紅外碳硫分析儀作為檢測金屬、礦石、合金等樣品中碳、硫元素含量的精密儀器,其核心部件 —— 石英管(又稱燃燒管)承擔著樣品高溫燃燒、生成 CO?和 SO?氣體的重要功能。長期使用后,石英管內壁易附著樣品殘渣、積碳或出現腐蝕、裂紋,導致氣體傳輸效率下降、檢測結果偏差增大,需及時更換。石英管材質脆、耐高溫但不耐沖擊,更換過程需嚴格遵循規范,避免因操作不當造成石英管破損或設備部件損壞。本文從更換前準備、更換流程要點、更換后驗證及安全與維護四方面,詳細梳理紅外碳硫分析儀石英管更換的關鍵注意事項,為實驗室人員提供實操指導。
專用工具配齊:需準備適配的扳手(如內六角扳手、開口扳手,規格需參考設備說明書,常見 8-12mm)、無塵布、專用清潔劑(如乙醇、丙酮,用于清潔連接部件)、耐高溫手套(避免手部接觸高溫部件或劃傷)、鑷子(輔助取出細小殘留雜質);若石英管兩端有密封墊圈(如硅膠墊圈、石墨墊圈),需提前準備同型號備用墊圈(建議從設備原廠采購,確保密封性與耐高溫性匹配)。
石英管選型核對:不同型號紅外碳硫分析儀的石英管尺寸(長度、內徑、壁厚)、接口類型(如法蘭式、卡套式)存在差異,更換前需核對舊石英管的規格參數(通常標注在石英管外壁,如 “Φ20×1.5×250mm"),或查閱設備說明書確定適配型號,避免錯用導致無法安裝或氣體泄漏。同時檢查新石英管外觀,確保無裂紋、氣泡、劃痕(若有缺陷,高溫使用時易破裂)。
設備斷電降溫:更換前必須關閉紅外碳硫分析儀主電源及配套的高頻爐電源,拔掉電源插頭,等待設備降溫 —— 尤其是石英管及周邊的燃燒爐部件,需冷卻至室溫(通常需 1-2 小時,可用手觸摸爐體外殼確認無溫熱感),避免高溫燙傷或石英管遇冷驟裂。
清理設備周邊:移除設備周圍的雜物,在設備操作臺面鋪設干凈的防塵布(或報紙),防止更換過程中雜質(如灰塵、金屬碎屑)落入設備內部;同時準備好盛放舊石英管的專用盒子(避免舊管殘留的腐蝕性物質污染臺面,或因碰撞導致破碎)。
拆除外部連接部件:首先松開石英管兩端的連接螺母(如進氣端的載氣管接頭、出氣端的過濾器接頭),拆卸時需用扳手固定螺母一側,另一側緩慢旋轉,避免用力過猛導致接頭螺紋滑絲;若連接部位因高溫粘連難以拆卸,可先滴 1-2 滴潤滑油(如耐高溫硅基潤滑油),等待 1-2 分鐘后再嘗試拆卸,切勿強行扭動。
取出舊石英管:打開燃燒爐的爐門或蓋板(部分設備需拆卸爐體側面的固定螺絲),用耐高溫手套輕輕握住石英管兩端,緩慢向外抽出 —— 過程中需保持石英管水平,避免觸碰爐體內的加熱元件(如加熱絲、熱電偶),防止加熱元件變形或石英管碰撞破損;若舊管內壁有堅硬殘渣粘連,不可用力拉扯,需先將石英管一端朝下,用鑷子輕輕剔除殘渣后再取出。
舊管狀態檢查:取出舊石英管后,觀察其破損或污染情況 —— 若管內壁有明顯積碳(黑色附著物),可能是樣品燃燒不充分導致,需后續調整燃燒溫度或載氣流量;若管體出現裂紋或腐蝕孔洞,需排查是否存在載氣純度不足(如含水分、氧氣)或樣品中含氟、氯等腐蝕性元素的問題,避免新管短期內再次損壞。
清潔接頭與密封面:用無塵布蘸取乙醇(或丙酮)擦拭石英管兩端的連接接頭、密封墊圈槽及燃燒爐內的石英管支撐座,去除殘留的樣品殘渣、積碳或老化的墊圈碎片;若接頭螺紋處有污垢,可用細毛刷(如軟毛牙刷)輕輕刷洗,避免殘留雜質影響連接密封性,導致載氣泄漏或氣體傳輸不暢。
更換密封墊圈:檢查舊的密封墊圈是否存在老化、變形或破損(如墊圈表面出現裂紋、彈性下降),若有問題需立即更換新墊圈 —— 安裝前需在新墊圈表面均勻涂抹一層薄薄的耐高溫密封脂(如聚四氟乙烯密封脂),增強密封性,同時避免墊圈與石英管粘連;注意墊圈的安裝方向,需與墊圈槽貼合,不可顛倒或偏移。
新管定位與插入:將新石英管兩端分別對準燃燒爐的支撐座和連接接頭,緩慢推入爐體內部,確保石英管居中放置,無偏移(若石英管與爐體加熱元件距離過近,易導致局部溫度過高,加速石英管老化);插入過程中需觀察石英管是否與其他部件(如熱電偶探頭)發生碰撞,若有阻礙需調整位置后再繼續插入,不可強行推進。
連接部件緊固:安裝石英管兩端的連接螺母時,需先手動將螺母擰至貼合密封面,再用扳手輕輕擰緊 —— 緊固力度需適中,通常以 “螺母擰動至無松動感,且用力扳動時無明顯位移" 為宜,不可過度擰緊(石英管材質脆,過度受力易導致管體破裂);建議采用 “對角緊固法"(若為法蘭式連接),確保兩端受力均勻,避免石英管因單側受力過大而變形。
