معلومات الاختبار
اختبار الغازات هو مجموعة من الفحوصات التحليلية المخبرية التي تهدف إلى تحديد التركيب الكيميائي والفيزيائي لعينات الغاز المختلفة، وقياس نسب مكوناتها وتركيز الشوائب والملوثات فيها، ويشمل غازات الوقود مثل الغاز الطبيعي وغاز البترول المسال، والغازات الصناعية مثل النيتروجين والأكسجين والهيدروجين والأرجون، والغازات الدفيئة، وغازات العوادم والانبعاثات، والغازات الطبية والغذائية. تستخدم نتائج هذه الاختبارات في قطاعات الطاقة والبتروكيماويات والصلب والإلكترونيات والأغذية والمشروبات والصحة المهنية وحماية البيئة، حيث تعتمد عليها عمليات ضبط الإنتاج وتقييم الجودة والتحقق من مطابقة المواصفات القياسية. يوفر مختبر ZHONGXI للاختبارات خدمات اختبار الغازات للشركات والمصانع وجهات الإنتاج المختلفة وفق أساليب تحليلية معتمدة في هذا المجال.
تكمن الغاية من اختبار الغازات في التحقق من القيمة الحرارية ونقاء الغاز وخلوّه من المكونات الضارة مثل كبريتيد الهيدروجين والرطوبة والزئبق والجزيئات المعدنية، وفي رصد الغازات السامة والقابلة للاشتعال في أماكن العمل لضمان سلامة العاملين، إضافة إلى قياس انبعاثات المراجل والمحركات والمداخن للتحكم في التلوث الهوائي. تعتمد هذه الاختبارات على تقنيات تحليلية متعددة تشمل الاستشراب الغازي بأنواعه المختلفة، والكشف بأشعة اللهب المؤين والحراري التوصيلي، والتحليل الطيفي بالأشعة تحت الحمراء غير المتفرقة، والتحليل الطيفي بالامتصاص الذري البارد لعناصر الزئبق، ومطيافية الكتلة، والتحليل الكهروكيميائي بالأقطاب الانتقائية، وأجهزة قياس نقطة الندى للماء والهيدروكربونات.
تبدأ عملية اختبار الغازات عادة بأخذ العينة في أسطوانات أو أكياس أو أنابيب امتصاص مخصصة مع مراعاة ظروف الضغط ودرجة الحرارة وطرق النقل التي تحفظ سلامة العينة من التسرب والتفاعل والتلوث الخارجي. بعد استلام العينة في المختبر يتم توصيلها بأنظمة الأجهزة التحليلية عبر منظمات ضغط وخطوط نقل مصنوعة من مواد خاملة مثل الستانلس ستيل أو التيفلون، ثم تجرى المعايرة باستخدام غازات مرجعية بتراكيز معلومة قبل تحليل العينة الفعلية. تشمل المعايير القياسية التي يتم التحكم فيها عادة نسب الميثان والإيثان والبروبان والبيوتان والنيتروجين وثاني أكسيد الكربون، والقيمة الحرارية العليا والدنيا بوحدة ميغاجول لكل متر مكعب، والكثافة النسبية، ومعامل ووب للغاز، ونسبة الهواء إلى الغاز، ومحتوى الرطوبة ونقطة الندى، وتركيز الكبريت الكلي والمركبات الكبريتية، وتركيز الأكسجين والرصاص والزئبق.
تختلف متطلبات العينة وخطوات التحليل باختلاف طبيعة الغاز المقصود؛ فغازات الوقود الغازية تحتاج أسطوانات ضغط سعتها لتر واحد إلى خمسة لترات مملوءة بضغط يتراوح بين 1 و10 بار، بينما تؤخذ عينات الهواء الداخلي وغازات الانبعاثات عبر مضخات سحب مع أجهزة قياس فورية في الموقع أو أنابيب امتصاص للتحليل المخبري اللاحق. كما يُنصح بتزويد المختبر بمعلومات عن ظروف التشغيل ومصدر الغاز والمواصفة المطلوب التحقق منها، لأن ذلك يحدد بنود الاختبار المطلوبة وطريقة أخذ العينة المناسبة.
الغازات طرق الاختبار
- التحليل التركيبي الكامل للغاز بالاستشراب الغازي مع فصل المكونات على أعمدة مخصّصة للهيدروكربونات الخفيفة والغازات الدائمة.
- حساب القيمة الحرارية والكثافة النسبية ومعامل ووب من التركيب التحليلي وفق معادلات المعايير الدولية المرتبطة بقياس الغاز الطبيعي.
