In lưu huỳnh trong thép: Chỉ báo hàm lượng lưu huỳnh và kiểm soát chất lượng

Định nghĩa và khái niệm cơ bản

Dấu vết lưu huỳnh là dấu hiệu kim loại hoặc hóa học được quan sát thấy trên bề mặt thép hoặc mặt cắt ngang, đặc trưng bởi sự hiện diện của các vùng hoặc dấu hiệu giàu lưu huỳnh riêng biệt xuất hiện dưới dạng đổi màu cục bộ, vệt hoặc đốm. Nó chủ yếu được sử dụng như một chỉ báo định tính hoặc bán định lượng về sự phân bố lưu huỳnh trong cấu trúc vi mô của thép, thường cho thấy các khu vực phân tách lưu huỳnh hoặc tạp chất sulfide.

Trong bối cảnh kiểm soát chất lượng thép và thử nghiệm vật liệu, bản in lưu huỳnh đóng vai trò là công cụ chẩn đoán quan trọng để đánh giá hàm lượng lưu huỳnh, sự phân bố của nó và tác động tiềm tàng đến các đặc tính của thép. Nó cung cấp thông tin chi tiết về độ sạch của thép, hiệu quả của các quá trình khử oxy và khử lưu huỳnh, và khả năng xảy ra các khuyết tật liên quan đến lưu huỳnh như độ giòn nóng hoặc giòn.

Trong khuôn khổ rộng hơn của đảm bảo chất lượng thép, bản in lưu huỳnh bổ sung cho phân tích hóa học và thử nghiệm cơ học bằng cách cung cấp góc nhìn trực quan và cấu trúc vi mô về các hiện tượng liên quan đến lưu huỳnh. Nó hỗ trợ các nhà luyện kim và thanh tra chất lượng trong việc xác định các vùng phân tách lưu huỳnh có vấn đề có thể làm giảm hiệu suất của thép, đặc biệt là trong các ứng dụng nhiệt độ cao hoặc ứng suất cao.

Bản chất vật lý và nền tảng luyện kim

Biểu hiện vật lý

Ở cấp độ vĩ mô, dấu vết lưu huỳnh biểu hiện dưới dạng các vết đổi màu, vệt hoặc vết cục bộ có thể nhìn thấy trên bề mặt thép sau khi xử lý hóa học hoặc kim loại học cụ thể. Các vết này thường xuất hiện dưới dạng các dải, đốm hoặc vệt tối hoặc tương phản có thể phân biệt được với ma trận xung quanh.

Về mặt vi mô, các bản in lưu huỳnh cho thấy các vùng giàu tạp chất sulfide hoặc các nguyên tử lưu huỳnh tách biệt trong cấu trúc vi mô. Các vùng này có thể xuất hiện dưới dạng các chuỗi sulfide kéo dài, các hạt sulfide rời rạc hoặc các vùng giàu lưu huỳnh cục bộ trong ferit, perlit hoặc các thành phần cấu trúc vi mô khác.

Các đặc điểm đặc trưng bao gồm sự tương phản rõ rệt về màu sắc hoặc độ phản xạ giữa các vùng giàu lưu huỳnh và nền thép, thường được nhấn mạnh sau khi khắc hoặc xử lý hóa học. Kích thước, hình dạng và sự phân bố của các vùng này cung cấp manh mối về các mẫu phân tách lưu huỳnh và mức độ sạch của thép.

Cơ chế luyện kim

Sự hình thành các vết lưu huỳnh bắt nguồn từ hành vi luyện kim của lưu huỳnh trong quá trình luyện thép và đông đặc. Lưu huỳnh là tạp chất có hại trong hầu hết các loại thép, có xu hướng tạo thành các tạp chất sulfua như mangan sulfua (MnS), canxi sulfua (CaS) hoặc các sulfua phức hợp khác.

Trong quá trình đông đặc thép, lưu huỳnh có xu hướng phân tách thành các vùng xen kẽ hoặc ranh giới hạt do độ hòa tan hạn chế trong pha rắn. Sự phân tách này dẫn đến sự làm giàu lưu huỳnh cục bộ, có thể được hình dung là các chuỗi hoặc cụm sulfide.

