اسٹیل میں کاربن کی مقدار کا تعین کرنے کے سات طریقے

دھاتوں اور ان کے مرکب مواد کی نشوونما اور استعمال کے لیے اکثر موثر کنٹرول اور کاربن اور سلفر کے مواد کے درست تعین کی ضرورت ہوتی ہے۔ دھاتی مواد میں کاربن بنیادی طور پر مفت کاربن، ٹھوس محلول کاربن، اور مشترکہ کاربن کے ساتھ ساتھ گیسی کاربن اور سطح سے محفوظ کاربرائزیشن اور لیپت نامیاتی کاربن کی شکلوں میں موجود ہے۔

 

فی الحال، دھاتوں میں کاربن مواد کا تجزیہ کرنے کے اہم طریقوں میں دہن کا طریقہ، اخراج سپیکٹروسکوپی، گیس والیومیٹرک طریقہ، غیر آبی محلول ٹائٹریشن، اورکت جذب کرنے کا طریقہ، اور کرومیٹوگرافی شامل ہیں۔ ہر پیمائش کے طریقہ کار کے لاگو ہونے اور پیمائش کے نتائج پر بہت سے عوامل کے اثر و رسوخ کی وجہ سے، جیسے کاربن کی موجودگی، آیا آکسیڈیشن کے دوران کاربن کو مکمل طور پر چھوڑا جا سکتا ہے، خالی اقدار وغیرہ، ایک ہی طریقہ کی درستگی مختلف ہوتی ہے۔ حالات یہ مضمون موجودہ تجزیہ کے طریقوں، نمونے کی پروسیسنگ، استعمال شدہ آلات، اور دھاتوں میں کاربن کے اطلاق کے شعبوں کا خلاصہ کرتا ہے۔

 

1. اورکت جذب کرنے کا طریقہ۔

اورکت جذب کرنے کے طریقہ کار پر مبنی دہن اورکت جذب کرنے کا طریقہ کاربن (اور سلفر) کے مقداری تجزیہ کے خصوصی طریقہ سے تعلق رکھتا ہے۔

اصول یہ ہے کہ CO2 پیدا کرنے کے لیے نمونے کو آکسیجن کی ندی میں جلایا جائے۔ ایک خاص دباؤ کے تحت، اورکت شعاعوں میں CO2 کے ذریعے جذب ہونے والی توانائی اس کے ارتکاز کے براہ راست متناسب ہے۔ لہذا، اورکت جذب کرنے والے سے CO2 گیس کے بہنے سے پہلے اور بعد میں توانائی کی تبدیلیوں کی پیمائش کرکے، کاربن کے مواد کا حساب لگایا جا سکتا ہے۔

 

حالیہ برسوں میں، انفراریڈ گیس کے تجزیہ کی ٹیکنالوجی نے تیزی سے ترقی کی ہے، اور ہائی فریکوئنسی انڈکشن ہیٹنگ کمبشن اور انفراریڈ سپیکٹرل جذب کرنے کے اصولوں کو استعمال کرنے والے مختلف تجزیاتی آلات بھی تیزی سے ابھرے ہیں۔ اعلی تعدد دہن اورکت جذب کرنے کے طریقہ کار کا استعمال کرتے ہوئے کاربن اور سلفر کے تعین کے لیے، عام طور پر درج ذیل عوامل پر غور کیا جانا چاہیے: نمونے کی خشکی، برقی مقناطیسی حساسیت، ہندسی سائز، نمونے کا سائز، قسم، تناسب، اضافی ترتیب اور بہاؤ کی مقدار، خالی قدر کی ترتیب، وغیرہ

اس طریقہ کار کا فائدہ درست مقدار اور کم مداخلت کی شرائط ہے۔ ان صارفین کے لیے موزوں ہے جن کے پاس کاربن مواد کی درستگی کے لیے زیادہ تقاضے ہیں اور جن کے پاس پیداوار کے دوران جانچ کے لیے کافی وقت ہے۔

 