檢查安裝狀態:安裝完成后,用手輕輕晃動石英管兩端,確認無松動;同時觀察密封墊圈是否嵌入槽內,無凸起或褶皺 —— 若墊圈凸起,需重新拆卸并調整墊圈位置,避免高溫下墊圈變形導致密封失效。
載氣泄漏檢測:連接設備電源,開啟載氣(如高純氧氣,純度≥99.999%),將載氣流量調至正常工作值(通常為 100-200mL/min);用肥皂水(或專用檢漏液)涂抹石英管兩端的連接接頭、螺母及密封面,觀察是否有氣泡產生 —— 若有氣泡,說明存在泄漏,需重新緊固對應部位,直至無氣泡出現;若泄漏位置無法通過緊固解決,需檢查接頭是否損壞或墊圈是否安裝正確,必要時更換接頭或墊圈。
系統壓力測試:關閉載氣出氣端的閥門,觀察設備的壓力顯示表(若有),記錄初始壓力值;等待 5-10 分鐘后,若壓力下降值≤0.01MPa,說明系統密封性良好;若壓力下降過快,需進一步排查石英管是否存在隱性裂紋(如安裝過程中未發現的細小裂紋),或設備內部的其他氣路部件(如過濾器、電磁閥)是否泄漏。
升溫與載氣測試:開啟紅外碳硫分析儀的燃燒爐電源,設置正常的燃燒溫度(如 1200-1400℃,根據樣品類型調整),觀察爐溫是否能正常上升至設定值,且升溫過程中無異常報警(如 “溫度失控"“載氣壓力低");同時監測載氣流量是否穩定,無明顯波動(流量波動范圍應≤±5mL/min),避免因流量不穩影響后續樣品燃燒與氣體傳輸。
基線穩定性測試:待爐溫達到設定值并穩定 30 分鐘后,啟動設備的 “基線校正" 功能,觀察紅外檢測系統的基線是否平穩 —— 正常情況下,基線漂移應≤0.01mV/h,若基線波動過大,需檢查石英管是否安裝到位(如是否與檢測光路對齊),或設備內部的光學部件(如濾光片、檢測器)是否受污染,必要時進行光學系統清潔。
選擇適配標準樣品:選取與日常檢測樣品類型一致的標準物質(如鋼鐵標準樣品、礦石標準樣品,其碳、硫含量已知且在設備檢測范圍內),按正常檢測流程進行分析,重復測試 3 次。
結果對比與判斷:計算 3 次測試結果的平均值,與標準樣品的 certified 值(標準值)進行對比 —— 若碳元素的相對誤差≤±0.005%,硫元素的相對誤差≤±0.0005%,說明新石英管安裝正確,設備檢測精度符合要求;若誤差超出范圍,需排查是否存在石英管型號錯用、載氣純度不足或燃燒溫度設置不當等問題,調整后重新進行驗證,直至結果合格。
避免高溫操作:嚴禁在燃燒爐未降溫時拆卸或觸摸石英管,防止高溫燙傷;同時避免將石英管暴露在明火或高溫環境中(如靠近酒精燈、電爐),防止管體受熱不均導致破裂。
防止化學腐蝕:檢測含氟、氯、磷等腐蝕性元素的樣品時,需在石英管內放置防護襯管(如氧化鋁襯管),避免腐蝕性氣體直接接觸石英管內壁;檢測完成后,需及時通入載氣吹掃 10-15 分鐘,清除管內殘留的腐蝕性物質。
避免機械沖擊:石英管存放時需單獨放置在專用包裝盒內,避免與金屬部件、玻璃器皿等碰撞;取放石英管時需輕拿輕放,不可用力擠壓或掉落,防止管體破碎產生安全隱患(如石英碎片劃傷皮膚)。
定期檢查石英管狀態:建議每檢測 50-100 個樣品后,停機檢查石英管的污染情況 —— 若管內壁有輕微積碳,可通入載氣并升高燃燒溫度至 1500℃(需在石英管耐高溫范圍內),灼燒 10-15 分鐘去除積碳,無需頻繁更換;若積碳嚴重或出現裂紋,需及時更換,避免影響檢測結果。
保障載氣純度與干燥度:使用高純度載氣(如氧氣純度≥99.999%),并在載氣路徑中安裝干燥器(如分子篩干燥管)和過濾器(如 0.22μm 有機濾膜),去除載氣中的水分、雜質,防止石英管內壁腐蝕或堵塞;定期更換干燥器中的吸附劑和過濾器濾芯(通常每 3 個月更換一次,或根據壓力差提示更換)。
記錄更換信息:建立石英管更換臺賬,記錄每次更換的日期、新管型號、使用樣品類型、更換原因及檢測驗證結果,便于后續追溯石英管的使用壽命,分析損壞原因,優化設備使用參數(如燃燒溫度、載氣流量),減少不必要的更換成本。
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