Những thay đổi về cấu trúc vi mô liên quan đến sự hình thành và phát triển của các tạp chất sulfide trong ma trận thép. Các tạp chất này có thể kết hợp hoặc sắp xếp dọc theo các mặt phẳng tinh thể cụ thể, tạo thành các mẫu đặc trưng có thể phát hiện được dưới dạng dấu vết lưu huỳnh.

Thành phần thép ảnh hưởng đáng kể đến hành vi của lưu huỳnh. Ví dụ, hàm lượng mangan cao hơn thúc đẩy sự hình thành MnS, có thể dễ dàng hình dung hơn. Các điều kiện xử lý như tốc độ làm mát, thực hành khử oxy và kiểm soát tạp chất cũng ảnh hưởng đến sự phân bố lưu huỳnh và các đặc tính in lưu huỳnh thu được.

Hệ thống phân loại

Dấu vết lưu huỳnh được phân loại dựa trên kích thước, sự phân bố và mức độ nghiêm trọng của các vùng giàu lưu huỳnh được quan sát. Tiêu chí phân loại phổ biến bao gồm:

• Cấp độ 1 (Xuất sắc): Không có vùng lưu huỳnh nào nhìn thấy được; thép được coi là sạch với sự phân tách lưu huỳnh tối thiểu.
• Cấp 2 (Tốt): Có vệt hoặc đốm lưu huỳnh nhẹ, không ảnh hưởng đáng kể đến tính chất cơ học.
• Cấp 3 (Trung bình): Có các cụm hoặc thanh lưu huỳnh đáng chú ý, có khả năng ảnh hưởng đến độ dẻo hoặc khả năng hàn.
• Cấp độ 4 (Kém): Sự phân tách lưu huỳnh rộng rãi với các tạp chất hoặc vệt lớn, có khả năng gây ra hiện tượng giòn hoặc co ngót khi nóng.

Những phân loại này hỗ trợ đánh giá tính phù hợp của thép đối với các ứng dụng cụ thể, đặc biệt là khi các khuyết tật liên quan đến lưu huỳnh có thể rất nghiêm trọng.

Trên thực tế, cách giải thích này phụ thuộc vào các tiêu chuẩn công nghiệp, chẳng hạn như ASTM E45 hoặc ISO 4967, trong đó nêu rõ ngưỡng phân tách lưu huỳnh và mức chấp nhận được đối với các loại thép khác nhau.

Phương pháp phát hiện và đo lường

Kỹ thuật phát hiện chính

Phương pháp phát hiện phổ biến nhất đối với dấu vết lưu huỳnh bao gồm kiểm tra kim loại kết hợp với khắc hóa học. Quy trình này bao gồm chuẩn bị mặt cắt ngang được đánh bóng của mẫu thép, sau đó khắc bằng thuốc thử cụ thể để lộ các tạp chất lưu huỳnh.

Các chất khắc hóa học như Nital (axit nitric trong cồn) hoặc các thuốc thử chuyên dụng như dung dịch natri sunfua được sử dụng để làm nổi bật các vùng giàu lưu huỳnh. Các thuốc thử này phản ứng với các tạp chất sunfua hoặc phân tách lưu huỳnh, tạo ra các dấu hiệu tương phản có thể nhìn thấy dưới kính hiển vi quang học.

Kính hiển vi quang học cho phép quan sát chi tiết sự phân bố, kích thước và hình thái của lưu huỳnh. Trong một số trường hợp, kính hiển vi điện tử quét (SEM) kết hợp với quang phổ tia X phân tán năng lượng (EDS) cung cấp phân tích nguyên tố để xác nhận sự hiện diện của lưu huỳnh và định lượng nồng độ của nó.

Tiêu chuẩn và thủ tục thử nghiệm

Các tiêu chuẩn quốc tế có liên quan chi phối việc đánh giá dấu in lưu huỳnh bao gồm ASTM E45 (Phương pháp thử tiêu chuẩn để xác định hàm lượng tạp chất của thép) và ISO 4967 (Thép — Kiểm tra vi mô thép và gang). Các tiêu chuẩn này chỉ định các quy trình chuẩn bị mẫu, khắc và đánh giá vi mô.

