เมื่อบริษัทซ่อมบำรุงอากาศยานดำเนินการซ่อมบำรุงอากาศยาน จะต้องใช้ชิ้นส่วนโลหะจำนวนมากในการติดตั้งแผงเข้าถึงลำตัวเครื่องบิน อุปกรณ์บนเครื่องบิน ชิ้นส่วน และอุปกรณ์เสริมต่างๆ โดยทั่วไปแล้ววัตถุดิบโลหะที่ใช้คือเหล็กกล้าคาร์บอนและเหล็กกล้าผสม อย่างไรก็ตาม ปริมาณออกซิเจน ไนโตรเจน และไฮโดรเจนที่มากเกินไปในชิ้นส่วนเหล็กและวัตถุดิบจะส่งผลกระทบอย่างร้ายแรงต่อประสิทธิภาพของชิ้นส่วน ตัวอย่างเช่น การเปราะตัวเนื่องจากไฮโดรเจนในชิ้นส่วนเหล็กบ่อยครั้งจะทำให้อายุการใช้งานสั้นลง
ดังนั้น การวัดปริมาณออกซิเจน ไนโตรเจน และไฮโดรเจนในเหล็กกล้าคาร์บอนและเหล็กกล้าผสมอย่างแม่นยำจึงมีความสำคัญอย่างยิ่ง ด้วยการพัฒนาอย่างรวดเร็วของอุตสาหกรรมการบินสมัยใหม่และอุตสาหกรรมเหล็กและเหล็กกล้า การวิเคราะห์ธาตุแก๊ส เช่น ออกซิเจน ไนโตรเจน และไฮโดรเจนในวัสดุเหล็กจึงได้รับความสนใจเพิ่มมากขึ้นจากสถานประกอบการบำรุงรักษาอากาศยาน
การวิเคราะห์ออกซิเจน ไนโตรเจน และไฮโดรเจน เป็นเทคนิคการวิเคราะห์เฉพาะทางขั้นสูง โดยทั่วไปแล้ว การวิเคราะห์นี้จะดำเนินการโดยบริษัทซ่อมบำรุงอากาศยาน โดยใช้เครื่องวิเคราะห์ออกซิเจน ไนโตรเจน และไฮโดรเจนแบบมืออาชีพ ซึ่งสามารถวัดปริมาณออกซิเจน ไนโตรเจน และไฮโดรเจนในเหล็กกล้าคาร์บอนและเหล็กกล้าผสมได้อย่างรวดเร็วและแม่นยำ
1. อันตรายจากออกซิเจน ไนโตรเจน และไฮโดรเจนในเหล็กกล้าคาร์บอนและเหล็กกล้าผสม
ออกซิเจนในเหล็กมีอยู่ในรูปของสารประกอบออกไซด์ต่างๆ และรวมตัวกันเป็นสารประกอบที่ไม่ใช่โลหะ ซึ่งรบกวนความต่อเนื่องของโครงสร้างโลหะและส่งผลกระทบต่อคุณสมบัติทางกลของเหล็ก
อันตรายของไนโตรเจน ได้แก่ การลดความต้านทานต่อการเสื่อมสภาพของเหล็ก การทำให้ความสามารถในการขึ้นรูปเย็นและการเปลี่ยนรูปพลาสติกลดลง การทำให้เกิดความเปราะในบริเวณที่ได้รับความร้อนจากการเชื่อม และการทำให้ความสามารถในการดึงขึ้นรูปของเหล็กด้อยลง
อันตรายของไฮโดรเจนคือ เมื่อไฮโดรเจนละลายในเหล็ก มันจะรวมตัวกันเป็นโมเลกุลไฮโดรเจน ซึ่งทำให้คุณสมบัติทางกลของวัสดุเปราะบางลงและทำให้เกิดการกระจุกตัวของความเค้น เมื่อความเค้นเกินขีดจำกัดความแข็งแรงของเหล็ก รอยแตกเล็กๆ จะก่อตัวขึ้นภายในเหล็ก ซึ่งโดยทั่วไปเรียกว่า "การเปราะบางจากไฮโดรเจน"