2. اخراج سپیکٹروسکوپی

جب کوئی عنصر تھرمل یا برقی طور پر پرجوش ہوتا ہے، تو یہ زمینی حالت سے پرجوش حالت میں منتقل ہوتا ہے، اور پرجوش حالت بے ساختہ زمینی حالت میں واپس آجاتی ہے۔ پرجوش حالت سے زمینی حالت میں واپس آنے کے عمل میں، ہر عنصر کی خصوصیت کی سپیکٹرل لائنیں جاری کی جائیں گی، اور ان کے مواد کا تعین خصوصیت کی سپیکٹرل لائنوں کی طاقت کے مطابق کیا جا سکتا ہے۔

 

میٹالرجیکل انڈسٹری میں، فوری طور پر پیداوار کی وجہ سے، یہ ضروری ہے کہ فرنس کے پانی کے تمام بڑے عناصر کے مواد کا مختصر وقت میں تجزیہ کیا جائے، نہ کہ صرف کاربن کے مواد کا۔ اسپارک ڈائریکٹ ریڈنگ ایمیشن اسپیکٹرو میٹر تیزی سے مستحکم نتائج حاصل کرنے کی صلاحیت کی وجہ سے انڈسٹری میں ترجیحی انتخاب بن گیا ہے۔ تاہم، اس طریقہ کار کے نمونے کی تیاری کے لیے مخصوص تقاضے ہیں۔

مثال کے طور پر، جب چنگاری سپیکٹروسکوپی کا استعمال کرتے ہوئے کاسٹ آئرن کے نمونوں کا تجزیہ کرتے ہیں، تو یہ ضروری ہے کہ سطح کاربن کا تجزیہ کاربائیڈز کی شکل میں، مفت گریفائٹ کے بغیر، ورنہ یہ تجزیہ کے نتائج کو متاثر کرے گا۔ کچھ صارفین پتلے نمونوں کی تیز ٹھنڈک اور اچھی سفیدی کی خصوصیات سے فائدہ اٹھاتے ہیں، اور نمونوں کو پتلی ٹکڑوں میں بنانے کے بعد، کاسٹ آئرن میں کاربن کی مقدار کا تعین چنگاری سپیکٹروسکوپی تجزیہ کے ذریعے کیا جاتا ہے۔

چنگاری سپیکٹروسکوپی کا استعمال کرتے ہوئے کاربن سٹیل کے لکیری نمونوں کا تجزیہ کرتے وقت، نمونوں پر سختی سے عمل کرنا ضروری ہے اور تجزیہ کے لیے انہیں چنگاری سٹیج پر "سیدھا" یا "فلیٹ" رکھنے کے لیے نمونے کے ایک چھوٹے سے تجزیہ کا استعمال کرنا چاہیے، تاکہ ان کی درستگی کو بہتر بنایا جا سکے۔ تجزیہ

 

3. طول موج منتشر ایکس رے طریقہ

طول موج کو پھیلانے والا ایکس رے تجزیہ کار تیزی سے اور بیک وقت متعدد عناصر کا تعین کر سکتا ہے۔

ایکس رے اتیجیت کے تحت، پیمائش شدہ عنصر کے ایٹموں کے اندرونی الیکٹران توانائی کی سطح کی منتقلی سے گزرتے ہیں اور ثانوی ایکس رے (یعنی ایکس رے فلوروسینس) خارج کرتے ہیں۔ ویو لینتھ ڈسپرسیو ایکس رے فلوروسینس سپیکٹرومیٹر (WDXRF) ایک ایسا آلہ ہے جو روشنی کو الگ کرنے کے لیے کرسٹل کا استعمال کرتا ہے اور پھر ڈیٹیکٹر سے مختلف خصوصیت والے ایکس رے سگنل وصول کرتا ہے۔ اگر سپیکٹروسکوپک کرسٹل اور کنٹرولر ہم آہنگی سے حرکت کرتے ہیں اور تفاوت کے زاویے کو مسلسل تبدیل کرتے ہیں، تو نمونے میں مختلف عناصر سے پیدا ہونے والی خصوصیت والی ایکس رے کی طول موج اور شدت حاصل کی جا سکتی ہے، جسے معیار اور مقداری تجزیہ کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔ اس قسم کا آلہ 1950 کی دہائی میں تیار کیا گیا تھا اور پیچیدہ نظاموں میں بیک وقت متعدد اجزاء کا تعین کرنے کی صلاحیت کی وجہ سے اس نے توجہ حاصل کی ہے۔ خاص طور پر ارضیاتی محکمہ میں، اس آلے کو یکے بعد دیگرے ترتیب دیا گیا ہے، جس سے تجزیہ کی رفتار کو نمایاں طور پر بہتر کیا گیا ہے اور ایک اہم کردار ادا کیا گیا ہے۔