Quy trình điển hình bao gồm:

• Cắt mẫu vật tiêu biểu từ sản phẩm thép.
• Lắp ráp và đánh bóng mẫu vật cho đến khi có bề mặt sáng bóng như gương.
• Làm sạch bề mặt thật kỹ để loại bỏ chất bẩn.
• Áp dụng chất khắc thích hợp một cách đồng đều.
• Quan sát dưới kính hiển vi quang học được hiệu chuẩn ở độ phóng đại xác định.
• Ghi lại sự hiện diện, kích thước và sự phân bố của các vùng giàu lưu huỳnh.

Các thông số thử nghiệm quan trọng bao gồm nồng độ chất khắc, thời gian khắc và độ phóng đại của kính hiển vi, tất cả đều ảnh hưởng đến khả năng hiển thị và độ rõ nét của bản in lưu huỳnh.

Yêu cầu mẫu

Các mẫu phải đại diện cho lô thép, với diện tích bề mặt không có khuyết tật bề mặt hoặc ô nhiễm. Xử lý bề mặt bao gồm mài và đánh bóng để đạt được bề mặt nhẵn, không trầy xước thích hợp cho quá trình khắc.

Các bước chuẩn bị bao gồm:

• Cắt mẫu vật với độ biến dạng tối thiểu.
• Lắp bằng nhựa nếu cần thiết.
• Mài bằng giấy nhám có độ mịn ngày càng cao.
• Đánh bóng bằng bột kim cương hoặc hỗn hợp alumina.
• Làm sạch bằng sóng siêu âm để loại bỏ các hợp chất đánh bóng còn sót lại.

Việc lựa chọn mẫu ảnh hưởng đến tính hợp lệ của thử nghiệm; việc lấy mẫu đại diện đảm bảo đánh giá chính xác sự phân bố lưu huỳnh trong toàn bộ lô.

Độ chính xác đo lường

Độ chính xác của phép đo phụ thuộc vào kỹ năng của người vận hành, hiệu chuẩn kính hiển vi và tính nhất quán trong quá trình chuẩn bị mẫu. Độ lặp lại đạt được thông qua các quy trình chuẩn hóa, trong khi độ tái tạo đòi hỏi phải có sự so sánh giữa các phòng thí nghiệm.

Các nguồn lỗi bao gồm khắc không đều, nhiễm bẩn bề mặt hoặc giải thích sai các đặc điểm cấu trúc vi mô. Để đảm bảo chất lượng đo lường, các phòng thí nghiệm nên triển khai các giao thức hiệu chuẩn, sử dụng các tiêu chuẩn tham chiếu và tiến hành thử nghiệm năng lực thường xuyên.

Định lượng và Phân tích dữ liệu

Đơn vị đo lường và thang đo

Việc định lượng dấu vết lưu huỳnh thường liên quan đến việc đo kích thước, số lượng và sự phân bố của các vùng giàu lưu huỳnh. Các đơn vị được sử dụng bao gồm:

• Tỷ lệ diện tích (%): Tỷ lệ phần trăm ảnh chụp hiển vi quan sát được chiếm giữ bởi các vùng giàu lưu huỳnh.
• Mật độ số: Số lượng tạp chất lưu huỳnh trên một đơn vị diện tích (ví dụ: tạp chất/mm²).
• Kích thước tạp chất: Đo bằng micrômét (μm), biểu thị kích thước tối đa của vùng sunfua.

Về mặt toán học, diện tích có thể được tính toán bằng phần mềm phân tích hình ảnh, phần mềm này phân chia các vùng lưu huỳnh dựa trên sự khác biệt về độ tương phản.

Hệ số chuyển đổi thường không cần thiết trừ khi liên hệ các quan sát về cấu trúc vi mô với dữ liệu phân tích hóa học, chẳng hạn như hàm lượng lưu huỳnh theo phần trăm khối lượng thu được thông qua xét nghiệm hóa học.

Giải thích dữ liệu

Việc giải thích kết quả in lưu huỳnh liên quan đến việc so sánh các mẫu phân tách lưu huỳnh quan sát được với các ngưỡng đã thiết lập. Ví dụ:

• Tỷ lệ diện tích vùng lưu huỳnh nhỏ hơn 1% cho thấy thép sạch phù hợp với hầu hết các ứng dụng.
• Có thể chấp nhận được tỷ lệ 1-3% cho các ứng dụng ít quan trọng hơn.
• Trên 3% cho thấy sự phân tách lưu huỳnh đáng kể, có nguy cơ gây ra hiện tượng giòn hoặc nóng chảy.

