手持式XRF的进展和应用

奥林巴斯NDT业务开发经理Ken Smith向AZoM介绍了手持x射线荧光(XRF)的最新进展，以及这些进展是如何使各行各业受益的。

在过去十年中，手持XRF主要是如何被金属制造商使用的?

手持式(HH) XRF主要用于合金等级的确认和识别。这些都是类似的任务，但是根据操作的不同，“等级确认”和“等级识别”之间有一些细微的区别。

在等级确认中，检查员知道等级应该是什么。无论是外科植入物制造商的接收部门确认“医用316不锈钢”，还是石化阀门制造商对5铬阀门订单进行最终QC。

在等级鉴定中，检验员正在分拣。检验员不知道具体是什么材料，要通过检查来识别材料。这种情况在废品回收操作中发生得更频繁，但使用HH XRF来计算“它是什么?”，或者只是简单地整理混杂在一起的维修材料。亚博网站下载

您能否简要解释一下什么是阳性材料识别(PMI)测试，以及为什么这在合金生产中很重要?

积极物质鉴定(PMI)是上面用来描述“等级确认”过程的几个术语之一。这一术语最常用于石油化工行业。美国石油学会(API)推荐规程(RP) 578的标题是“新和现有合金管道系统的材料检验程序”。

然而，同样的方法在许多制造过程中使用，(例如航空航天合金和外科植入物制造)验证合金是指定的是至关重要的。

在合金的订购、制造、运输、接收、安装和维护过程中，都可能存在人为错误。合金看起来相同。从视觉上看，镍合金和不锈钢、铬钼钢和钛合金没有区别。然而，它们的冶金性能(如耐腐蚀、抗蠕变或强度与重量比)是截然不同的。

与其他无损检测方法相比，手持XRF在阳性材料识别(PMI)和质量控制/保证(QA/QC)方面有什么优势?

另一种常见的测量技术是OES(光学发射光谱)。OES和XRF之间有3个基本区别:

1. XRF是真正无损的。OES会在材料上留下一角硬币大小的烧痕。
2. XRF的大小和形状独立性非常灵活。无论是用于外科植入材料的金属丝束，还是在废品回收过程中的金属旋转，XRF都能产生准确的分析结果。
3. 尺寸- XRF通常更小，更容易带到样品。

您能概述一下手持XRF技术在过去几年的发展情况吗?

我想说的是在过去十年左右的时间里。在硬件方面，2001年，innova - x(现在奥林巴斯无损检测)推出了第一个完全运作的x射线管基于HH XRF。HH XRF的其他制造商迅速效仿。当时最大的问题是消除使用放射性物质产生x射线的负担。然而，真正的差异是分析性能。x射线管产生较高的计数率。净计数率驱动精度、准确性和测试持续时间。计数越多越好——在更广泛的元素和浓度范围内提供更快、更准确的结果。此外，在2009年，所有的制造商开始集成硅漂移探测器。该技术比之前的技术(硅脚探测器)快10 ~ 100倍。这实际上更充分地利用了x射线管的能量。

先进的电子技术也起了作用。就像手机和个人电脑一样，所有东西都变得更小、更快、更便宜。这意味着性能提高，价格下降，这是伟大的!HH XRF每磅、每美元和每秒的分析马力都要大得多。

这对制造工厂的合金的质量保证/质量控制有什么影响?

XRF现在是一种标准技术。它实现了100%的QC，每个样品都可以测试，无论是手动或自动化在线系统(实现手持技术)。但最重要的是，它允许冗余测试。我之前列出了所有由于人为失误而混合材料的机会。亚博网站下载使用HH XRF确认材料只需3秒，这使得实时、冗余测试在经济上和物流上都是可行的。

能够检测较轻的元素(

它只是扩大了可可靠测试的材料范围。亚博网站下载无论是用于直升机部件的铝或镁等级，还是用于喷气发动机的镍超级合金中的低水平铝差异，当更多的元素可以被测量，特别是在较低浓度时，分析的实用性和确定性都有所提高。

最近硬件方面的进步是如何使在更高温度下测量合金成为可能的?

在所谓的“在职”测试中，奥林巴斯/ innovo - x一直都能很好地发挥作用。要测试的管道、阀门或容器是在化工过程中使用的，并且可以达到1000F!

有两件事最近真的提高了这个应用程序:

1. 经验-我们继续学习如何更好地处理这个应用程序
2. 在处理热测试时，硬件速度特别关键。前面列出的所有提高计数率的项目-电子管，探测器和电子设备-直接适用于热测试领域。

这两种元素结合在一起可以让我们更快地到达更低的层次并获得更多元素。这使得在高温下对关键部件的短期测试具有分析的信心。这意味着不必等到工厂关闭后再进行测试。石化工厂的生产周转是非常繁忙的时期。能够在这扇窗户之外进行测试是一个巨大的奖励。

你能举例说明为什么这在石化工厂很重要吗?

硫化物腐蚀是一些石化工厂使用的低合金钢的一个问题。RP 939C是API文件，直接解决了这个问题，并解释了硫和高温如何加速腐蚀过程。在1000到2000ppm(0.1%到0.2%)范围内的硅的存在大大降低了硫化物腐蚀的速率。

如果在危险部件中发现缺少硅，这意味着可以加速腐蚀测试周期和更换周期，并且可以大大降低部件故障(断裂)的风险。

什么是光束准直，这对焊接分析有什么影响?

光束准直是简单地缩小光束，使主动分析光斑尺寸从10mm减小到3mm。这主要是一种方便-它允许检查员简单地触摸屏幕来选择狭窄的波束点，当想要只测试焊接材料时，例如管道的焊缝。

您认为奥林巴斯NDT在手持XRF领域是独一无二的吗?

我们的客户教会了我们生产力的重要性——速度和可靠性。我们的目标是我们的许多“智能”功能，以自动化和精简的过程，快速和准确的合金材料测试。亚博网站下载

您认为手持XRF技术在未来10年将如何发展?奥林巴斯将如何成为其中的一部分?

问得好，让我拿出我的水晶球!我认为它会变得更像以前一样:

• 硬件将改善-管，探测器和电子-三位一体的HH XRF，可以这么说!
• 在客户需求的驱动下，软件将继续简化和扩展可靠的现场性能
• 更多的应用程序将成为可能，所有的应用程序将运行得更快更好。

关于肯史密斯

innovo - x Systems于2001年成立，并于2002年4月开始提供世界上第一台便携式管状XRF分析仪。该公司在波士顿总部有150人，在其他地方有40多人。2010年7月，奥林巴斯收购了innovx Systems。

除了原始的手持式XRF，产品还包括一系列应用分析系统，包括用于24-7工业分析的在线XRF，用于现场采矿、土工和环境测试的便携式台式XRF和XRD系统，以及用于轻元素液体分析的真空/吹扫XRF分析仪。

作为创新x系统的五位原始成员之一，Ken目前的职责包括业务开发、产品开发和产品定位。拥有25年丰富的XRF和分析经验，他为材料测试提供了许多关于XRF的研讨会和培训课程。

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