鋼鐵化學(xué)成分分析中允許偏差的研究

路麗麗 劉亞敏 王浩

摘要：鋼材在我國的各行各業(yè)中的應(yīng)用非常廣泛，這就對于鋼材的質(zhì)量提出了更高的要求，我國針對鋼材化學(xué)成分的分析以及允許偏差制定了相應(yīng)的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。我國在進(jìn)行鋼材化學(xué)成分分析的時候會分為兩種情況，一是熔煉分析，二是成品分析，而且這兩種分析方法之間有著一定的差值，如果熔煉分析的值在允許范圍內(nèi)的時候，成品分析值就有可能會過大，這種現(xiàn)象就會對其誤差值制定一個允許偏差，這就是我們所說的鋼材化學(xué)成分分析中的允許偏差。

關(guān)鍵詞：鋼鐵化學(xué)成分;分析;允許偏差

1鋼材化學(xué)分析中的允許偏差

鋼材中的化學(xué)成分分析有：熔煉成分檢測和化學(xué)成品檢測。在鋼水澆注過程中采用球拍試樣，通過風(fēng)動送樣系統(tǒng)到實驗室，實驗室接到試樣，對樣品進(jìn)行制備，滿足檢測后進(jìn)行檢測分析，分析結(jié)果表示同一爐或同一個鋼包中鋼水的平均化學(xué)成分，叫做熔煉成分檢測。通過在加工完成以后的成品鋼材上取樣進(jìn)行檢測，叫做成品檢測。由于鋼水在結(jié)晶過程中會產(chǎn)生偏析或元素的不均勻分布，所以，成品檢測的值有時與熔煉檢測的值不一致，就出現(xiàn)了成品化學(xué)分析的允許偏差。GB/T6992015《優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼》中規(guī)定的鋼的化學(xué)成分就是針對熔煉成分檢測而言。新標(biāo)準(zhǔn)中熔煉檢測被成品檢測所替代，熔煉檢測試樣不正確導(dǎo)致分析結(jié)果不可靠和在未取得熔煉檢測試樣的時候，可以使用成品化學(xué)分析，但是要求成品檢測分析的結(jié)果要符合熔煉成分規(guī)定。

2國外標(biāo)準(zhǔn)的一些相關(guān)情況

國外標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的情況作簡要說明：

（1）美標(biāo)：在鋼類或品種標(biāo)準(zhǔn)的綜合標(biāo)準(zhǔn)中將成品成分偏差納入，或在各標(biāo)準(zhǔn)中分別規(guī)定。

（2）德標(biāo)：分別在各標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定成品成分允許偏差，未統(tǒng)一。

（3）前蘇聯(lián)標(biāo)：在各標(biāo)準(zhǔn)中分別做出規(guī)定，不按元素的不同含量分類，沒有統(tǒng)一性。

（4）日標(biāo)：JISG0321是日本專用的標(biāo)準(zhǔn)，共有四個成品成分允許偏差表，不銹耐熱鋼的成分偏差是根據(jù)成分元素含量范圍分檔規(guī)定其大小;中低合金鋼成分偏差是根據(jù)除了元素含量范圍分檔規(guī)定以外，還增加了按鋼材截面積大小分檔的規(guī)定，截面愈大，要求愈寬;碳素鋼則兩種情況都存在。偏差值的規(guī)定有四種：①根據(jù)化學(xué)元素的含量范圍進(jìn)行分類規(guī)定;②按化學(xué)元素的含量范圍分類，增加鋼材的截面大小分類規(guī)定;③按鋼材的重量、大小分類做出規(guī)定;④不管元素含量和鋼材截面大小怎么樣，一個元素規(guī)定一個偏差。第一和第二種兩種情況比較科學(xué)。

3鋼材化學(xué)成分分析允許偏差應(yīng)用分析

我們根據(jù)大量的實踐經(jīng)驗進(jìn)行總結(jié)，下面就對鋼材化學(xué)成分分析的允許偏差進(jìn)行分析，具體包括以下幾個方面。

3.1允許偏差規(guī)定變化

隨著生產(chǎn)技術(shù)水平的不斷提高，鋼材化學(xué)成分分析的允許偏差值也隨之發(fā)生了變化，相關(guān)的規(guī)定也會根據(jù)外界環(huán)境的變化以及生產(chǎn)實際需求的變化做出修訂。新標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定對允許偏差值進(jìn)行了不同程度的修改。主要體現(xiàn)在元素化學(xué)成分分檔與允許偏差值發(fā)生變化，其中非合金鋼與低合金鋼中C、P、Ti等元素允許偏差規(guī)定有了變化，而對合金鋼中允許偏差的規(guī)定變化比較大，其中對C、Mn、Si、Ni、Cr等元素允許偏差都存在較大的變化。而對于不銹鋼與耐熱鋼等允許偏差規(guī)定變化比較小，只對少數(shù)元素規(guī)定發(fā)生了變化。從整體上來看，無論是針對哪種鋼材的允許偏差值進(jìn)行改變，修改后允許偏差值都要小于修改前數(shù)。