Sự hiện diện của các chuỗi sunfua kéo dài được sắp xếp dọc theo ranh giới hạt có hại hơn các hạt sunfua phân tán. Mức độ nghiêm trọng của sự phân tách lưu huỳnh tương quan với khả năng xảy ra các chế độ hỏng hóc như nứt hoặc giòn trong điều kiện sử dụng.

Phân tích thống kê

Phân tích nhiều ảnh chụp vi mô từ các mẫu vật khác nhau cho phép đánh giá thống kê về sự phân bố lưu huỳnh. Các kỹ thuật bao gồm tính toán trung bình, độ lệch chuẩn và khoảng tin cậy cho kích thước và mật độ vùng lưu huỳnh.

Kế hoạch lấy mẫu phải tuân theo các tiêu chuẩn công nghiệp như ASTM E228 (Quy trình lấy mẫu) để đảm bảo dữ liệu đại diện. Ý nghĩa thống kê giúp xác định xem sự phân tách lưu huỳnh quan sát được có vượt quá giới hạn chấp nhận được hay không và hướng dẫn các quyết định về chất lượng.

Tác động đến tính chất và hiệu suất của vật liệu

Tài sản bị ảnh hưởng	Mức độ tác động	Rủi ro thất bại	Ngưỡng quan trọng
Độ dẻo	Trung bình đến Cao	Cao	>3% diện tích vùng lưu huỳnh
Khả năng hàn	Có ý nghĩa	Cao	Sự hiện diện của các chuỗi sunfua kéo dài
Sự ngắn nóng bỏng	Nghiêm trọng	Rất cao	Các tạp chất sunfua lớn dọc theo ranh giới hạt
Độ bền kéo	Nhẹ đến trung bình	Khả thi	Phân tách lưu huỳnh vi cấu trúc vượt ngưỡng

Dấu vết lưu huỳnh liên quan trực tiếp đến xu hướng giòn, giòn và nứt khi nóng của thép. Các vùng giàu lưu huỳnh đóng vai trò là điểm khởi đầu cho các vết nứt dưới ứng suất nhiệt hoặc cơ học, làm giảm độ dẻo và độ dai.

Mức độ nghiêm trọng của sự phân tách lưu huỳnh ảnh hưởng đến hiệu suất dịch vụ, đặc biệt là trong môi trường nhiệt độ cao hoặc trong quá trình hàn. Các tạp chất lưu huỳnh lớn hơn hoặc nhiều hơn làm suy yếu cấu trúc vi mô, dẫn đến hỏng hóc sớm.

Mối tương quan giữa mức độ in lưu huỳnh và sự suy thoái vật liệu nhấn mạnh tầm quan trọng của việc kiểm soát hàm lượng lưu huỳnh và sự phân tách trong quá trình sản xuất và chế biến thép.

Nguyên nhân và các yếu tố ảnh hưởng

Nguyên nhân liên quan đến quá trình

Các quy trình sản xuất chính ảnh hưởng đến quá trình phân tách lưu huỳnh bao gồm:

• Luyện thép: Việc khử lưu huỳnh không đủ hoặc xử lý xỉ không đúng cách có thể để lại lưu huỳnh dư thừa.
• Tinh chế và xử lý bằng gầu: Khuấy không đủ hoặc thêm chất khử lưu huỳnh không đúng cách dẫn đến việc loại bỏ lưu huỳnh không đều.
• Đông đặc và đúc: Tốc độ làm nguội chậm thúc đẩy quá trình phân tách, trong khi làm nguội nhanh có thể làm giảm quá trình phân tách lưu huỳnh.
• Kiểm soát tạp chất: Thực hành khử oxy kém dẫn đến tạp chất sunfua kết tụ trong quá trình đông đặc.

Các điểm kiểm soát quan trọng bao gồm duy trì thành phần xỉ tối ưu, đảm bảo khử lưu huỳnh hiệu quả và kiểm soát tốc độ làm mát để giảm thiểu sự phân tách.

