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1、电厂常用合金钢光谱分析四十铁基线法关键词：光谱分析 电厂 合金钢二十一世纪我国的电力工业有了更大的发展。全国除东北之外其他省市又面临电荒，据目前估计，在 20 年内新建超临界电厂将稳步增长，从现在的每年 5GW 增加到今后 20年的每年 25-40GW。高参数、大容量机组成为发展方向，随之与之使用的合金钢也更多地应用到各个设备中。由于超临界技术具有较好的环境效应和较低的燃料成本，预计超临界技术将逐渐取代亚临界技术，市场对超临界技术需求最大。耐高温、高压的新的钢种的不断出现及进口机组的增加无疑对我们光谱分析工作提出了更高的要求，这就要求我们现场从事光谱分析工作的人员能够更快更准地进行定性、半定量
2、分析。电厂常用合金钢光谱分析四十铁基线法（以下简称四十法）能够很好地解决这个问题。四十法是将看谱镜中看到的紫、蓝、青、绿、黄、橙、赤四十条铁基线根据出现的位置及与合金元素谱线强度比较的合理性进行归纳、总结并进行顺次编号的一种方法，是对电厂常用合金牌号 Cr、Mo、V、Ti、W、Mn、Ni、Si、Nb、Cu 等元素进行定性半定量的一种快速准确的方法。与传统方法中全部记忆或孤立记忆特征谱线有着完全不同的结果，传统方法中由于需要记忆的量大，记忆对象不明确造成分析人员对光谱分析人员对光谱分析技术掌握不好，容易对初学者形成心里压力。四十线法是根据人的记忆能力结合电厂长期实践生产工作进行总结归纳的。让初学
3、者能够很快地记住这四十根铁基线，然后再根据其他合金元素的谱线在这四十根铁基线中的某个位置出现分段分组进行记忆。经实践检验用此方法培训的学员能在半个月内很快记住这四十条铁基线和常用合金元素谱线，再经过一个工程的锻炼达到准确地定性半定量。首先我们来看看定性分析。定性分析是确定被分析试样中某元素存在与否的方法。我们利用已经熟悉了的铁基线这把“波长标尺”去标识在光谱中所出现的其他元素谱线的波长。然后查阅“波长表” ，查明该谱线是由哪个元素所释放出来的。所谓“波长表”是科学工作者们对各元素在特定激发条件下所产生的光谱，进行精确测定而汇编成的“谱线波长表” 。其中包括了看谱分析所需要的可见光部分的各元素谱
4、线的波长数据。每一元素所发射的谱线往往是很多，很复杂的，不是每一条谱线都可以用作定性分析的依据只有寻找该元素的最灵敏的谱线是否出现，才能判断该元素是否存在。我们知道，谱线的亮度与该元素在试样中的含量是有关的。随着含量的减少亮度是逐渐降低的，至某一极限值，其谱线亮度不足以引起眼睛的感觉，我们就认为消失而不存在了。这种消失，首先发生在激发能级较高的较暗线。而激发能级最低强度较大的这些谱线总是最后消失，在光谱定性分析中，就是选择这些最后消失的“最后线”来作为该元素是否存在的灵敏特征线。铁基线是看谱分析最基本的光谱图，无论分析钢铁或有色金属一般都离不开它，对铁基线的识别与熟悉，是看谱分析的重要步聚，一
5、个熟练的看谱分析工作者必定能熟记铁基线，并运用它来简便地认别其他元素的谱线或利用铁谱线的强度作比较进行元素含量的测定。一般地当试样中某一元素的含量不太高时，该元素发射的光谱谱线的强度是和它的的含量成正比的。这个关系成为光谱定量分析的基础。当用两个纯铁电极点弧时，可看到从紫色至红色区大约分布着若干条的谱线，如果所用纯铁电极是足够纯时，这些谱线就都为铁谱线。要把这么多的铁谱线全部记熟是困难的，也是不必要的，我们主要认识这些铁谱线，即认识那些称之为“特征谱线”的铁谱。而要寻找这些特征谱线还是比较方便的，通过这些特征谱线的熟悉过程，就能对整个铁谱的基本轮廓构成一个比较清晰的概念。四十线法也正是从这些“
6、特征谱线”中提炼出来的，减少了记忆量，却并不造成半定量科学性的损失。通过看谱镜，我们看到的是一条连续变化的七色带。波长不同的谱线也随着分布在不同颜色的区域：(波长单位：埃)紫 39004400兰 44004700青 47004950绿 49505840黄 58406000橙 60006400红 64007000四十线法将“特征谱线”中提炼出的四十条铁基线波长分别对应如下：(波长单位：埃)Fe14375.9Fe24707.3Fe44710.2Fe54736.8Fe64786.8Fe74789.5Fe84871.3Fe94872.1Fe104876.2Fe114918.9Fe124920.5Fe1
