化学成分分析

基础知识

焊缝的化学分析试验主要是对焊缝金属的化学成分进行分析，从焊缝金属中钻取试样是关键，除应注意试样不得氧化和沾染油污外，还应注意取样部位在焊缝中所处的位置和层次。不同层次的焊缝金属受母材的稀释作用不同。一般以多层焊或多层堆焊的第三层以上的成分作为熔敷金属的成分。分析的元素有碳、锰、硅、硫、磷等五大元素，对于一些合金结构钢和不锈钢焊缝，还需分析相应的合金元素，如铬、镍、钼、钒、铝、铜等。必要时还需分析焊缝中氢、氧、氮的含量。

任务实施

化学成分可以通过化学的、物理的多种方法来分析鉴定，目前应用最广的是化学分析法和光谱分析法。此外，设备简单、鉴定速度快的火花鉴定法，也是对焊缝化学成分鉴定的一种实用的简易方法。

一、化学分析法

根据化学反应来确定焊缝金属的组成成分，这种方法统称为化学分析法。化学分析法分为定性分析和定量分析两种。通过定性分析，可以鉴定出试样中含有哪些元素，但不能确定它们的含量；定量分析，是用来准确测定各种元素的含量。实际生产中主要采用定量分析。定量分析的方法分为重量分析法和滴定分析法。

重量分析法：采用适当的分离手段，使焊缝金属中被测定元素与其他成分分离，然后用称重法来测元素的含量。

滴定分析法：用标准溶液（已知浓度的溶液）与焊缝金属试样中被测元素完全反应，然后根据所消耗标准溶液的体积计算出被测定元素的含量。

二、光谱分析法

各种元素在高温、高能量的激发下都能产生自己特有的光谱，根据元素被激发后所产生的特征光谱来确定焊缝金属的化学成分及大致含量的方法，称为光谱分析法。通常借助于电弧、电火花、激光等外界能源激发试样，使被测元素发出特征光谱。经分光后与化学元素光谱表对照，做出分析。

三、火花鉴别法

主要用于焊缝试样较大的情况下。在砂轮磨削下，由于摩擦、高温作用，各种元素、微粒氧化时产生的火花数量、形状、分叉、颜色等不同，以此来鉴别材料的化学成分（组成元素）及大致含量的一种方法叫火花鉴别法。

拓展提高

火花直读光谱仪用电弧（或火花）的高温使样品中各元素从固态直接气化并被激发而发射出各元素的特征波长，用光栅分光后，成为按波长排列的“光谱”，这些元素的特征光谱线通过出射狭缝，射入各自的光电倍增管，光信号变成电信号，经仪器的控制测量系统将电信号积分并进行模/数转换，然后由计算机处理，并打印出各元素的百分含量。

髙频红外碳硫仪的分析流程为：分析时先在电子天平上称得样品重量，输入微机，加入助熔剂后送进髙频炉燃烧室，开始分析，第一阶段为吹氧阶段，首先打开相应的电磁阀，按分析流程通氧气，目的是清除管道内残留的CO2及SO2气体，当CO2及SO2气体含量为零时，被测气体分压强P为零，这时采到信号为纯氧条件基准信号V0；第二阶段为分析释放阶段，打开髙频炉，加热样品到释放温度，这时样品在髙温富氧条件下立即氧化生成CO2及SO2气体，由氧气作载气输送到吸收池，放大器输出信号随被测气体浓度增加而减少，经归一化处理后，对每个数据进行线性化定标，分析结束后对线性定标数据进行面积积分、乘以系数、除以样品重量，扣除空白获得样品中碳、硫元素的百分含量。