Yếu tố thành phần vật liệu

Thành phần hóa học ảnh hưởng đáng kể đến hành vi của lưu huỳnh:

• Nồng độ mangan cao: Thúc đẩy sự hình thành MnS, có thể dễ thấy và gây ra nhiều vấn đề hơn.
• Sự có mặt của canxi hoặc các nguyên tố đất hiếm: Có thể làm thay đổi các tạp chất sunfua, khiến chúng dễ bị phân tách hơn hoặc ít hơn.
• Các tạp chất như phốt pho hoặc oxy: Có thể ảnh hưởng đến sự hình thành và phân phối sunfua.

Các nguyên tố hợp kim như niken hoặc crom cũng có thể ảnh hưởng đến độ hòa tan và xu hướng phân tách của lưu huỳnh, ảnh hưởng đến khả năng và hình thức của dấu vết lưu huỳnh.

Ảnh hưởng của môi trường

Các yếu tố môi trường trong quá trình xử lý bao gồm:

• Biến động nhiệt độ: Làm mát nhanh làm giảm sự phân tách, trong khi làm mát chậm làm sự phân tách trầm trọng hơn.
• Điều kiện khí quyển: Khí quyển oxy hóa có thể ảnh hưởng đến sự hình thành tạp chất.
• Môi trường dịch vụ: Tiếp xúc với nhiệt độ cao hoặc môi trường ăn mòn có thể gây ra sự di chuyển lưu huỳnh hoặc làm trầm trọng thêm hiệu ứng phân tách theo thời gian.

Các yếu tố phụ thuộc vào thời gian như lão hóa hoặc chu kỳ nhiệt có thể dẫn đến sự phân bổ lại lưu huỳnh, ảnh hưởng đến tính ổn định của các vùng giàu lưu huỳnh.

Tác động của lịch sử luyện kim

Các bước xử lý trước đó ảnh hưởng đến kết quả in lưu huỳnh:

• Lịch sử khử oxy: Việc lựa chọn chất khử oxy (ví dụ: nhôm, silic) ảnh hưởng đến loại tạp chất và sự phân bố.
• Xử lý nhiệt: Chuẩn hóa, ủ hoặc làm nguội có thể thay đổi cấu trúc vi mô và sự phân tách lưu huỳnh.
• Sự tiến hóa về cấu trúc vi mô: Kích thước hạt, phân bố pha và các tạp chất trước đó ảnh hưởng đến hành vi của lưu huỳnh trong quá trình xử lý tiếp theo.

Các tác động tích lũy của các yếu tố này quyết định cấu trúc vi mô chi phối sự phân tách lưu huỳnh và đặc điểm dấu vết lưu huỳnh thu được.

Chiến lược phòng ngừa và giảm thiểu

Biện pháp kiểm soát quy trình

Ngăn ngừa sự phân tách lưu huỳnh bao gồm:

• Tối ưu hóa quá trình khử lưu huỳnh: Sử dụng các chất trợ dung và hóa chất xỉ thích hợp để giảm hàm lượng lưu huỳnh trước khi đúc.
• Kiểm soát tốc độ làm mát: Quá trình đông đặc nhanh giúp giảm thiểu sự phân tách; làm mát có kiểm soát có thể làm giảm sự hình thành chuỗi lưu huỳnh.
• Kiểm soát tạp chất: Sử dụng phương pháp tinh luyện bằng thùng và luyện kim thứ cấp để biến đổi tạp chất sulfua thành dạng lành tính hơn.
• Các thông số quy trình nhất quán: Theo dõi nhiệt độ, thành phần xỉ và khuấy để đảm bảo loại bỏ lưu huỳnh đồng đều.

Việc theo dõi hiệu quả khử lưu huỳnh theo thời gian thực và đánh giá cấu trúc vi mô trong quá trình sản xuất giúp ngăn ngừa các khiếm khuyết liên quan đến lưu huỳnh.

Phương pháp thiết kế vật liệu

Thiết kế thép có khả năng hấp thụ lưu huỳnh thấp bao gồm:

• Biến đổi hợp kim: Thêm các nguyên tố như canxi hoặc kim loại đất hiếm để biến đổi tạp chất sulfua thành dạng hình cầu, ít gây hại hơn.
• Kỹ thuật vi cấu trúc: Thúc đẩy các vi cấu trúc mịn, đồng nhất giúp ức chế sự hình thành chuỗi sunfua.
• Xử lý nhiệt: Áp dụng phương pháp ủ hoặc chuẩn hóa thích hợp để hòa tan hoặc phân phối lại các tạp chất sunfua.

