در بسیاری از صنایع، کیفیت گازهای صنعتی مانند آرگون و اکسیژن تأثیر مستقیم بر عملکرد دستگاهها، کیفیت محصول و حتی ایمنی محیط کار دارد. از جوشکاریهای حساس گرفته تا تولید شیشههای دوجداره یا قطعات الکترونیکی، وجود ناخالصیهای بسیار جزئی در گازها میتواند نتایج غیرقابل قبولی بهجا بگذارد.
به همین دلیل، آزمون آرگون در محل مشتری بهعنوان یکی از مراحل اساسی کنترل کیفیت شناخته میشود. این آزمون به تولیدکنندگان و تأمینکنندگان گاز صنعتی امکان میدهد که پیش از تحویل نهایی محصول، از خلوص و کیفیت آن اطمینان حاصل کنند.
یکی از مهمترین شاخصهای این آزمون، اندازهگیری دقیق میزان اکسیژن موجود در گاز آرگون است؛ چراکه اکسیژن در بیشتر کاربردها یک ناخالصی محسوب میشود و کنترل مقدار آن، تضمینکننده کارکرد صحیح فرآیندهای صنعتی خواهد بود.
آرگون چیست و چه اهمیتی دارد ؟
آرگون از خانواده گازهای نجیب است و هیچ واکنش شیمیایی قابل توجهی با مواد دیگر انجام نمیدهد. این خاصیت بیاثری باعث شده که در بسیاری از فرآیندها بهعنوان محیط محافظ (Shielding Gas) مورد استفاده قرار گیرد.
برخی از کاربردهای اصلی آرگون عبارتند از:
جوشکاری و برش فلزات (بهویژه در جوشکاری TIG و MIG)
تولید شیشههای چندجداره بهعنوان گاز عایق در بین جدارهها
صنعت نیمههادیها و لیزرها
محیط کنترلشده آزمایشگاهی یا صنایع غذایی
در تمام این موارد، وجود حتی مقدار اندکی اکسیژن یا رطوبت در گاز آرگون میتواند نتایج عملیاتی را تغییر دهد. به عنوان مثال در جوشکاری، اکسیژن اضافی باعث اکسید شدن سطح فلز و افت کیفیت جوش میشود؛ و در شیشه دوجداره، کاهش غلظت آرگون عایقبودن حرارتی را پایین میآورد.
چرا اندازهگیری اکسیژن در آرگون اهمیت دارد ؟
در تولید و حمل گاز آرگون، امکان ورود اکسیژن از مسیرهای مختلف وجود دارد:
نشتی در خطوط پر کردن سیلندر یا تانک
تبادل گاز با هوای محیط هنگام تخلیه یا شارژ
نفوذ اکسیژن از طریق اتصالات ضعیف یا بستهبندی نامناسب
اندازهگیری میزان اکسیژن به چند هدف انجام میشود:
کنترل کیفیت: برای اطمینان از خلوص محصول قبل از تحویل به مشتری
تضمین عملکرد فرآیند: در کاربردهای دقیق مانند جوشکاری، وجود حتی چند ppm اکسیژن باعث خطا میشود
کاهش هزینههای برگشت محصول یا خط تولید
در بسیاری از قراردادها، میزان مجاز اکسیژن در گاز آرگون بر اساس استانداردهای بینالمللی مانند ISO 14175 مشخص میشود، و تأمینکننده موظف است آن را در محل مشتری تأیید کند.