تاہم، ہلکے عنصر کاربن اکثر کاربن کے XRF تجزیہ میں خاص مشکلات پیدا کرتا ہے کیونکہ اس کی خصوصیت والی تابکاری کی طویل طول موج، کم فلوروسینس پیداوار، اور بھاری میٹرکس مواد جیسے سٹیل میں میٹرکس کے ذریعے کاربن کی خصوصیت والی تابکاری کے نمایاں جذب اور توجہ۔ اس کے علاوہ، ایکس رے فلوروسینس آلے کا استعمال کرتے ہوئے سٹیل میں کاربن کی پیمائش کرتے وقت، اگر زمینی نمونے کی سطح کو مسلسل 10 بار ناپا جاتا ہے، تو یہ دیکھا جا سکتا ہے کہ کاربن مواد کی قدر میں مسلسل اضافہ ہو رہا ہے۔ لہذا، اس طریقہ کار کے اطلاق کا دائرہ پہلے دو کی طرح وسیع نہیں ہے۔

 

4. غیر آبی محلول ٹائٹریشن کا طریقہ

غیر آبی محلول ٹائٹریشن غیر آبی سالوینٹس میں ٹائٹریشن کا ایک طریقہ ہے۔ یہ طریقہ کچھ کمزور تیزابوں اور اڈوں کو ٹائٹریٹ کر سکتا ہے جو ان کی تیزابیت اور الکلینٹی کو بڑھانے کے لیے مناسب سالوینٹس کا انتخاب کرکے پانی کے محلول میں ٹائٹریٹ نہیں کیا جا سکتا۔ پانی کے محلول میں CO2 کے ذریعے پیدا ہونے والے کاربنک ایسڈ میں تیزابیت کمزور ہوتی ہے، اور مختلف نامیاتی ریجنٹس کو منتخب کرکے درست طریقے سے ٹائٹریٹ کیا جا سکتا ہے۔

مندرجہ ذیل عام طور پر استعمال ہونے والا غیر آبی ٹائٹریشن طریقہ ہے:

① کاربن سلفر تجزیہ کار سے لیس الیکٹرک آرک فرنس میں نمونے کو زیادہ درجہ حرارت کے دہن کا نشانہ بنایا جاتا ہے۔

② دہن سے خارج ہونے والی کاربن ڈائی آکسائیڈ گیس ایتھنول ایتھانولامین محلول کے ذریعے جذب ہوتی ہے، اور کاربن ڈائی آکسائیڈ نسبتاً مستحکم 2-ہائیڈروکسیتھیلامین کاربو آکسائیڈ پیدا کرنے کے لیے ایتھانولامین کے ساتھ رد عمل ظاہر کرتی ہے۔

③ غیر آبی محلول ٹائٹریشن کے لیے KOH استعمال کریں۔

اس طریقہ کار میں استعمال ہونے والے ریجنٹس زہریلے ہیں، طویل مدتی نمائش انسانی صحت کو متاثر کر سکتی ہے، اور کام کرنا مشکل ہے۔ خاص طور پر جب کاربن کی مقدار زیادہ ہو تو حل کو پہلے سے ترتیب دینا ضروری ہے، اور تھوڑی سی لاپرواہی کاربن کے اخراج اور کم نتائج کا سبب بن سکتی ہے۔ غیر آبی محلول ٹائٹریشن میں استعمال ہونے والے ریجنٹس زیادہ تر آتش گیر ہوتے ہیں، اور تجربے میں اعلی درجہ حرارت حرارتی آپریشن شامل ہوتے ہیں۔ آپریٹرز کو کافی حفاظتی آگاہی ہونی چاہیے۔

