PMI-MASTER Smart: Die smartere Prüfmethode

Eine positive Materialidentifizierung (PMI) ist bei der Überprüfung von Qualität und Zusammensetzung bei Edelstahl vor der Freigabe in die Produktion unerlässlich. Der Einsatz der korrekten Qualität ist Voraussetzung für das Vermeiden von Maschinenschäden, Ausfällen und für das Einhalten von Industrievorschriften. Eine Qualitätsanalyse ist insbesondere bei austenitischen Edelstählen mit niedrigem Kohlenstoffgehalt unerlässlich, um die Korrosion von Schweißnähten und die Brüchigkeit in der endgültigen Anwendung zu vermindern.

In letzter Zeit konnten wir einen Trend hin zur LIBS-Analyse beobachten, da die PMI-Analyse mit einem LIBS-Handgerät die Kohlenstoffmessung vor Ort erleichtert. Unsere Erfahrung zeigt jedoch, dass LIBS-Handgeräte unter anspruchsvollen Bedingungen nicht die für die Bestimmung und die Klassifizierung von kohlenstoffarmen Stählen notwendige Genauigkeit bieten.

Es geht nicht nur um Kohlenstoff

Kohlenstoff ist nicht das einzige Element, das den jeweiligen Edelstahlqualitäten unterschiedliche Eigenschaften verleiht. Es ist ebenso wichtig sicherzustellen, dass andere Elemente innerhalb der Spezifikationen liegen. Hohe Genauigkeit bei niedrigen Nachweisgrenzen ist für ein breites Spektrum von Elementen wichtig, z. B. Molybdän, Niob, Wolfram, Phosphor und Schwefel. Dies ist insbesondere für die verbesserte Verarbeitbarkeit von Edelstählen wie SS 416 erforderlich. Außerdem besteht ein wachsendes Interesse an Bor zur Erhöhung der Härtbarkeit; hier liegt der Spitzenwert bei etwa 10 ppm, was sich nur mit höchstgenauer Analyse nachweisen lässt. Die Analyse mit LIBS-Handgeräten erlaubt derzeit nicht die Präzision, die für die verlässliche Materialidentifizierung dieser Elemente erforderlich ist.

Ermittlung des Kohlenstoffäquivalents

Das Kohlenstoffäquivalent (CE) ist ein Konzept zur Bestimmung verschiedener Eigenschaften von eisenhaltigen Materialien, typischerweise Stahl und Gusseisen, wenn – wie allgemein üblich – nicht nur Kohlenstoff als Legierungsmittel eingesetzt wird. Der zugrunde liegende Ansatz ist, den Anteil anderer Legierungselemente in den entsprechenden Kohlenstoff-Anteil zu konvertieren, da Eisen-Kohlenstoff-Phasen leichter verständlich sind als Eisen-Legierungs-Phasen. Am meisten Anwendung findet diese Methode in der Schweißtechnik, sie wird jedoch auch in der Wärmebehandlung und Produktion von Gusseisen verwendet.

Im Folgenden finden Sie einige Berechnungsbeispiele:

  • Kohlenstoffäquivalent: CE = (%C)+((%Mn)/6)+(((%Cr)+(%Mo)+(%V))/5)+(((%Cu)+(%Ni))/15)
  • Kohlenstoffäquivalent: CEM = (%C)+((%Si)/25)+(((%Mn)+(%Cu))/20)+(((%Cr)+(%V))/10)+((%Mo)/15)+((%Ni)/40)
  • Kohlenstoffäquivalent: CET = (%C)+(((%Mn)+(%Mo))/10)+(((%Cr)+(%Cu))/20)+((%Ni)/40)
  • Kohlenstoffäquivalent: CEV = (%C)+((%Mn)/6)+(((%Cu)+(%Ni))/15)+(((%Cr)+(%Mo)+(%V))/5)
  • Kohlenstoffäquivalent: PCM = (%C)+((%Si)/30)+(((%Cr)+(%Cu)+(%Cr))/20)+((%Ni)/60)+((%Mo)/15)+((%V)/10)+((%B)*5)

Wenn Sie das CE-Konzept anwenden, benötigen Sie exakte Messungen der Konzentrationen der verschiedenen Legierungselemente wie Mangan, Chrom, Molybdän und Nickel. Mit einer LIBS-Analyse ist es schwierig, die erforderliche Messgenauigkeit für ihre Berechnungen und damit die Schweißbarkeit des Materials zu prognostizieren.

Duplexstähle 

Die Verwendung von Duplexstählen nimmt stetig zu, und diese Spezialqualität erfordert eine genaue Identifizierung und Sortierung. Obwohl Duplexstähle verschiedene Elemente in genau vorgegebenen Mengen enthält, wird er in der Regel anhand seines Stickstoffgehalts differenziert. Tragbare LIBS-Analysegeräte können Stickstoff nicht nachweisen und sind daher nicht zur Analyse von Duplexstählen geeignet.

Kohlenstoffarme Stähle 

Die Funkenspektrometrie ist eine zuverlässige und präzise Methode, die für die Analyse von kohlenstoffarmem Stahl verlässliche Resultate liefert. Während LIBS-Handgeräte für Unternehmen attraktive Lösungen für Messungen vor Ort bieten, liefern sie einfach nicht die Genauigkeit, die zur Messung kritischer Elemente notwendig ist. Wir bieten eine Lösung mit dem PMI-MASTER Smart, derzeit das einzige tragbare Funkenspektrometer auf dem Markt.

Das tragbare Funkenspektrometer PMI-MASTER Smart

Der PMI-MASTER Smart von Hitachi High-Tech eignet sich perfekt für die positive Materialidentifizierung (PMI) und für Sicherheitskontrollen in Öl- und Gasraffinerien, in Kraftwerken und Metallkontuktionen, wie Brücken. Er bietet niedrige Nachweisgrenzen; in Kombination mit der UVTouch-Sonde beträgt sie 30 ppm. Darüber hinaus analysiert der PMI-MASTER Smart eine große Anzahl von Elementen, einschließlich Phosphor, Schwefel und Stickstoff für die Identifizierung von Duplexstählen, sowie Bor bei 5 ppm.

Der PMI-MASTER Smart ist mühelos tragbar, wiegt nur 15 kg und ist so kompakt, dass er problemlos zur Analysestelle gebracht werden kann. Er kann bis zu 300 Analysen mit nur einer Batterieladung durchführen und erfordert keine Warmlaufzeit. Beim Einsatz der UVTouch-Sonde für noch niedrigere Nachweisgrenzen ist jedoch eine 20-minütige Spülzeit erforderlich. Wenn eine Nachweisgrenze von 200 ppm akzeptabel ist, genügt eine Standardsonde ohne Spülzeit.

Globale Öl- und Gaslieferanten sowie Prüfdienste vertrauen unserer PMI-MASTER-Serie. Außerdem ist die umfangreichste Werkstoffdatenbank GRADE Database vorinstalliert, die mehr als 15 Mio. Daten von über 350.000 Metallwerkstoffen aus 74 Ländern/Normen enthält.

Der PMI-MASTER Smart verbindet die Genauigkeit und Zuverlässigkeit eines Funkenspektrometers mit der Benutzerfreundlichkeit eines Handgeräts. Kontaktieren Sie uns gerne, um zu erfahren, wie Sie tragbare Funkenspektrometer für Ihre Anwendungen nutzen können.

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Datum: 3 March 2021

Autor: Michael Molderings, Product Manager OES

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