آزمون آرگون در محل مشتری
هدف از تست در محل
تست در محل مشتری یا On-site Testing زمانی انجام میشود که قرار است گاز مستقیماً برای مصرف فوری تحویل داده شود یا در یک سیستم بسته (مانند مخزن ذخیره یا خط لوله داخلی) تزریق گردد. با انجام آزمون در محل، دو هدف محقق میشود:
راستیآزمایی مستقل کیفیت گاز (مورد اعتماد مشتری)
کاهش احتمال آلودگی حین انتقال
مراحل کلی آزمون
نمونهبرداری از خط یا مخزن مشتری توسط شیلنگ یا سیستم نمونهگیری مطمئن
کالیبراسیون دستگاه اندازهگیری با استفاده از گاز مرجع
اندازهگیری غلظت اکسیژن، رطوبت و سایر گازها
ثبت نتایج و صدور گزارش
در بیشتر شرکتهای تأمینکننده گازهای صنعتی، کارشناسان مجهز به تجهیزات پرتابل تحلیل گاز هستند و آزمون را در حضور مشتری انجام میدهند. نتیجه معمولاً بهصورت درصد (% یا ppm) نمایش داده میشود.
روشهای اندازهگیری میزان اکسیژن در آرگون
روشهای مختلفی برای سنجش میزان اکسیژن وجود دارد. انتخاب روش به دقت مورد نیاز، نوع گاز و شرایط محیط بستگی دارد.
- روش الکتروشیمیایی (Galvanic / ZrO₂ Sensor)
در این روش از یک سل الکتروشیمیایی استفاده میشود که در تماس با گاز آرگون، ولتاژی متناسب با غلظت اکسیژن تولید میکند.
مزایا:
سرعت پاسخ بالا
مناسب برای استفاده پرتابل
معایب:
نیاز به تعویض دورهای سنسور
حساسیت به رطوبت بالا
- روش لیزری یا نوری (TDLAS)
در این روش از لیزر نیمههادی برای تشخیص جذب نوری خاص اکسیژن استفاده میشود.
مزایا:
دقت بسیار بالا (تا چند ppb)
بدون تماس مستقیم با گاز
معایب:
قیمت بالا و نیاز به تنظیم دقیق اپتیکی
- روش شیمیایی یا جذب سطحی
در برخی تستهای سادهتر، از معرفهای شیمیایی استفاده میشود که در حضور اکسیژن تغییر رنگ میدهند؛ هرچند این روش بیشتر آزمایشی و کمدقت است. - آنالیزگرهای چندگازه (Multiparameter Analyzer)
دستگاههای پیشرفتهای هستند که همزمان چند پارامتر مانند اکسیژن، نیتروژن، دیاکسیدکربن و رطوبت را اندازهگیری میکنند. این مدلها برای کنترل کیفیت در محل مشتری بسیار محبوب شدهاند.
نکات مهم در انجام تست در محل
پایداری دمای محیط: دمای بالا یا پایین روی دقت سنسور اثر مستقیم دارد.
جریان یکنواخت گاز: نمونه باید با فشار ثابت از خط عبور کند تا قرائت درست بهدست آید.
کالیبراسیون منظم: استفاده از گازهای مرجع با خلوص مشخص قبل از هر آزمون الزامی است.
جلوگیری از آلودگی متقابل: شیلنگها و شیرها باید قبل از هر تست با گاز تمیز شستوشو شوند.
ثبت مستند نتایج: برای مشتری مهم است نتایج همراه تاریخ، شماره سری دستگاه و نام اپراتور ذخیره شوند.
استانداردها و محدودههای مجاز
بر اساس استاندارد ISO 14175 که به طبقهبندی گازهای محافظ جوشکاری میپردازد، میزان مجاز اکسیژن در آرگون نوع I1 باید کمتر از 10 ppm باشد.
در صنعت شیشهسازی نیز بر اساس استاندارد EN 1279-3، میزان اکسیژن در فضای بینجداره باید زیر 1% باقی بماند تا ضریب انتقال حرارتی پنجره حفظ شود.
در کاربردهای فوقالعاده دقیق مانند نیمههادیها، استاندارد ASTM D1945 توصیه میکند غلظت اکسیژن کمتر از 1 ppm باشد.
بدین ترتیب مشخص میشود که بسته به کاربرد، الزامات بسیار متنوع و حساس هستند و فقط با آزمون دقیق در محل میتوان از انطباق گاز با استاندارد اطمینان یافت.