- قياس الكبريت الكلي بالاحتراق بالأشعة فوق البنفسجية أو بالتحويل إلى ثاني أكسيد الكربون والكشف الفوتومتري اللاحق.
- قياس كبريتيد الهيدروجين بالطرق الفوتومترية بالأزرق الميثيلين أو بالاستشراب الغازي مع كاشف الكبريت المحدد.
- قياس الرطوبة بطريقة التحليل الكهربائي الكولومي أو بمستشعرات مكثفة السعة أو بمرآة الندى المبردة المبردة ضوئيا.
- قياس الزئبب بطريقة الالتقاط على ذهب مطلي يليه تحرير حراري وكشف بالامتصاص الذري البارد.
- قياس المركبات العضوية المتطايرة بأخذ عينات على أنابيب امطالة يليها تحليل بالمطياف الكتلي المرتبط بالاستشراب.
- قياس الفورمالدهيد بطريقة الكشف بالكروتروبيك أسيد بعد امتاصه على وسائط سائلة أو صلبة مخصصة.
- قياس الغازات السامة في هواء بيئات العمل بأجهزة كشف مباشرة بأقطاب كهروكيميائية أو أنابيب ملوّنة مع مضخات سحب معايرة.
- قياس انبعاثات المداخن بطرق القياس المتساوي التخفيف المتكاملة أو بالقياس الآلي الآلي في موقع التدفق.
- قياس الميثان وغيره من المكونات في عينات الغاز السائلة بعد تبخيرها بضبط التدفق ومراقبة التسرب.
- قياس الأكسجين بمستشعر الزركونيا أو بالاستشراب الغازي مع كاشف التوصيل الحراري على أعمدة منخل جزيئي.
- قياس نقاء الغازات الصناعية بطريقة الاختلاف بين ونسبة الشوائب المفصولة على أعمدة متعددة الفتحات.
- قياس تركيز الغاز في عبوات الأغذية بعمل ثقب في العبوة واستخراج عينة رأسية أو سائلة يليها تحليل فوري بمستشعرات انتقائية.
- التحقق من تركيز غازات المعايرة بمقارنتها بغازات مرجعية أولية ذات تراكيز مقفلة على أنظمة تخفيف ديناميكية.
- قياس نقطة ندى الهيدروكربونات بطريقة التبريد التدريجي مع رصد التكاثف بصريا عند انخفاض درجة الحرارة والضغط.
- قياس المواد الدقيقة الدقيقة في العوادم بالعزل المتساوي الحركي على أغشية مرجحة قبل وبعد المعايرة الجافة.
- قياس الغازات الدفيئة بطريقة المضخة البصرية المعايرة الدورية على محطات القياس المتصل أو بأخذ عينات دورية للتحليل المخبري.
الأسئلة الشائعة
كم يستغرق اختبار الغازات من تاريخ استلام العينة؟
تتراوح مدة الاختبار عادة بين 7 و15 يوم عمل بحسب عدد بنود الاختبار المطلوبة وطبيعة العينة؛ فتحليل التركيب والقيمة الحرارية للغاز الطبيعي يحتاج وقتا أقصر، بينما قياسات الشوائب بأجزاء المليار والمركبات العضوية المتطايرة المتعددة تستغرق وقتا أطول بسبب خطوات المعايرة والتحقق، ويمكن للعملاء ذوي متطلبات عاجلة مناقشة جدول زمني مضغوط مع المهندسين المسؤولين.
كيف يتم تحديد تكلفة اختبار الغازات؟
تتحدد التكلفة بناء على عدد بنود الاختبار المطلوبة ونوع الغاز ومدى تعقيد التحليل؛ ففحص التركيب الأساسي للغاز الطبيعي أقل تكلفة من تحليل شامل يشمل الكبريت والرطوبة والزئبب ونقطة الندى، أو من قياس المركبات العضوية المتطايرة المتعددة في هواء بيئة العمل، ويمكن الحصول على عرض سعر مفصل بعد تزويد المهندسين بقائمة البنود المطلوبة ومعلومات العينة.
ما هي بنود الاختبار التي يشملها اختبار الغازات وما كمية العينة المطلوبة؟
تعتمد البنود على نوع الغاز والمواصفة المطلوبة؛ فالغاز الطبيعي يشمل تحليل التركيب والقيمة الحرارية ومعامل ووب والرطوبة والكبريت، بينما تشمل غازات العوادم قياس أكاسيد النيتروجين وثاني أكسيد الكربون وثاني أكسيد الكبريت والدخان. أما كمية العينة فعادة تتراوح بين أسطوانة غاز بسعة 1 إلى 5 لترات بضغط 1 إلى 10 بار للغازات المضغوطة، أو 30 إلى 60 دقيقة من السحب المستمر لأنابيب الامتصاص في عينات هواء بيئة العمل.
