氧氮氢联测仪系统减压失败故障处理

张 勇，章 发，徐海生，王春燕

（芜湖新兴铸管有限责任公司，安徽 芜湖 241002）

随着芜湖新兴铸管有限责任公司（以下简称公司）转型升级，优特钢的生产占比加大，对钢的纯净度提出更高要求，而在冶炼过程中氧、氮、氢等气体元素不可避免地存在于钢中，它们的存在影响着钢的物理和化学性能，因此准确测定氧、氮、氢的含量对改进炼钢生产工艺，改善钢的性能，提高钢的质量具有重要意义[1]。

公司2007年引进美资力可（LECO）的TCH600氧氮氢联测仪，主要应用于钢中氧、氮、氢含量的同时测定，该仪器主要通过惰性气体氛围熔融，利用红外法检测钢中的氧含量和氢含量，利用热导法检测钢中的氮含量。该仪器使用至今检测数据稳定可靠，只是在近期常规维护更换试剂后，做系统气路检漏时出现系统减压失败报警，当班操作做了一些处理后导致故障范围扩大。本文将结合仪器原理、气路走向以及此次故障处理过程进行详细阐述。

1 故障描述

2020年12月底，检测中心的TCH600氧氮氢联测仪在进行常规维护更换试剂后，做系统气路检漏时出现系统减压失败报警，当班操作认为是控制气路的18阀、19阀、21阀故障，对3个阀进行了逐一更换，更换完后做系统旁路检漏，出现旁路加压失败，仪器处于停机状态。当时面临生产任务量加大，检验量加大的情况，急需解决仪器故障，保障生产。

2 仪器工作原理及气路走向

2.1 工作原理

如图1，将试样投放至石墨坩埚，放在脉冲电阻炉中，在惰性气体高纯氦气（99.995%）氛围下加热熔融，试样中的氢以H2的形式析出，氧和坩埚中的碳形成CO和CO2，氮以N2的形式释放出来。在载气（氦气）的带动下先通过红外池检测CO和CO2，再经过加热的稀土氧化铜将CO转变为CO2，H2转变为H2O，然后再通过H2O和低含量CO2红外检测池。氢的含量由H2O红外池检测，氧的含量由2个CO2红外检测池和1个CO红外池检测池共同检测。检测后的H2O和CO2依次被高氯酸镁和碱石棉所吸收，随后只剩纯净的N2在载气的带动下进入热导池检测。最后再由计算机软件进行积分，计算得出试样中的氧、氮、氢含量。

图1 仪器工作原理图

2.2 气路结构

TCH600氧氮氢联测仪整个气路系统分为旁路和炉头两部分，系统检漏是对整个气路系统检查，旁路检漏是对从气源进入仪器，经18进气阀直接从21旁路阀出来的气路进行检查。

3 故障处理步骤

1）查阅仪器相关资料[2]，资料显示在做漏气检查时，如果没有通过漏气检查，这可能是气体漏出或进入系统所致。

2）首先解决“漏”的问题，该氧氮氢联测仪气路管路虽都是不锈钢材质，但每个管路的接头都是硬质塑料材质，现已使用十多年，接头早已老化，在先前当班操作拆、装管路时，部分接头已出现滑丝、破裂等现象，但未被察觉，旁路检漏仍然失败，因此按照的气路走向图，逐个排查，挨个拧紧并做旁路检漏测试，最后旁路检漏始终稳定在12 mmHg，但仍不满足分析要求。

3）然后测试18阀、19阀、21阀对气路的影响，在拆卸测试过程中发现21阀的密封垫无弹性，密封效果不好，导致旁路泄漏，由于手上无新备件，考虑使用红胶密封。对上述3个阀进行密封处理后，旁路检漏稳定在8.5 mmHg，满足分析要求，可进行分析。

4）旁路泄露问题解决后，系统检漏仍出现减压失败报警，因此考虑拆解从18阀进口至炉头部分，拆解部分简图如图2。拆解下来后将18阀前的进气口外接气源，通过封堵不同出气口，在18阀的出气口位置发现一小块螺丝大小的杂物，对杂物进行SEM扫描电镜、能谱分析，结果如图3、图4、图5，将杂物清除后，仪器恢复正常投入使用。

图2 炉头部分气路简图

图3 杂物电镜分析全貌图

图4 杂物电镜分析局部图

图5 杂物能谱分析结果

4 结论

1）对于使用多年的需要气体做分析气或载气的氧氮氢、碳硫等同类检测仪器，只要动了气路接头后，再次安装需要确认接头的完好性。

2）对于需要气体为载气进行分析的仪器，在排查仪器气路泄露故障时，务必逐一排查。

3）对于气路控制阀漏气问题，可采用红胶进行密封处理。处理时，红胶的量要少，涂抹时一定要均匀，处理好至少等12 h后再测试密封效果。

4）结合电镜、能谱分析结果，该杂物是一种含Cr、Ni的混合物，猜测为在载气气源突然没气时，分析试样燃烧的迸溅物在瞬间负压的作用下倒吸累积的产物。