氧氮氫聯測儀系統減壓失敗故障處理

張 勇，章 發，徐海生，王春燕

（蕪湖新興鑄管有限責任公司，安徽 蕪湖 241002）

隨著蕪湖新興鑄管有限責任公司（以下簡稱公司）轉型升級，優特鋼的生產占比加大，對鋼的純凈度提出更高要求，而在冶煉過程中氧、氮、氫等氣體元素不可避免地存在于鋼中，它們的存在影響著鋼的物理和化學性能，因此準確測定氧、氮、氫的含量對改進煉鋼生產工藝，改善鋼的性能，提高鋼的質量具有重要意義[1]。

公司2007年引進美資力可（LECO）的TCH600氧氮氫聯測儀，主要應用于鋼中氧、氮、氫含量的同時測定，該儀器主要通過惰性氣體氛圍熔融，利用紅外法檢測鋼中的氧含量和氫含量，利用熱導法檢測鋼中的氮含量。該儀器使用至今檢測數據穩定可靠，只是在近期常規維護更換試劑后，做系統氣路檢漏時出現系統減壓失敗報警，當班操作做了一些處理后導致故障范圍擴大。本文將結合儀器原理、氣路走向以及此次故障處理過程進行詳細闡述。

1 故障描述

2020年12月底，檢測中心的TCH600氧氮氫聯測儀在進行常規維護更換試劑后，做系統氣路檢漏時出現系統減壓失敗報警，當班操作認為是控制氣路的18閥、19閥、21閥故障，對3個閥進行了逐一更換，更換完后做系統旁路檢漏，出現旁路加壓失敗，儀器處于停機狀態。當時面臨生產任務量加大，檢驗量加大的情況，急需解決儀器故障，保障生產。

2 儀器工作原理及氣路走向

2.1 工作原理

如圖1，將試樣投放至石墨坩堝，放在脈沖電阻爐中，在惰性氣體高純氦氣（99.995%）氛圍下加熱熔融，試樣中的氫以H2的形式析出，氧和坩堝中的碳形成CO和CO2，氮以N2的形式釋放出來。在載氣（氦氣）的帶動下先通過紅外池檢測CO和CO2，再經過加熱的稀土氧化銅將CO轉變為CO2，H2轉變為H2O，然后再通過H2O和低含量CO2紅外檢測池。氫的含量由H2O紅外池檢測，氧的含量由2個CO2紅外檢測池和1個CO紅外池檢測池共同檢測。檢測后的H2O和CO2依次被高氯酸鎂和堿石棉所吸收，隨后只剩純凈的N2在載氣的帶動下進入熱導池檢測。最后再由計算機軟件進行積分，計算得出試樣中的氧、氮、氫含量。

圖1 儀器工作原理圖

2.2 氣路結構

TCH600氧氮氫聯測儀整個氣路系統分為旁路和爐頭兩部分，系統檢漏是對整個氣路系統檢查，旁路檢漏是對從氣源進入儀器，經18進氣閥直接從21旁路閥出來的氣路進行檢查。

3 故障處理步驟

1）查閱儀器相關資料[2]，資料顯示在做漏氣檢查時，如果沒有通過漏氣檢查，這可能是氣體漏出或進入系統所致。

2）首先解決“漏”的問題，該氧氮氫聯測儀氣路管路雖都是不銹鋼材質，但每個管路的接頭都是硬質塑料材質，現已使用十多年，接頭早已老化，在先前當班操作拆、裝管路時，部分接頭已出現滑絲、破裂等現象，但未被察覺，旁路檢漏仍然失敗，因此按照的氣路走向圖，逐個排查，挨個擰緊并做旁路檢漏測試，最后旁路檢漏始終穩定在12 mmHg，但仍不滿足分析要求。

3）然后測試18閥、19閥、21閥對氣路的影響，在拆卸測試過程中發現21閥的密封墊無彈性，密封效果不好，導致旁路泄漏，由于手上無新備件，考慮使用紅膠密封。對上述3個閥進行密封處理后，旁路檢漏穩定在8.5 mmHg，滿足分析要求，可進行分析。

4）旁路泄露問題解決后，系統檢漏仍出現減壓失敗報警，因此考慮拆解從18閥進口至爐頭部分，拆解部分簡圖如圖2。拆解下來后將18閥前的進氣口外接氣源，通過封堵不同出氣口，在18閥的出氣口位置發現一小塊螺絲大小的雜物，對雜物進行SEM掃描電鏡、能譜分析，結果如圖3、圖4、圖5，將雜物清除后，儀器恢復正常投入使用。

圖2 爐頭部分氣路簡圖

圖3 雜物電鏡分析全貌圖

圖4 雜物電鏡分析局部圖

圖5 雜物能譜分析結果

4 結論

1）對于使用多年的需要氣體做分析氣或載氣的氧氮氫、碳硫等同類檢測儀器，只要動了氣路接頭后，再次安裝需要確認接頭的完好性。

2）對于需要氣體為載氣進行分析的儀器，在排查儀器氣路泄露故障時，務必逐一排查。

3）對于氣路控制閥漏氣問題，可采用紅膠進行密封處理。處理時，紅膠的量要少，涂抹時一定要均勻，處理好至少等12 h后再測試密封效果。

4）結合電鏡、能譜分析結果，該雜物是一種含Cr、Ni的混合物，猜測為在載氣氣源突然沒氣時，分析試樣燃燒的迸濺物在瞬間負壓的作用下倒吸累積的產物。