จะเห็นได้ว่าปริมาณออกซิเจน ไนโตรเจน และไฮโดรเจนที่มากเกินไปส่งผลกระทบอย่างร้ายแรงต่อประสิทธิภาพของชิ้นส่วนเหล็กกล้าคาร์บอนและเหล็กกล้าผสม และจำเป็นต้องมีการควบคุม ดังนั้นจึงจำเป็นต้องวัดปริมาณออกซิเจน ไนโตรเจน และไฮโดรเจนในชิ้นส่วนเหล็ก เหล็กกล้าคาร์บอน และเหล็กกล้าผสมอย่างแม่นยำ สำหรับชิ้นส่วนที่มีปริมาณมากเกินไป สามารถใช้วิธีการอบชุบความร้อน เช่น การกำจัดไฮโดรเจนโดยการให้ความร้อน เพื่อขจัดปัญหาการเปราะเนื่องจากไฮโดรเจนและฟื้นฟูประสิทธิภาพของเหล็ก ซึ่งจะช่วยป้องกันไม่ให้ชิ้นส่วนเหล็กที่ชำรุดซึ่งมีปริมาณออกซิเจน ไนโตรเจน และไฮโดรเจนสูงถูกนำไปติดตั้งในเครื่องบิน มิเช่นนั้นจะส่งผลกระทบต่อคุณภาพการบำรุงรักษาเครื่องบินและความปลอดภัยในการบิน
2. หลักการทดสอบ
เครื่องมือที่ใช้โดยสถานประกอบการซ่อมบำรุงอากาศยานสำหรับการวิเคราะห์เชิงปริมาณของออกซิเจน ไนโตรเจน และไฮโดรเจนในเหล็ก เหล็กหล่อ และวัสดุโลหะผสม คือเครื่องวิเคราะห์ออกซิเจน/ไนโตรเจน/ไฮโดรเจน (เช่น ONH-2000) ซึ่งมีคุณสมบัติความแม่นยำสูงและความละเอียดในการวัดสูง
เครื่องวิเคราะห์ออกซิเจน/ไนโตรเจน/ไฮโดรเจนใช้หลักการหลอมรวมด้วยความร้อนแบบพัลส์ – การลดด้วยก๊าซเฉื่อย – การนำความร้อนและการตรวจจับด้วยอินฟราเรด เมื่อกระแสไฟฟ้าแรงสูงไหลผ่านเบ้าหลอมกราไฟต์ระหว่างขั้วไฟฟ้าบนและล่าง อุณหภูมิของเบ้าหลอมจะสูงขึ้นอย่างรวดเร็วถึงค่าที่กำหนด ในบรรยากาศของก๊าซเฉื่อย (ฮีเลียมหรือไนโตรเจน) ออกซิเจนในตัวอย่างโลหะจะถูกเปลี่ยนเป็นคาร์บอนมอนอกไซด์หรือคาร์บอนไดออกไซด์ ซึ่งถูกพาไปโดยฮีเลียมแล้ววัดโดยเครื่องตรวจจับอินฟราเรด ส่วนไนโตรเจนและไฮโดรเจนจะถูกปล่อยออกมาในรูปโมเลกุล ถูกพาไปโดยฮีเลียมและไนโตรเจนตามลำดับ แล้วส่งไปยังเครื่องตรวจจับการนำความร้อนเพื่อวิเคราะห์เชิงปริมาณ
ระบบนี้ประกอบด้วยเซลล์ตรวจจับอินฟราเรดอิสระสองเซลล์ สำหรับการวัดออกซิเจนในระดับต่ำและสูงตามลำดับ และเซลล์ตรวจจับการนำความร้อนหนึ่งเซลล์สำหรับการวิเคราะห์ไฮโดรเจนและไนโตรเจน เตาเผาแบบพัลส์จะถูกระบายความร้อนด้วยน้ำหมุนเวียน และตัวอย่างสามารถถูกให้ความร้อนได้สูงกว่า 2600℃ ในเบ้าหลอมของเตาเผาแบบพัลส์กำลังสูง สามารถสลับจากอุณหภูมิต่ำไปเป็นอุณหภูมิสูงได้โดยอัตโนมัติในระหว่างกระบวนการวิเคราะห์ นอกจากนี้ ยังต้องใช้ลมอัดเป็นแหล่งพลังงานสำหรับกลไกการยกของเตาเผาแบบพัลส์