چالشهای فنی در آزمون آرگون در محل مشتری
آلودگی نمونه: تماس گاز با هوا در مسیر نمونهبرداری میتواند نتیجه را تغییر دهد.
نشست ذرات یا رطوبت: در شرایط محیطی مرطوب، بخار آب روی سنسور اثر میگذارد.
زمان پاسخ سنسور: در فشارهای پایین ممکن است سنسور چند ثانیه تأخیر داشته باشد.
کالیبراسیون اشتباه: اگر گاز مرجع دقیق نباشد، تمام نتایج بعدی نیز خطا خواهند داشت.
رفع این چالشها معمولاً با آموزش اپراتورها، سرویس دورهای تجهیزات و تدوین دستورالعملهای دقیق ممکن است.
تجهیزات متداول برای آزمون در محل
آنالایزر اکسیژن پرتابل (مانند مدلهای Teledyne، Mettler یا AII)
سیستم نمونهبرداری با فیلتر و رگلاتور دقیق
کالیبراتور گاز مرجع
سیلندر کوچک آرگون خالص برای تست دقت دستگاه
این تجهیزات عموماً در کیفهای حمل مقاوم قرار دارند تا مهندس بتواند آزمون را در محیطهای صنعتی، کارگاهها یا محل مشتری انجام دهد.
اهمیت خدمات آزمون در محل برای مشتری
از دیدگاه مشتری، آزمون گاز در محل مزایای متعددی دارد:
صرفهجویی در زمان: دیگر نیازی به ارسال نمونه به آزمایشگاه مرکزی نیست.
اعتماد بیشتر به تأمینکننده: تست در حضور مشتری، شفافیت و اعتبار برند را تقویت میکند.
افزایش ایمنی: در صورت شناسایی آلودگی اکسیژن، از بروز حوادث در فرایند جلوگیری میشود.
بهبود کنترل کیفی: نتایج سریع امکان اصلاح فرآیند را بلافاصله فراهم میکند.
در سالهای اخیر، بسیاری از شرکتهای تولید و توزیع گازهای صنعتی در ایران و جهان این خدمات را به عنوان بخشی از سیستم تضمین کیفیت خود ارائه میدهند.
نکات ایمنی در انجام آزمون
هرچند آرگون گازی غیرسمی است، اما چون گازی بیبو و بیرنگ است، در محیطهای بسته میتواند باعث کمبود اکسیژن و خفگی شود. بنابراین هنگام انجام آزمون باید:
در محلهای دارای تهویه کافی کار شود.
از نشت احتمالی شیلنگها اطمینان حاصل گردد.
فشار کاری به درستی تنظیم شود.
تجهیزات الکتریکی در محیطهای قابل اشتعال استفاده نشود.
اطلاع از استانداردهای ایمنی مانند ISO 5149 و EN 378 برای کار با گازهای فشرده نیز ضروری است.
تحلیل و تفسیر نتایج آزمون
پس از اندازهگیری میزان اکسیژن، باید نتایج با مقدار مجاز در قرارداد یا استاندارد مقایسه شود.
بهطور معمول این دادهها در یک گزارش تست میدانی (Field Test Report) ثبت میشوند که شامل موارد زیر است:
تاریخ و محل انجام آزمون
نوع و شماره سری دستگاه
شرایط محیطی (دما، فشار، رطوبت)
نتیجه اندازهگیری (ppm یا %)
تفسیر نهایی و تأیید یا رد کیفیت گاز
اگر مقدار اکسیژن بالاتر از حد مجاز باشد، تولیدکننده موظف است علت احتمالی را بررسی کرده و با انجام تست مجدد پس از فیلترسازی یا تخلیه، نتیجه اصلاحشده ارائه دهد.
