圖片來源：Olympus

便攜式X射線衍射裝置可對包括石油管道和

天然氣管道在內的多種設施進行腐蝕檢測分析

  根據相關行業內的研發和市場營銷人員所說，便攜式X射線（XRD）技術在近期所取得的進展將使得一些偏遠地區的行業用戶能夠進一步降低腐蝕分析的成本，同時提高工作效率。

  對于一些遠程采礦作業或者離岸能源生產設施，腐蝕試驗的成本通常較高，因為人們需要將所有可能受到影響的設備運送到專業的實驗室內進行全面分析檢測。而且，即使在一些發達的大城市地區，大多數實驗室都需要花費數周的時間來分析樣品。

  為了正確的檢查以及解決問題，腐蝕工程師們和相關化學家們一般會查看所有的相關信息，以便準確的識別出所有受腐蝕的產品以及所出現的問題，并規劃出最合理的維修或者保養策略。從先前的維修歷史來看，這整個過程大概會持續數周左右，這樣一來，因設備停機時間所造成的損失同樣是巨大的。

  然而，現在人們可以采用一種便攜式現場分析裝置在受損設備的所在地進行全面的原位檢查。據無損檢測技術（NDT）方面的產品專家Dane Burkett介紹，現場分析裝置將允許資產所有者直接在石油平臺，遠程工廠或者煉油廠內分析其相關的腐蝕樣品，不再需要將樣品或設備運輸到專業的實驗室內。

  Burkett說道:

  “這款分析裝置是一個獨立、由蓄電池驅動的、能夠提供主要，次要和痕量組分全相鑒定的X射線衍射體系。該裝置將XRD和定性X射線熒光（XRF）分析技術結合在一個儀器中，可以無縫集成數據和結果。而且，樣品制備和儀器操作不需要太詳細的技術知識，所以現場任何人都可以運行測試”。

  更深層次的研究

  Burkett表示，這款便攜式的X射線衍射裝置極大的改善了裝置的移動便利性，此外，還由于信息的深度和質量的提高，該XRD體系對一些設備分析者將會是極為有利的。

  Burkett解釋道

  “腐蝕產品的傳統分析大都是指示出腐蝕是否存在或者這些腐蝕的化學組成等信息，例如鐵銹腐蝕等。然而，XRD技術則可以通過表征這些材料的晶體結構來識別和定量腐蝕以及結垢物，例如磁鐵礦或者黑曜石等。腐蝕和結垢物的晶體結構是非常獨特的，就像人體指紋一樣具有特異性。XRD就被用于分析及定義這些特征結構。其工作原理是使樣品經受單色X射線束的輻照并測量X射線衍射的角度，衍射角的組合是特定腐蝕或者結垢物在給定階段的特異性特征”。

  “與識別化合物的一些其他方法不同，XRD可以識別和定量所有的結晶相。此外，XRD還可以區分具有類似化學性質的不同腐蝕產物和結垢物質”。Burkett說道：“例如，當使用XRD對腐蝕產物進行分析時，鐵腐蝕產物，針鐵礦、纖鐵礦、六方纖鐵礦以及四方纖鐵礦都能夠被很好的識別并區分開來，盡管它們都具有同樣的化學式FeO（OH）”。

  根據Burkett介紹，化合物的鑒別——而不是鑒別元素組成，對于理解整個腐蝕過程是至關重要的。

  Burkett說道

  “在不同的條件和環境下，腐蝕會形成不同的腐蝕產物和結垢物質，關于這些階段內腐蝕產物的存在以及相關數量信息不僅有助于解釋腐蝕過程，而且有助于確定腐蝕發生的根本原因，進而確定設施中的腐蝕起源，同時也可以提出一些相應的可行性解決方案”。

  一旦你確定了腐蝕產物或結垢物質，則可以進一步確定其形成的溫度，壓力，流體化學和pH條件等信息。

  “如果你知道它是什么，那么你可以相應的確定最好的處理方法，”Burkett說：“也許你可以采用酸洗或在該過程中加入某些類型的抑制劑等，其它一些處理方法，包括使用殺菌劑，替代或增強涂料，研磨機器內部或更換設備等都可以根據具體情況進行選擇。此外，了解腐蝕產物是如何形成的還可以幫助工程師優化工藝過程來阻止或減緩腐蝕的發生。例如，可以調節溫度或壓力等參數”。

技術細節

  該便攜式XRD裝置所采用的技術最開始是被設計為對美國航空航天局火星科學實驗室（MSL）的任務進行化學和礦物學測試所用。該裝置使用了專門開發的直接激發電荷耦合器件（CCD）相機，該器件能夠同時收集X射線衍射和X射線光譜數據，相機可以同時檢測到光子位置和光子能量。

  換句話說，該裝置可以使用XRD來測量和量化腐蝕產物，同時使用XRF來檢驗定性其化學性質。調整能量分辨率為200 eV左右，XRF分析將與查看軟件顯示的圖譜一樣簡單。

  該裝置還簡化了XRD實驗的樣品制備，樣品加載和去除步驟。據Burkett說，只需要花極短的時間就可以對操作人員就樣品處理進行良好的培訓。

  為了確保晶體的隨機取向，內置在裝置中的樣品振動室摒棄了在將樣品壓成顆粒之前需將其精細研磨至小于10μm的通常要求。相反，現在僅僅只需要粒徑小于15微米的樣品15毫克，振動室的對流過程使得儀器光學器件能夠獲取晶體結構的多個取向。

  “因此，所得到的XRD分析譜圖基本上不會出現‘優先取向效應’現象”，Burkett說道，“值得一提的是，使用基于實驗室內的XRD儀器則會經常遇到這種情況”。

  粉末處理系統，用于測量衍射角度的非機械型角度計以及并不復雜的移動部件使得該X射線衍射裝置具有極高的可攜帶性和易用性。據Burkett說，這種設備可以在涉及到腐蝕分析和監測的相關領域取得廣泛應用，包括石油和天然氣，法醫和采礦等行業。