Những chiến lược này nhằm mục đích sản xuất ra loại thép có sự phân tách lưu huỳnh ở mức tối thiểu và cải thiện độ sạch tổng thể.

Kỹ thuật khắc phục

Nếu phát hiện dấu vết lưu huỳnh trước khi giao hàng, các giải pháp khắc phục bao gồm:

• Xử lý nhiệt: Làm nóng lại và làm mát có kiểm soát để thay đổi tạp chất sulfua.
• Xử lý bề mặt: Đánh bóng bằng cơ học hoặc hóa học để loại bỏ các vùng giàu lưu huỳnh trên bề mặt.
• Xử lý lại: Nấu chảy lại hoặc tinh chế để giảm hàm lượng lưu huỳnh và sự phân tách.

Tiêu chí chấp nhận phải được thiết lập và các sản phẩm được khắc phục phải đáp ứng các tiêu chuẩn cụ thể về phân phối lưu huỳnh và cấu trúc vi mô.

Hệ thống đảm bảo chất lượng

Việc triển khai các hệ thống QA mạnh mẽ bao gồm:

• Kiểm tra vi cấu trúc thường xuyên: Sử dụng phân tích dấu vết lưu huỳnh như một phần của kiểm tra chất lượng thường xuyên.
• Phân tích hóa học: Xác nhận hàm lượng lưu huỳnh thông qua phương pháp quang phổ hoặc phương pháp chuẩn độ.
• Kiểm tra quy trình: Đảm bảo tuân thủ các giao thức kiểm soát việc khử lưu huỳnh và tạp chất.
• Tài liệu: Lưu giữ hồ sơ chi tiết về các thông số quy trình, kết quả kiểm tra và hành động khắc phục.

Việc tuân thủ các tiêu chuẩn như ASTM E45, ISO 4967 và các thông số kỹ thuật cụ thể của ngành sẽ đảm bảo chất lượng đồng nhất và giảm thiểu các vấn đề liên quan đến lưu huỳnh.

Ý nghĩa công nghiệp và các nghiên cứu điển hình

Tác động kinh tế

Sự phân tách lưu huỳnh và các vết lưu huỳnh liên quan có thể dẫn đến các hỏng hóc tốn kém, bao gồm nứt, giòn hoặc giảm tuổi thọ. Những khiếm khuyết này thường dẫn đến tăng tỷ lệ phế liệu, chi phí tái chế và khiếu nại bảo hành.

Năng suất bị ảnh hưởng bởi các quy trình kiểm tra và khắc phục bổ sung, làm tăng thời gian sản xuất. Trong các ứng dụng quan trọng như bình chịu áp suất, đường ống hoặc các thành phần nhiệt độ cao, các lỗi liên quan đến lưu huỳnh có thể gây ra hậu quả thảm khốc, nhấn mạnh tầm quan trọng của việc kiểm soát sự phân tách lưu huỳnh.

Các ngành công nghiệp bị ảnh hưởng nhiều nhất

Các ngành thép bị ảnh hưởng nhiều nhất bao gồm:

• Ô tô và hàng không vũ trụ: Nơi khả năng hàn và độ dẻo là rất quan trọng.
• Sản xuất bình chịu áp suất và nồi hơi: Nhạy cảm với độ giòn và độ co giãn khi nóng.
• Thép kết cấu: Độ bền và khả năng hàn là điều cần thiết.
• Đường ống và ống dẫn: Dễ bị giòn và nứt do sự phân tách lưu huỳnh.

Những ngành công nghiệp này đòi hỏi phải kiểm soát chặt chẽ hàm lượng lưu huỳnh và cấu trúc vi mô để đảm bảo an toàn và hiệu suất.

Ví dụ về nghiên cứu tình huống

Một trường hợp đáng chú ý liên quan đến thép nồi hơi áp suất cao bị nứt sớm trong quá trình sử dụng. Phân tích nguyên nhân gốc rễ cho thấy các thanh lưu huỳnh rộng rãi dọc theo ranh giới hạt, được xác định thông qua phân tích dấu vết lưu huỳnh. Nguyên nhân gốc rễ được xác định là do khử lưu huỳnh không đủ trong quá trình sản xuất thép.

