независимыми инфракрасными детекторами для измерения низкого и высокого содержания кислорода соответственно, а также одним детектором теплопроводности для анализа водорода и азота. Импульсная печь охлаждается циркулирующей водой, и образец может быть нагрет до температуры выше 2600℃ в тигле мощной импульсной печи. В процессе анализа может быть реализовано автоматическое переключение с низкой температуры на высокую. Кроме того, для работы подъемного механизма импульсной печи требуется сжатый воздух в качестве источника энергии.