كيف يتم الحفاظ على سلامة عينة الغاز أثناء النقل إلى المختبر؟
تُملأ أسطوانات العينات بعد شطفها عدة مرات بالغاز نفسه لطرد الهواء المحبوس، وتُغلق محكم الإغلاق بصمامات خالية من التسرب، وتوضع العينات الغازية في أكياس خاملة من مواد مثل تفلون لتجنب التفاعل والامتصاص، مع تجنب التعرض لدرجات حرارة عالية أثناء النقل، ويفضل إرسال العينة خلال 24 إلى 48 ساعة من أخذها لأن بعض المكونات مثل كبريتيد الهيدروجين والمركبات المتفاعلة تتأكسد أو تتحلل مع الوقت.
هل يمكن إجراء القياسات في الموقع بدلا من إرسال العينة إلى المختبر؟
بعض القياسات مثل الأكسجين وأول أكسيد الكربون وكبريتيد الهيدروجين والانبعاثات الآنية تُقاس مباشرة في الموقع بأجهزة محمولة ومحللات عوادم، بينما تحليلات دقيقة مثل التركيب الكامل والقيمة الحرارية والزئبب والشوائب بأجزاء المليار تتطلب التحليل المخبري بأجهزة ثابتة ومعايرة بغازات مرجعية، لذلك يتم الجمع غالبا بين القياس الميداني الآني وأخذ عينات للتحليل المخبري المكمّل.
بنود الاختبار
- تحليل تركيب الغاز: يحدد النسب المولية والحجمية لمكونات الغاز بدقة تصل إلى أجزاء بالمليون وتشكل أساس حساب بقية الخصائص.
- القيمة الحرارية العليا والدنيا: تُحدد الطاقة الحرارية الناتجة من احتراق وحدة حجم الغاز بوحدة ميغاجول لكل متر مكعب وهي المؤشر الأساسي للتسعير والتصميم الحراري.
- معامل ووب: يعبر عن ثبات لهب الغاز عند احتراقه في الأجهزة المنزلية وارتفاعه أو انخفاضه يؤثر على سلامة الاحتراق وكفاءة الأجهزة.
- الكثافة النسبية: تُحسب من التركيب وتؤثر على سلوك الغاز في الشبكات وتصميم الفوهات والمنظمات.
- محتوى كبريتيد الهيدروجين: غاز سام وشديد التآكل للأنابيب والأجهزة وتحديد تراكيزه ضروري لحماية المنشآت والسلامة المهنية.
- الكبريت الكلي والمركبات الكبريتية: يسبب تآكل المعدات وتلوث البيئة ويسبب تسمم محفزات العمليات البتروكيماوية.
- محتوى الرطوبة ونقطة ندى الماء: تشكل الرطوبة الجليد والهيدرات في الشبكات المبردة وتسبب التآكل وتقلل كفاءة الاحتراق.
- نقطة ندى الهيدروكربونات: تحدد أدنى درجة حرارة يتكاثف عندها السائل من الغاز وتتجاوزها يؤدي لتكوّن سوائل في خطوط النقل.
- محتوى الأكسجين: يرفع خطورة الانفجار في الغازات القابلة للاشتعال ويدل على تسرب هواء في أنظمة الغازات الخاملة.
- محتوى الزئبق: يتسبب في تآكل مبادلات الألمنيوم في محطات الغاز الطبيعي المسال ويسمم المحفزات ويعد ملوثا بيئيا.
- حموضة أو قلوية الغاز: مؤشر على وجود مركبات حمضية متهالكة للمنشآت المعدنية وخطوط الأنابيب.
- المركبات العضوية المتطايرة الكلية: تراكمها في هواء الأماكن المغلقة يسبب الانزعاج والمخاطر الصحية طويلة الأمد.
- الفورمالدهيد: مادة مهيجة ومصنفة ضمن المركبات المسرطنة المحتملة وتنبعث من الأثاث والمواد اللاصقة والدهانات.
- البنزين والتولوين والزايلين والإيثيل بنزين: مذيبات عطرية سامة تُقاس في هواء المصانع وأماكن استخدام الدهانات والمواد اللاصقة.
- أكاسيد النيتروجين NOx: ملوثات رئيسية من الاحتراق الحراري وتشكل الأمطار الحمضية والضباب الدخاني الكيميائي الضوئي.