Các hành động khắc phục bao gồm tối ưu hóa các hoạt động khử lưu huỳnh, sửa đổi các quy trình kiểm soát tạp chất và thực hiện các cuộc kiểm tra vi cấu trúc nghiêm ngặt hơn. Sau khi thực hiện, mức độ phân tách lưu huỳnh của thép đã giảm đáng kể và hiệu suất dịch vụ được cải thiện.

Bài học kinh nghiệm

Các vấn đề lịch sử về phân tách lưu huỳnh đã nhấn mạnh tầm quan trọng của việc kiểm soát quy trình toàn diện, bao gồm phân tích hóa học, đánh giá cấu trúc vi mô và giám sát thời gian thực. Những tiến bộ trong sửa đổi bao gồm và kỹ thuật cấu trúc vi mô đã làm giảm tỷ lệ in lưu huỳnh có vấn đề.

Các biện pháp thực hành tốt nhất hiện nay nhấn mạnh vào việc phát hiện sớm, các thông số quy trình nghiêm ngặt và cải tiến liên tục các kỹ thuật khử lưu huỳnh để ngăn ngừa các khuyết tật liên quan đến lưu huỳnh và đảm bảo độ tin cậy của thép.

Các điều khoản và tiêu chuẩn liên quan

Các lỗi hoặc thử nghiệm liên quan

• Tạp chất sulfua: Các hạt sulfua riêng lẻ trong thép, thường được hình dung thông qua dấu vết lưu huỳnh.
• Giòn nóng: Sự giòn hoặc nứt ở nhiệt độ cao do sự phân tách lưu huỳnh.
• Hàm lượng tạp chất: Đo lường tổng thể các tạp chất phi kim loại, bao gồm cả sunfua, được đánh giá thông qua phương pháp phân tích hóa học hoặc kim loại học.
• Kiểm tra cấu trúc vi mô: Đánh giá rộng hơn về kích thước hạt, phân bố pha và hình thái tạp chất.

Các khái niệm này có mối liên hệ với nhau, trong đó các bản in lưu huỳnh cung cấp thông tin chi tiết về cấu trúc vi mô liên quan đến sự phân bố và phân tách tạp chất lưu huỳnh.

Tiêu chuẩn và thông số kỹ thuật chính

• ASTM E45: Phương pháp thử nghiệm tiêu chuẩn để xác định hàm lượng tạp chất trong thép.
• ISO 4967: Thép — Kiểm tra vi mô thép và gang.
• EN 10204: Tiêu chuẩn chứng nhận nêu rõ các yêu cầu thử nghiệm và kiểm tra.
• Tiêu chuẩn API: Dành cho thép đường ống, nhấn mạnh vào việc kiểm soát lưu huỳnh và quản lý tạp chất.

Tiêu chuẩn khu vực có thể khác nhau, nhưng các nguyên tắc đánh giá phân tách lưu huỳnh vẫn nhất quán trong các hoạt động của ngành.

Công nghệ mới nổi

Những diễn biến gần đây bao gồm:

• Phân tích hình ảnh tự động: Để định lượng vùng lưu huỳnh với độ chính xác và khả năng lặp lại cao hơn.
• Phổ học tiên tiến: Các kỹ thuật như phổ học đánh lửa cảm ứng laser (LIBS) để phát hiện lưu huỳnh nhanh chóng.
• Giám sát tại chỗ: Cảm biến thời gian thực trong quá trình sản xuất thép để theo dõi hiệu quả loại bỏ lưu huỳnh.
• Mô hình hóa cấu trúc vi mô: Công cụ tính toán để dự đoán mô hình phân tách lưu huỳnh dựa trên các thông số quy trình.

Các hướng đi trong tương lai hướng tới nâng cao độ nhạy phát hiện, giảm thời gian thử nghiệm và cải thiện kiểm soát quy trình để giảm thiểu các khuyết tật liên quan đến lưu huỳnh.

---

Bài viết toàn diện này về Dấu lưu huỳnh cung cấp hiểu biết chi tiết về tầm quan trọng, cách phát hiện và giảm thiểu dấu lưu huỳnh trong ngành thép, hỗ trợ đảm bảo chất lượng và tính toàn vẹn của cấu trúc vi mô.