اصول کارکرد سنسورهای اندازهگیری اکسیژن
روشهای اندازهگیری اکسیژن در گاز آرگون نهتنها از نظر دقت، بلکه از نظر مکانیزم فیزیکی و شیمیایی تفاوتهای اساسی دارند. در آزمون در محل (On-site testing) معمولاً از سه فناوری رایج استفاده میشود:
الف) سنسور الکتروشیمیایی (Galvanic Type)
این حسگر بر پایهی واکنش شیمیایی بین اکسیژن و آند/کاتد فلزی عمل میکند. اکسیژن با عبور از غشای نیمهنفوذپذیر وارد الکترولیت میشود و جریان تولیدشده متناسب با غلظت آن است.
ویژگیها:
زمان پاسخ سریع (چند ثانیه)
حساسیت بالا در محدوده ppm
نیاز دورهای به کالیبراسیون
چالش: در حضور رطوبت یا دمای بالا پایداری کاهش مییابد و سلول باید تعویض شود.
ب) سنسور زیرکونیا (ZrO₂)
در حالت دمای بالا (معمولاً 600–800°C) زروکونیا خاصیت رسانایی یونی پیدا میکند. اختلاف پتانسیل بین دو طرف غشا، متناسب با اختلاف فشار جزئی اکسیژن است.
ویژگیها:
دقت بالا تا سطح ppb
طول عمر زیاد
عدم حساسیت به سایر گازها
چالش: نیاز به گرمکن داخلی و مصرف انرژی بیشتر، لذا در محیط سیار کمتر به کار میرود.
ج) روش نوری (لیزری یا فلورسانس)
در سالهای اخیر، سنجش بر پایه جذب مولکولی یا خاموشی فلورسانس (optical quenching) توسعه یافته است. این روش در سامانههای آنلاین صنعتی کاربرد دارد، زیرا نیاز به تماس مستقیم گاز با حسگر ندارد.
ویژگیها:
بیدرنگ و بدون آلودگی متقابل
قابلیت کار در فشار بالا
مناسب خطوط تولید مداوم (مانند صنایع شیشه یا فولاد)
تحلیل اقتصادی آزمون آرگون در محل
بسیاری از صنایع بین دو گزینه مرددند:
۱. ارسال نمونه آرگون به آزمایشگاه مرکزی
۲. انجام تست در محل مشتری (on-site)
| نوع آزمون | هزینه تقریبی (به ازای هر تست) | زمان پاسخ | دقت نتیجه | نیاز به تجهیزات خاص |
|---|---|---|---|---|
| آزمایشگاهی | بالا (۲ تا ۵ میلیون تومان) | ۱ تا ۲ روز | بسیار بالا (ppb) | بله |
| در محل | پایینتر (۵۰۰ تا ۸۰۰ هزار تومان) | فوری (چند دقیقه) | بسیار خوب (ppm) | قابلحمل |
نتیجه: برای بسیاری از کاربردهای صنعتی که سرعت و بازخورد مهمتر از دقت نهایی در حد آزمایشگاهی هستند، آزمون در محل هم از نظر هزینه و هم از نظر بهرهوری توجیهپذیر است.
بهویژه در صنایع جوشکاری، تولید شیشه و دستگاههای پرکن سیلندر گاز، تأخیر ناشی از ارسال نمونهها میتواند زیان تولید را چند برابر کند.
مطالعهی موردی: آزمون در محل در یک کارگاه جوشکاری فولاد ضدزنگ
در یک کارگاه جوشکاری صنعتی در اصفهان، اپراتورها از کیفیت پایین سطح جوش (oxidized bead) شکایت داشتند.
تصور اولیه، آلودگی آرگون ورودی بود. بنابراین تصمیم گرفته شد آزمون اکسیژن در محل انجام شود.
فرآیند اجرا:
برداشت نمونه مستقیم از خروجی رگولاتور سیلندر آرگون
بررسی با سنسور الکتروشیمیایی پرتابل (مدل X-Оxy 2000)
دمای محیط: ۲۵°C، فشار خط: 6 bar
نتیجه:
مقدار اکسیژن ۲۵ ppm اندازهگیری شد در حالی که برچسب سیلندر حاکی از <10 ppm بود.