- ثاني أكسيد الكبريت: ناتج حرق الوقود المحتوي على كبريت ويسبب التأثير الحمضي على البيئة والتآكل للمداخن.
- أول أكسيد الكربون: غاز سام عديم الرائحة ينتج عن الاحتراق غير الكامل ويُقاس في العوادم وهواء المواقف والأنفاق.
- الأوزون الأرضي: يُنتج من التفاعلات الضوئية بين الملوثات في الهواء الطلق ويُقاس في محطات رصد جودة الهواء.
- الأمونيا: غاز مهيّج ينبعث من عمليات التبريد والمسالخ والأسمدة ويُقاس في هواء بيئات العمل.
- الكلور وكلوريد الهيدروجين: غازات متهالكة تنبعث من عمليات التنظيف والتحلية ومعالجة المياه وتُرصد في هواء المصانع.
- درجة نقاء الغازات الصناعية: تُحدد بالنسبة المئوية أو بالأجزاء بالمليون للشوائب وتحدد صلاحية الغاز للتطبيق المقصود.
- الهوائيات الدقيقة والجزيئات الدقيقة PM10 وPM2.5: تُقاس في انبعاثات المداخن والهواء المحيط وتؤثر على الجهاز التنفسي.
- بقايا التبخير لغاز البترول المسال: تحدد كمية السائل غير المتطاير المتبقي في الأسطوانة ومواصفاته محددة في معايير المنتج.
- الروائح والملوثات العضوية في الغازات الغذائية: تؤثر على جودة المنتج الغذائي النهائي ومقبوليته لدى المستهلك.
- نسبة مزائج الغازات: تُقاس في المخاليط المعيارية والغازات الدافعة للتأكد من دقة التركيب المطلوب للتطبيق.
- الجزيئات المعدنية في غازات الإلكترونيات: شوائب معدنية بأجزاء البليون تؤثر على أداء أشباه الموصلات ورقائق الرقائق الإلكترونية.
- غازات الاحتراق الداخلية في عبوات الأغذية: تُقاس نسب الأكسجين وثاني أكسيد الكربون في عبوات التغليف المعدلة الجو للتأكد من فعالية الحفظ.
- العديد من مركبات الكلوروفلوروكربون والهيدروفلوروكربون: تُقاس في عوامل التبريد ويرصد تسربها لارتباطها بترقق طبقة الأوزون.
نطاق الاختبار
- الغاز الطبيعي المنزلي والصناعي المسال عبر خطوط الأنابيب، ويشمل تحليل نسب الميثان والإيثان والبروبان والبيوتان والنيتروجين وثاني أكسيد الكربون والقيمة الحرارية.
- غاز البترول المسال التجاري والمنزلي، ويشمل فحص تركيب البروبان والبيوتان ومحتوى الكبريت والرطوبة وبقايا التبخير.
- الغاز الطبيعي المسال LNG بصورته المبردة، ويشمل تحليل المكونات ونقطة ندى الماء والهيدروكربونات ومحتوى النيتروجين.
- الغاز المصاحب للنفط وغازات الآبار، ويشمل تحديد نسب المكوّنات الهيدروكربونية من C1 إلى C12 وحموضة الغاز ومحتوى كبريتيد الهيدروجين.
- الغاز الحيوي الناتج عن تخمير المخلفات العضوية، ويشمل قياس نسب الميثان وثاني أكسيد الكربون وكبريتيد الهيدروجين والرطوبة.
- غاز المدافن الناتج عن تحلل النفايات، ويشمل قياس الميثان وثاني أكسيد الكربون والأكسجين والنيتروجين والمركبات العضوية المتطايرة.
- غازات المصافي وغاز التخليق، ويشمل تحليل الهيدروجين وأول أكسيد الكربون وثاني أكسيد الكربون ومكونات الهيدروكربونات.
- غاز المدينة وغاز الفحم، ويشمل فحص تركيب الغاز والقيمة الحرارية ومحتوى الشوائب الكبريتية.
- الغازات الصناعية عالية النقاء مثل النيتروجين والأكسجين والأرجون والهيليوم والهيدروجين، ويشمل تحديد درجة النقاء ومستوى الشوائب بالأجزاء بالمليون.
- الغازات الحاملة للاستشراب الغازي مثل الهيليوم والنيتروجين والهيدروجين، ويُتحقق من مطابقة درجة نقائها لمتطلبات الأجهزة التحليلية.
- الغازات الطبية مثل الأكسجين الطبي وأكسيد النيتروز والهواء الطبي وثاني أكسيد الكربون الجراحي، ويشمل فحص النقاء والهوائيات الدقيقة وهوية الغاز.