3.2成品分析取樣原則

對鋼鐵成品的取樣需要按照相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，主要遵循代表性取樣原則。通常來講，在選取樣品時，應(yīng)該查看所選取的樣品是否是同一個熔爐內(nèi)的，如果不是需要按照相應(yīng)的號碼進(jìn)行標(biāo)記。取樣位置盡量選擇在鋼材的橫截面位置，如果沒有橫截面，那么需要對鋼材外表面的垂直中心位置進(jìn)行取樣，對于大型的鋼材則需要選擇鋼坯軸心的位置。通過合理的取樣過程就能夠避免因為不同位置的化學(xué)元素對檢測結(jié)果的影響，減少了取樣檢測的誤差。此外，由于取樣的時候可能會對操作人員的安全造成威脅，所以必須做好個人的防護(hù)工作，同時也應(yīng)該保證設(shè)備以及檢測儀器的安全。我國相關(guān)的檢測標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)對操作人員的安全問題進(jìn)行了詳細(xì)的規(guī)定，生產(chǎn)單位需要給人員提供相應(yīng)的檢測服裝，避免在取樣以及檢測的過程中給人員造成身體上的損害，根據(jù)實際情況選擇是否采取呼吸方面的防護(hù)措施?？傊?，檢測的整個過程都應(yīng)該嚴(yán)格地按照國家規(guī)定進(jìn)行。

此外，在做完化學(xué)成分分析之后，可能會引起質(zhì)量上的糾紛問題，為了公平起見，就需要仲裁試驗。檢測部門應(yīng)該提供化學(xué)成分分析結(jié)果的相關(guān)依據(jù)，并且整個檢測的過程都需要由參與檢測的雙方共同來完成，在制作的過程中使用到的檢測器具必須經(jīng)過雙方檢查確認(rèn)之后才能使用，而且對于檢測的試樣需要一起封存，每一步驟的檢測結(jié)果都需要雙方認(rèn)可之后才能進(jìn)行下一步計算，同時一起把檢測試樣封存起來。檢測完成之后，把試樣以及檢測設(shè)備都交給第三方負(fù)責(zé)人來保存。這些都體現(xiàn)出了新標(biāo)準(zhǔn)中仲裁公平性原則。

3.3準(zhǔn)確使用化學(xué)成分允許偏差表

在新出臺的規(guī)定中已經(jīng)提出了鋼材化學(xué)成分檢測分析的允許偏差，在具體檢測的過程中應(yīng)該盡量保證測試結(jié)果的誤差值在這個范圍內(nèi)。在使用的時候需要注意以下幾方面。第一，針對同一種類鋼材的化學(xué)成分分析的允許值只能參考同一個表，不能多個表混合參考。第二，盡量保證鋼材化學(xué)成分分析所得的值接近允許偏差值范圍的上限，這樣能夠減少誤差值給試驗造成的不良影響。例如某一優(yōu)質(zhì)碳素鋼成品分析碳含量檢測值為0.52%，顯示檢驗結(jié)果為合格，應(yīng)確定此項化學(xué)成分在優(yōu)質(zhì)碳素鋼中規(guī)定的最小范圍，經(jīng)驗證后得出碳含量單位為0.42～0.50%，證明此鋼材含碳量已經(jīng)超出最大范圍，判斷結(jié)果不能成立。但是在查找對應(yīng)允許偏差表后，得到規(guī)定化學(xué)成分范圍≤0.50%優(yōu)質(zhì)碳素鋼上偏差為0.01%，則此材料碳含量0.52%>0.50%+0.01%，不符合標(biāo)準(zhǔn)。但是在實際檢驗過程中，存在部分檢驗人員，在檢測出碳含量為0.52%后，就以此數(shù)值來查表，而0.52%>0.50%，按照此數(shù)值對應(yīng)的允許偏差為0.02%，最終得出此鋼材碳含量為0.52%=0.50%+0.02%符合標(biāo)準(zhǔn)要求結(jié)論，影響材料檢驗結(jié)果的準(zhǔn)確性。

結(jié)束語

在對鋼材化學(xué)成分進(jìn)行具體分析的時候，有熔煉分析和成品分析兩種方法，但是這兩種方法的分析值會出現(xiàn)偏差，比如當(dāng)熔煉分析值在允許范圍內(nèi)的時候，成品分析值就會偏大，這就造成了在進(jìn)行鋼材化學(xué)成分分析時的允許偏差出現(xiàn)。在進(jìn)行鋼材化學(xué)成分的實際檢測過程中，應(yīng)針對鋼材實驗的實際情況對其中的允許偏差進(jìn)行有效的分析，而且相關(guān)人員還應(yīng)在進(jìn)行鋼材化學(xué)成分分析的過程中，嚴(yán)格按照相關(guān)的規(guī)定和規(guī)范進(jìn)行操作，這樣才能保證對鋼材化學(xué)成分分析中允許偏差的精準(zhǔn)性和科學(xué)性。通

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