СТАЛЬ УГЛЕРОДИСТАЯ
И ЧУГУН НЕЛЕГИРОВАННЫЙ
МЕТОДЫ АНАЛИЗА
Общие требования к методам анализа
ГОСТ 22536.0-87
(СТ СЭВ 487-77)
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО СТАНДАРТАМ
Москва
ГОСУДАРСТВЕННЫЕ СТАНДАРТЫ СОЮЗА ССР
Срок действия c 01.01.88
до 01.01.98
Несоблюдение стандарта преследуется по закону
1. Настоящий стандарт распространяется на углеродистую сталь и нелегированный чугун и устанавливает общие требования к методам анализа.
3. Массовую долю каждого элемента в пробе и стандартном образце определяют при химическом анализе в двух параллельных навесках, а при спектральном анализе - по двум параллельным измерениям (спектрограммам).
При разногласиях в оценке качества стали и чугуна химический анализ проводят по трем параллельным навескам, а спектральный анализ - по трем параллельным измерениям (спектрограммам).
Одновременно с проведением анализа в тех же условиях проводят два (три) контрольных опыта для внесения в результат анализа поправки на загрязнение реактивов.
4. Для проведения анализа применяют реактивы квалификации ч.д.а., х.ч. и ос.ч., а также металлы, степень чистоты которых не менее 99,95 %.
13. Проведение анализа физико-химическими методами
13.2. В фотометрических методах толщину светопоглощающего слоя кювет выбирают таким образом, чтобы получить оптимальную абсорбцию света для раствора соответствующего окрашенного соединения в зависимости от применяемого прибора.
13.3. Градуировочные графики строят в прямоугольных координатах. На оси абсцисс откладывают массу определяемого элемента в граммах, миллиграммах, микрограммах или массовую долю в процентах, на оси ординат - аналитический сигнал (оптическую плотность раствора, силу тока и др.). Способ и условия построения градуировочного графика (выбор аналитического сигнала, число точек, необходимое для построения градуировочного графика и т.д.) указывают в конкретном стандарте на метод анализа.
Допускается также использовать метод сравнения аналитического сигнала пробы с аналитическим сигналом стандартного раствора определяемого элемента или раствора стандартного образца, близкого по составу к анализируемой пробе. При этом массовая доля определяемого элемента в стандартном образце и анализируемой пробе не должна отличаться более чем в два раза.
14. Проведение анализа спектральными методами с фотографической регистрацией спектра
14.3. Для каждой спектрограммы, соответствующей пробе, по каждому элементу с помощью градуировочного графика, построенного в соответствии с п. , определяют по разностям плотности почернения аналитической линии и линии сравнения значения массовой доли элемента. Среднее значение двух (трех) спектрограмм принимают за результат спектрального анализа.
15. За результат химического анализа принимают среднее арифметическое результатов двух (трех) параллельных измерений.
Численное значение результата анализа пробы и стандартного образца должно содержать последнюю значащую цифру в том же разряде, в котором она стоит в соответствующем значении допускаемых расхождений результатов параллельных определений.
При выполнении анализа продолжительностью более одной смены анализ стандартного образца проводят с каждой партией проб.
Для контроля выбирают стандартный образец с химическим составом, близким к анализируемой пробе настолько, чтобы не потребовалось изменить методику проведения анализа. При отсутствии стандартных образцов контроль осуществляют по стандартным растворам методом добавок.
Контроль точности результатов спектрального анализа проводят на основе воспроизведения значений массовой доли элементов в стандартных образцах категории СОП, ОСО, ГСО, соответствующих пробам и разработанных по ГОСТ 8.315 -78.
17. Погрешность результата анализа (при доверительной вероятности Р = 0,95) не превышает предела D, при выполнения следующих условий:
расхождения результатов двух (трех) параллельных измерений не должны превышать (при доверительной вероятности Р = 0,95) значений d 2 (d 3 ), приведенных в стандартах на методы анализа;
воспроизведенное в стандартном образце значение массовой доли элемента не должно отличаться от аттестованного более чем на допускаемое (при доверительной вероятности Р = 0,85) значение d , приведенное в стандартах на методы анализа.