7、34955.5Fe144994.1Fe155006.1Fe165041.1Fe175041.7Fe185049.8Fe195051.6Fe205194.9Fe20a5198.7Fe215202.3Fe225324.2Fe235332.9Fe245339.9Fe255341.0Fe265371.4Fe275405.8Fe285410.9Fe295415.2Fe305497.5Fe315501.4Fe325569.6Fe335572.8Fe345576.1Fe355586.8Fe366020.2Fe376027.1Fe386301.5Fe396318.0Fe406335.3电厂常用钢材中合金元素C
8、r、Mo、V、Ti、W、Mn、Ni、Si、Nb、Cu V(一)组:V14379.2V24389.9V34395.2Ni(一)组:Ni14714.4Mn(一)组:Mn14739.0Mn24754.0Mn34762.4Mn44766.4Mn54783.5W(一)组:W14843.8V(二)组:V44875.5Cr(一)组:Cr14922.3Ti 组:Ti14999.5Ni(二)组:Ni25035.4W(二)组:W25053.3W35054.6Cr(二)组:Cr25204.5Cr35206.1Cr45203.4Mg 组:Mg15183.6Nb 组:Nb15344.2Cr(三)组:Cr55345.8C
9、r65348.3Cr(四)组:Cr75409.8Mo 组:Mo15533.0Mo25570.5Mn(二)组:Mn66013.5Mn76015.6Mn86021.8Si 组:Si16346.7Si26370.9半定量分析。观察物质的光谱，可以用出现的谱线来确定其成份。同时根据谱线亮度也可以估计出所测物质中的某元素的含量，试样中某元素含量愈多，光谱中该元素的谱线亮度也愈强，所以半定量分析是依据其元素谱线的不同亮度而测定其含量。看谱镜通常采用的方法是比较法。比较法有两种：一种是应用基体元素谱线比较法，另一种是应用标准试样比较法。我们采用的是基体元素比较法。应用基体元素谱线比较法：固定电极一般可选用被
10、测元素的基体金属作电极，如分析钢时用铁或铜作电极。分析铜合金时用铜（或铁）作电极等，总之以不含被测元素为原则。选取被测元素的灵敏线最后线与相邻的基体元素谱线组。在线谱上找出被除数测元素的谱线（包括灵敏线和最后线）和相邻的基体元素谱线的位置。根据被测元素谱线的大致范围，再找出与铁谱线强弱最近似的元素谱线，对比出该元素的含量。根据试验获得：V(一)组:0.15% V1=10.3% V2=10.5% V3=1Ni(一)组:1.5% Ni143% 2Ni145% Ni1=2Mn(一)组:0.15% Mn5=60.35% Mn570.5% Mn2=70.7% Mn371% Mn4=71.3% Mn2=5
11、2% Mn3=54% Mn1=710% Mn15W(一)组:1% W1=62.5% W1=7V(二)组:0.8% V4=101.5% V4=92.5% V4=8Cr(一)组:10% Cr11115% Cr1=1120% 12Cr11130% Cr1=12Ti 组:0.1% Ti1=130.3% Ti=140.8% Ti=151.5% Ti15Ni(二)组:3% Ni2=169% Ni2=1715% Ni2=18W(二)组:2% W2193% W2=195% W2188% W218 W31913% W218 W3=1918% W218 W319Cr(二)组:0.05% Cr2=20a0.1% C
12、r2210.2% Cr2=21Mg 组:0.04% Mg120a0.06% Mg1=20a0.15% Mg121 Mg120Cr(三)组:0.3% Cr5=230.7% Cr6=231% Cr5=24 Cr6231.5% 24Cr525 Cr6232.5% Cr6=244% Cr5=22 Cr6=257% Cr522 Cr62210% Cr5=26 Cr6=2220% Cr526 Cr62630% Cr526 Cr626Cr(四)组:1% Cr7=282.5% Cr7=294% Cr7=27Mo 组:0.1% Mo1=310.2% Mo1=300.4% Mo2=320.8% Mo2=331.5% Mo2=333% Mo1=33 Mo135Mn(二)组:0.3% Mn7=370.7% Mn6=371.3% Mn8=36Si 组:0.5% Si1391% 39Si1402.5% 40Si138 Si239
