（中国电建集团湖北工程有限公司 430040）
摘要：光谱分析是目前火力发电厂工程在安装过程中严格把好金属质量关，确保火力发电厂金属监督范围内各类管道和部件及其焊接接头的安全运行的重要手段之一。在火力发电厂工程中，最常用的光谱仪为两类----火花式看谱仪和直读式光谱仪。在火力发电厂工程中，只有合理的选择光谱仪，才能得出准确无误的检测结果。
关键词：光谱检测；火花式看谱仪；直读式光谱仪；看谱镜；光谱检测仪器；仪器设备
光谱分析是目前火力发电厂工程在安装过程中严格把好金属质量关，确保火力发电厂金属监督范围内各类管道和部件及其焊接接头的安全运行的重要手段之一。如今，在电厂安装施工中，随着超（超）临界机组的使用，新材料的推广，承压设备介质温度和压力的不断提高，现场光谱分析的重要性越来越大，难度也不断提高。有统计数据表明，一台1000MW超超临界机组的安装，光谱分析点数约达到60万点左右，一台600MW的超超临界机组，有40万点左右。光谱分析工作量巨大，对光谱分析人员的能力及光谱检测仪器都提出了更高的要求。
一般来说，在火力发电厂工程中，光谱分析的工作都是在室外，所以都采用手持式的光谱仪。最常用的光谱仪为两类----火花式看谱仪和直读式光谱仪。
1.火花式看谱仪
1.1 用途
火花式看谱仪适用于电厂工程现场对有色金属、黑色金属进行快速定性和半定量分析。
1.2 主要特点
看谱镜结构轻巧，视场宽大，亮度稳定，波长可调，调光水平、垂直可自由调节，谱线分析迅速、准确。
1.3 技术指标
主要技术指标：波长范围为390至700nm ；分辨本领为0.05至0.11nm；目视可分开下列线对：Fe 613.66和613.77nm；Fe 487.13和487.21nm；Mn 476.59和476.64nm。
1.4 仪器原理
当被检工件和看谱仪电极间激发火花或电弧时，各元素会以不同波长的光波辐射，经过仪器会聚、色散、聚焦、通过目镜即可看到从紫到红的一组明亮清晰的谱线，通过观察谱线的位置和强度就可以确定各种元素及其含量。
1.5 仪器组成
火花式看谱仪一般由看谱镜（俗称光谱枪）和电弧发生器，需接入220V交流电才能工作。常见的看谱镜体积约为630×90×75mm（长宽高），重量为3-4kg；电弧发生器体积约为300×420×140 mm，重量为18-20kg。
1.6 优点
分析速度快，非常适合于电厂安装大批量材料且合金成分易于甄别的检测。仪器价格经济实惠，一般在几千元到两万元之间。
1.7 缺点及局限性
1.电弧发生器体积较大，重量较重，不太适用于高空检测。
2.火花式看谱仪原理是靠电极接触被检工件发出电弧或火花，对被检工件的表面会造成损伤，所以不适用于一些精密仪器的光谱分析。
3.看谱镜（光谱枪）长度较长。对于电厂工程中，非常不便于甚至无法检测到空间狭窄或间距较密集的安装焊缝。
4.无法准确做到元素成分定量分析。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
2.直读式光谱仪
2.1 用途
用于现场，无损，快速，准确分析检测合金元素和合金牌号的识别。
2.2 主要特点
携带方便，使用简单，精度较高，能直接显示合金牌号、能查看金属成分的百分比含量。
2.3 技术指标
直读式光谱仪可分析元素的波长范围一般从140nm到680nm，光栅刻线数可在2400条/mm～3000条/mm范围内选择。不仅能满足对常规元素的分析需求，还可实现对碳、磷、硫等短波长元素，特别是氮元素的分析。
2.4 仪器原理及组成
直读式光谱仪为发射光谱仪，主要通过测量样品被激发时发出代表各元素的特征光谱光（发射光谱）的强度而对样品进行定量分析的仪器。
直读式光谱仪，基本可按照功能分为以下4个模块：
1、激发系统：任务是通过各种方式使固态样品充分原子化，并放出各元素的发射光谱光。
2、光学系统：对激发系统产生出的复杂光信号进行处理（整理、分离、筛选、捕捉）。
3、测控系统：测量代表各元素的特征谱线强度，通过各种手段，将谱线的光强信号转化为电脑能够识别的数字电信号。控制整个仪器正常运作。
4、计算机中的软件数据处理系统：对电脑接收到的各通道的光强数据，进行各种算法运算，得到稳定，准确的样品含量。
直读式光谱仪外形上类似于手电钻，外形尺寸一般约为250×250×100mm，重量约为1.5kg-3kg，一般使用配套的锂电池工作，仅需对锂电池进行充电，工作时无需接入交流电源。
2.5 优点
1. 真正实现在现场进行无损,快速,准确的检测,直接显示元素的百分比含量。
2.被检测的样品可以是合金块、合金片、合金线、合金渣、合金粉，不规则或小型样品也能立即辨认。
3.手枪式的探头设计能对集箱密集管道及焊缝等空间狭窄位置进行检测。
4.体积小巧轻便，适用于高空检测。
5.智能化的操作，操作界面类似电脑WINDOWS系统，使仪器操作更加简便，检测结果一目了然，并可根据需要存储和打印检测结果。
2.6 缺点及局限性
1.直读式光谱仪不宜长时间工作，不适用于大批量材料的光谱分析。
2.直读式光谱仪价格较贵，一般在十万元以上。
3.火花式看谱仪和直读式光谱仪的选择
1.在施工现场进行光谱分析，当材料批量大并且合金成分易于甄别时，可选用火花式看谱仪；当材料批量小时，宜选用便携式直读光谱仪。
2.重要部件（如锅炉锅筒、蒸汽管道、高温紧固件、汽轮机转子等）的光谱分析，宜选用直读式光谱仪。
3.已用看火花式看谱仪分析，但对分析结果存在怀疑的，应选用直读式光谱仪复核。
4.在分析前就能预见到用火花式看谱仪分析难于甄别金属材料牌号的，应选用直读光谱仪进行分析。
综上所述，火花式看谱仪和直读式光谱仪在使用上各有自身的优缺点，因此在火力发电厂工程中合理的选择光谱仪，才能得出准确无误的检测结果。
参考文献
[1]参考文献内容.《现场看谱镜光谱分析培训讲义》,山东丰汇工程检测公司.
[2]参考文献内容.《便携式XRF合金分析仪产品介绍》，美国伊诺思公司.
论文作者:李琦
论文发表刊物:《电力设备》2016年第13期
论文发表时间:2016/9/30
标签：光谱仪论文; 光谱分析论文; 火力发电厂论文; 直读论文; 合金论文; 火花论文; 元素论文; 《电力设备》2016年第13期论文;