При невыполнении одного из вышеуказанных условий проводят повторные измерения массовой доли элемента. Если и при повторных измерениях требования к точности результатов не выполняются, результаты анализа признают неверными, измерения прекращаются до выяснения причин, вызвавших нарушение нормального хода анализа.
Расхождение двух средних результатов анализа, выполненных в различных условиях (например, при внутрилабораторном контроле воспроизводимости), не должно превышать (при доверительной вероятности Р = 0,95) значение d к , приведенного в стандартах на методы анализа.
Металлургия. ГОСТ 22536.2-87 - Сталь углеродистая и чугун нелегированный. Методы определения серы. ОКС: Металлургия, Черные металлы. ГОСТы. Сталь углеродистая и чугун нелегированный. Методы.... class=text>
ГОСТ 22536.2-87
ГОСТ 22536.2-87(СТ СЭВ 5283-85)
Группа В09
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР
СТАЛЬ УГЛЕРОДИСТАЯ И ЧУГУН НЕЛЕГИРОВАННЫЙ
Методы определения серы
Carbon steel and unalloyed cast iron.
Methods for determination of sulphur
ОКСТУ 0809
Срок действия с 01.01.88
до 01.01.98*
______________________________
* Ограничение срока действия снято
по протоколу N 7-95 Межгосударственного Совета
по стандартизации, метрологии и сертификации.
(ИУС N 11 1995 год). - Примечание.
ИНФОРМАЦИОННЫЕ ДАННЫЕ
1. РАЗРАБОТАН И ВНЕСЕН Министерством черной металлургии СССР
ИСПОЛНИТЕЛИ
Д.К.Нестеров, канд. техн. наук; С.И.Рудюк, канд. техн. наук, Н.Н.Гриценко, канд. хим. наук (руководитель темы); В.Ф.Коваленко, канд. техн. наук; С.В.Спирина, канд. хим. наук (руководитель темы); О.М.Киржнер
2. УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 20.02.87 N 301
3. Стандарт соответствует СТ СЭВ 5283-85 в части его распространения на углеродистую сталь и нелегированный чугун
4. ВЗАМЕН ГОСТ 22536.2-77
5. ССЫЛОЧНЫЕ НОРМАТИВНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ДОКУМЕНТЫ
Номер пункта, подпункта, перечисления, приложения |
|
ГОСТ 22536.0-87 | |
ГОСТ 3118-77 | |
ГОСТ 14261-77 | |
ГОСТ 4204-77 | |
ГОСТ 9286-82 | |
ГОСТ 4328-77 | |
ГОСТ 20490-75 | |
ГОСТ 10163-76 | |
ГОСТ 4202-75 | |
ГОСТ 4232-74 | |
ГОСТ 4159-79 | |
ГОСТ 860-75 | |
ГОСТ 516-79 | |
ГОСТ 9147-80 | |
ГОСТ 13610-79 |
6. ПЕРЕИЗДАНИЕ. Декабрь 1987 г.
ВНЕСЕНО Изменение N 1, утвержденное постановлением Госстандарта СССР от 28.03.90 N 659, введенное в действие с 01.10.90 и опубликованное в ИУС N 6, 1990 г.
Изменение внесено юридическим бюро "Кодекс" по тексту ИУС N 6, 1990 г.
Настоящий стандарт устанавливает титриметрический, кулонометрический методы и метод инфракрасной спектроскопии определения серы в углеродистой стали и нелегированном чугуне при массовой доле от 0,002 до 0,40%.
1. ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ
1.1. Общие требования к методам анализа - по ГОСТ 22536.0-87.
2.1. Сущность метода
Метод основан на сжигании навески пробы в токе кислорода при температуре 1250-1350 °С, поглощении двуоксида серы водой и титровании образующейся сернистой кислоты раствором смеси йодноватокислого и йодистого калия или раствором йода в присутствии индикатора крахмала.