پس از بررسی منبع، مشخص شد شیر و شلنگ تغذیهی جوش در لحظه اتصال باز بوده و به هوای آزاد تماس داشته است. با تعویض آن بخش، مقدار اکسیژن به ۸ ppm کاهش یافت و کیفیت جوش به حالت ایدهآل بازگشت.
نتیجهگیری موردی:
حتی آرگون با خلوص بالا اگر در مسیر انتقال آلوده شود، کاربرد موثر خود را از دست میدهد. انجام تست در محل مزیتی حیاتی برای کشف سریع این مشکلات است.
چک لیست اجرایی آزمون آرگون در محل
این چک لیست برای کارشناسان کنترل کیفیت یا تکنسینهای فنی طراحی شده تا مراحل آزمون استاندارد، قابل تکرار و بدون خطا باشد:
بررسی منبع گاز: اطمینان از شناسنامه و شماره بچ سیلندر.
پاکسازی مسیر انتقال: حداقل ۱۰ ثانیه تخلیه اولیه برای حذف هوای باقیمانده.
راهاندازی دستگاه تست: کالیبراسیون اولیه با گاز صفر (Zero Gas).
نمونهگیری در فشار کاری عادی: جریان ثابت و بدون نوسان.
ثبت دادهها: حداقل سه قرائت متوالی با اختلاف کمتر از ۲٪.
تحلیل داده: مقایسه با محدوده استاندارد یا مشخصات مشتری (معمولاً <10 ppm).
گزارشدهی: ثبت تاریخ، اپراتور، شماره سیلندر، و نتایج در برگه کنترل کیفیت.
اجرای این مراحل موجب یکنواختی و قابلیت ردیابی نتایج میشود و شرکت را در انطباق با استانداردهای ISO و مشتریان بینالمللی یاری میکند.
چرا سپهر گاز کاویان؟
تأمین گازهای صنعتی با کیفیت بالا: تأمین گازهای خالص و ترکیبی، از جمله آرگون، با کیفیت بالا و مطابق با نیازهای دقیق صنعت.
آزمونهای دقیق و معتبر: انجام آزمونهای استاندارد برای اندازهگیری میزان اکسیژن و کیفیت گاز آرگون در محل مشتری.
دستگاههای پیشرفته و کالیبرهشده: استفاده از دستگاههای آنالایزر پیشرفته و کالیبراسیون دقیق بهطور دورهای.
پشتیبانی و مشاوره تخصصی: ارائه مشاوره تخصصی و خدمات پس از فروش برای بهینهسازی فرآیندها و افزایش بهرهوری.
رعایت استانداردهای بینالمللی: پایبندی به استانداردهای ISO 17025 و ISO 14175 برای اطمینان از دقت و صحت نتایج آزمونها.
اطلاعات شرکت سپهر گاز کاویان
شرکت سپهر گاز کاویان از معتبرترین و بزرگترین تأمینکنندگان گازهای صنعتی در ایران است که با تکیه بر استانداردهای جهانی و فناوریهای نوین، خدمات خود را به صنایع مختلف ارائه میدهد. این شرکت با استفاده از تجهیزات پیشرفته و تیم فنی متخصص، به مشتریان خود امکان میدهد تا از کیفیت بالای گازهای مصرفی خود اطمینان حاصل کنند و از بروز مشکلات ناشی از آلودگی گازها جلوگیری نمایند.
خدمات شرکت سپهر گاز کاویان:
تأمین گازهای صنعتی و آزمایشگاهی (آرگون، هلیوم، نیتروژن، اکسیژن و…)
انجام آزمونهای دقیق و تخصصی در محل مشتری
کالیبراسیون دستگاههای آنالایزر و تجهیزات
مشاوره و خدمات پس از فروش
تأمین گازهای خالص و ترکیبی با استانداردهای ISO 17025 و ISO 14175
شماره تماس : 02146837072 – 09120253891
بدون دیدگاه