- غازات تعديل الأجواء الجوية لتغليف الأغذية مثل النيتروجين وثاني أكسيد الكربون ومزايجهما، ويُقاس تركيز الغاز داخل العبوة ونسبة الأكسجين المتبقي.
- غاز التعبئة في صناعة المشروبات وثاني أكسيد الكربون الغذائي، ويشمل فحص النقاء والرائحة والزيت والرطوبة والكبريت.
- غازات الليزر مثل ثاني أكسيد الكربون والهيليوم والنيتروجين المستخدمة في أنظمة الليزر، وتُقاس نسب المزيج ودقة الخلط.
- غازات أشباه الموصلات والإلكترونيات مثل السيلان والأمونيا والنيتروجين الثلاثي فلوريد وكلوريد الهيدروجين، وتُقاس الشوائب المعدنية والرطوبة والأكسجين.
- عوامل التبريد والفريونات مثل R134a وR410A وR404A وR22، ويشمل فحص النقاء والحموضة والرطوبة والجزيئات غير الذائبة.
- غازات إطفاء الحريق مثل الهالون وثاني أكسيد الكربون والنيتروجين ونظم الغاز الخامل، وتُفحص الهوية والنقاء ونسبة المزيج.
- هواء محيط الموقع وأماكن العمل الداخلية، ويشمل قياس أول أكسيد الكربون وثاني أكسيد الكبريت وأكاسيد النيتروجين والأوزون والفورمالدهيد والبنزين والتولوين والزايلين.
- عوادم المراجل والمداخن الصناعية، ويشمل قياس ثاني أكسيد الكبريت وأكاسيد النيتروجين وأول أكسيد الكربون وثاني أكسيد الكربون والأكسجين والدخان.
- عوادم محركات المركبات والديزل، ويشمل قياس الهيدروكربونات وأول أكسيد الكربون والجزيئات الدقيقة وأكاسيد النيتروجين.
- الغازات الدفيئة المنبعثة من المنشآت الصناعية، ويشمل قياس الميثان وأكسيد النيتروز والمركبات الفلورية والسداسي فلوريد الكبريت.
- الغازات المنبعثة من مواد البناء والديكور مثل الفورمالدهيد والفينول والمركبات العضوية المتطايرة الكلية، وتُقاس تراكيزها في هواء الأماكن المغلقة الجديدة.
- غازات التربة والفراغات تحت الأرضية في مواقع البناء، ويشمل قياس الميثان وثاني أكسيد الكربون والأكسجين وأول أكسيد الكربون لتقييم خطورة التسرب.
- الغازات المنبعثة من منتجات الأطفال والألعاب والمواد البلاستيكية، ويشمل قياس المركبات العضوية المتطايرة والروائح المنبعثة عند التسخين.
- غازات التفريغ والتفريغ الهوائي في معامل تربة الأسمدة، ويشمل قياس الأمونيا وكبريتيد الهيدروجين والميثان الناتجة عن المعالجة.
- أسطوانات غازات المعايرة والغازات المرجعية المستخدمة في ضبط الأجهزة، ويُتحقق من مطابقة التركيز المعلوم للتراكيز الفعلية.
- الغازات في شبكات التوزيع ومحطات الضغط، ويشمل فحص القيمة الحرارية ومعامل ووب والرطوبة والكبريت عند نقاط التسليم.
- غازات عمليات اللحام والقطع مثل الأسيتيلين والهيدروجين ومزائج الأرجون وثاني أكسيد الكربون، وتُفحص النقاء والرطوبة والهوية.
- الغازات الدافعة في عبوات الرش التجميلية والطبية مثل البروبان والبيوتان والنيتروجين، ويشمل فحص الهوية والنقاء والشوائب.
- غازات الحماية في عمليات التلدين والسباكة مثل الأرجون والهيليوم ومزائج الهيدروجين، وتُقاس نسب الشوائب المؤكسدة.
الملخص
يشمل اختبار الغازات تحليل التركيب الكيميائي للغازات الطبيعية والمسالحة والصناعية والطبية والغذائية وقياس القيمة الحرارية والرطوبة والكبريت والزئبب والشوائب والملوثات الغازية في الانبعاثات وهواء بيئات العمل. يغطي نطاق الخدمة عشرات الفئات الغازية من غاز الوقود المنزلي إلى غازات أشباه الموصلات عالية النقاء، وتستغرق نتائج الاختبار عادة بين 7 و15 يوم عمل حسب البنود المطلوبة وطبيعة العينة، مع إمكانية تقديم عرض سعر مفصل بعد تحديد قائمة الفحوص.