2.2. Аппаратура и реактивы
Установка для титриметрического определения серы (черт. 1), состоящая из баллона с кислородом или кислородопровода 1
, снабженного редукционным вентилем и манометром для пуска и регулирования тока кислорода; промывной склянки 2
, содержащей раствор марганцовокислого калия с массовой концентрацией 40 г/дм в растворе гидрооксида калия с массовой концентрацией 400 г/дм; склянки Тищенко с концентрированной серной кислотой 3
, V-образной трубки 4
, заполненной безводным хлористым кальцием или ангидроном (допускается проводить сухую очистку кислорода; для этого вместо склянок 2
, 3
, 4
используют хлоркальциевую трубку, колонку с аскаритом и V-образную трубку, содержащую в первой половине (по ходу газа) асбест, пропитанный двуоксидом марганца, во второй - ангидрон); ротаметра для измерения расхода кислорода 5
; трубчатой горизонтальной печи с силитовыми нагревателями, обеспечивающими нагрев 1250-1350 °С 6
; терморегулятора 7
, с помощью которого поддерживают постоянной температуру печи; регулятора напряжений 8
(допускается применять другие типы трубчатых печей, обеспечивающих необходимую температуру); огнеупорной муллитокремнеземистой трубки 9
по нормативно-технической документации, предназначенной для сжигания навески, длиной 600-800 мм, с внутренним диаметром 20-22 мм. Концы трубки должны выступать из печи не менее чем на 200 мм с каждой стороны (трубку закрывают металлическими затворами или хорошо подогнанными резиновыми пробками с отверстиями и с металлическими наконечниками, предотвращающими обгорание пробок. В отверстия пробок вставляют стеклянные или латунные соединительные трубки. Перед употреблением фарфоровую трубку прокаливают по всей длине в печи при рабочей температуре); лодочки фарфоровой по ГОСТ 9147-80 10
, предназначенной для сжигания навески, выдерживающей температуру 1350 °С (перед применением лодочку прокаливают в токе кислорода при рабочей температуре и хранят ее в эксикаторе, шлиф крышки которого не должен покрываться смазывающими веществами); фильтра 11
для поглощения твердых оксидов, образующихся при сжигании навески и уносимых током кислорода из печи (фильтр представляет собой стеклянный шарообразный или цилиндрический сосуд, заполненный стеклянной или хлопчатобумажной ватой); микробюретки 12
или бюретки вместимостью 25 см, содержащей раствор йодид-йодата калия или раствор йода; поглотительного сосуда 13
высотой 250-265 мм и диаметром 30-35 мм; сосуда для раствора сравнения 14
высотой 250-265 мм и диаметром 30-35 мм. Схема ячейки, состоящей из поглотительного сосуда и сосуда сравнения, приведена на черт. 2. В поглотительный сосуд впаяна Г-образная стеклянная трубка диаметром 7 мм, оканчивающаяся барботером с поплавком 15
(см. черт. 1), через которую в поглотительный сосуд поступают газообразные продукты сжигания. В поглотительном сосуде протекает процесс поглощения и титрования двуоксида серы, в сосуде сравнения находится раствор сравнения для контроля окраски раствора во время титрования. Допускается применять ячейку другой формы и без сосуда сравнения.
Черт. 2
Электропечь типа СНОЛ по нормативно-технической документации, обеспечивающая температуру нагрева не ниже 1000 °С. Крючок, с помощью которого лодочки вводят в трубку для сжигания и извлекают из нее, изготовляют из жароупорной низкоуглеродистой проволоки диаметром 3-5 мм и длиной 500-600 мм.
Кислород чистотой не менее 99% по ГОСТ 5583-78.
Кислота соляная по ГОСТ 3118-77 или ГОСТ 14261-77.
Кислота серная по ГОСТ 4204-77 или ГОСТ 14262-78.
Калия гидрооксид по ГОСТ 9286-82 или натрия гидрооксид по ГОСТ 4328-77.
Калий марганцовокислый по ГОСТ 20490-75, раствор с массовой концентрацией 40 г/дм в растворе гидрооксида калия с массовой концентрацией 400 г/дм.
Кальций хлористый по нормативно-технической документации.
Известь натронная или натронный асбест (аскарит).
Магний хлорнокислый безводный (ангидрон) Мg(СlO).
Крахмал растворимый по ГОСТ 10163-76.