 

5. کرومیٹوگرافی

ہائیڈروجن گیس میں نمونے کو گرم کرنے کے لیے شعلہ ایٹمائزیشن ڈیٹیکٹر کو گیس کرومیٹوگرافی کے ساتھ ملایا جاتا ہے، اور پھر جاری ہونے والی گیسوں (جیسے CH4 اور CO) کا شعلہ ایٹمائزیشن ڈیٹیکٹر گیس کرومیٹوگرافی طریقہ استعمال کرتے ہوئے پتہ لگایا جاتا ہے۔ کچھ صارفین یہ طریقہ استعمال کرتے ہیں کہ اعلی پاکیزگی والے آئرن میں کاربن کی مقدار کو ٹریس کریں، جس کا مواد 4 μG/g ہے، تجزیہ کا وقت 50 منٹ ہے۔

یہ طریقہ کاربن کے انتہائی کم مواد والے صارفین کے لیے موزوں ہے اور نتائج کا پتہ لگانے کے لیے زیادہ تقاضے ہیں۔

 

6. الیکٹرو کیمیکل طریقہ

ایک صارف نے مرکب دھاتوں میں کاربن کی کم مقدار کا تعین کرنے کے لیے ممکنہ تجزیہ کے طریقہ کار کا استعمال متعارف کرایا: انڈکشن فرنس میں لوہے کے نمونوں کے آکسیڈیشن کے بعد، کاربن کے ارتکاز کا تعین کرنے کے لیے پوٹاشیم کاربونیٹ ٹھوس الیکٹرولائٹ پر مشتمل الیکٹرو کیمیکل ارتکاز سیل کا استعمال کرتے ہوئے گیس کی مصنوعات کا تجزیہ کیا گیا۔ یہ طریقہ خاص طور پر انتہائی کم ارتکاز کاربن کے تعین کے لیے موزوں ہے، اور تجزیہ کی درستگی اور حساسیت کو حوالہ گیس کی ساخت اور نمونے کے آکسیکرن کی شرح کو تبدیل کر کے کنٹرول کیا جا سکتا ہے۔

اس طریقہ کار کے کچھ عملی استعمال ہیں اور زیادہ تر تجرباتی تحقیق کے مرحلے میں ہی رہتا ہے۔

 

7. آن لائن تجزیہ کا طریقہ

سٹیل کو ریفائن کرتے وقت، ویکیوم فرنس میں پگھلے ہوئے سٹیل میں کاربن کے مواد کو ریئل ٹائم میں کنٹرول کرنا اکثر ضروری ہوتا ہے۔ میٹالرجیکل انڈسٹری کے کچھ اسکالرز نے کاربن کے ارتکاز کا اندازہ لگانے کے لیے ایگزاسٹ گیس کی معلومات کو استعمال کرنے کی ایک مثال پیش کی ہے: پگھلے ہوئے اسٹیل میں کاربن کی مقدار کا اندازہ ویکیوم کنٹینر میں آکسیجن کی کھپت اور ارتکاز اور آکسیجن کے بہاؤ کی شرح سے لگایا جاتا ہے۔ ویکیوم ڈیکاربونائزیشن کے عمل میں آرگن۔

ایسے صارفین بھی ہیں جنہوں نے پگھلے ہوئے اسٹیل میں ٹریس کاربن کے تیزی سے تعین کے لیے طریقے اور متعلقہ آلات تیار کیے ہیں: کیریئر گیس کو پگھلے ہوئے اسٹیل میں اڑا دیا جاتا ہے، اور پگھلے ہوئے اسٹیل میں کاربن کی مقدار کا اندازہ کیریئر گیس میں موجود آکسیڈائزڈ کاربن سے لگایا جاتا ہے۔

اسی طرح کے آن لائن تجزیہ کے طریقے فولاد سازی کی پیداوار کے عمل میں کوالٹی مینجمنٹ اور پرفارمنس کنٹرول پر لاگو ہوتے ہیں۔