Раствор с массовой концентрацией 0,5 г/дм (применяют при титровании раствором смеси йодноватокислого и йодистого калия): 0,5 г растворимого крахмала растирают в фарфоровой ступке с 50 см воды и вливают суспензию тонкой струей в 950 см кипящей воды. К полученному раствору приливают 15 см соляной кислоты, охлаждают и приливают небольшими порциями при перемешивании раствор йодид-йодата калия до получения слабо-голубой окраски раствора.
Раствор с массовой концентрацией 1 г/дм (применяют при титровании раствором йода); 1 г растворимого крахмала растирают в фарфоровой ступке с 50 см воды и вливают суспензию тонкой струей в 950 см кипящей воды, прибавляют две капли соляной кислоты и кипятят раствор 5 мин, охлаждают и приливают небольшими порциями при перемешивании раствор йода до получения слабо-голубой окраски раствора.
Калий йодноватокислый по ГОСТ 4202-75;
Калий йодистый по ГОСТ 4232-74.
Стандартный раствор йодноватокислого калия; 0,0862 г йодноватокислого калия, 17,0 г йодистого калия и 0,4 г гидрооксида калия растворяют в воде и доводят объем раствора до 1 дм. Раствор хранят в склянке из темного стекла. При определении массовой доли серы менее 0,01% необходимо исходный раствор йодноватокислого калия разбавить в соотношении 1:4 или 1:6.
Йод кристаллический по ГОСТ 4159-79 стандартный раствор; 1,9845 г йода растворяют с 15 г йодистого калия в 60 см воды в колбе с пришлифованной пробкой. После полного растворения йода раствор переливают в склянку из темного стекла, разбавляют водой до объема 5 дм и хорошо перемешивают.
Массовую концентрацию растворов йодноватокислого калия или йода устанавливают по стандартным образцам с известной массовой долей серы и химическим составом, близким к составу анализируемой пробы. Сжигание навесок стандартных образцов проводят в тех же условиях, что и анализ. Массовую концентрацию , выраженную в граммах серы на 1 см раствора, вычисляют по формуле
где - массовая доля серы в стандартном образце, %;
- масса навески стандартного образца, г;
- объем раствора йодноватокислого калия или йода, израсходованный на титрование раствора стандартного образца, см ;
- объем раствора йодноватокислого калия или йода, израсходованный на титрование раствора контрольной пробы, см.
Плавни: олово по ГОСТ 860-75 или медь по ГОСТ 546-79 в виде стружки, а также оксиды этих металлов, предварительно проверенные в условиях анализа на содержание серы. Допускается применять другие плавни. Все плавни должны быть проверены на содержание серы, которое не должно превышать величины допускаемых расхождений для соответствующего значения массовой доли серы, приведенных в табл. 1.
Марганец диоксид по ГОСТ 4470-79.
Ацетон по ГОСТ 2603-79.
(Измененная редакция, Изм. N 1).
2.3. Подготовка к анализу
Перед началом работы нагревают печь до требуемой температуры и проверяют установку на герметичность.
Полноту выжигания серы из фарфоровой трубки и лодочки определяют следующим образом: при достижении в печи температуры 1250-1350 °С трубку закрывают с обеих сторон пробками, наливают в оба сосуда по 110-120 см крахмального раствора слабо-голубой окраски, открыв кран, пропускают ток кислорода со скоростью 2,5 дм/мин.
Обесцвечивание раствора в поглотительном сосуде при пропускании кислорода в течение нескольких минут свидетельствует о выделении из трубки восстановительных газообразных веществ, реагирующих с йодом. Не прекращая подачи кислорода, приливают к поглотительному раствору стандартный раствор йода или смеси йодноватокислого и йодистого калия до тех пор, пока интенсивность окраски растворов в обоих сосудах не станет одинаковой. Для проверки правильности работы установки сжигают 2-3 навески стандартного образца стали или чугуна в присутствии плавня, как указано в п.2.4. Затем сжигают навеску плавня для установления поправки контрольного опыта. Перед началом работы, а также после замены фарфоровых трубок сжигают две-три произвольных навески металла.
2.4. Проведение анализа
Навеску стали (чугуна) при необходимости, предварительно промытую эфиром, этиловым спиртом или ацетоном и высушенную, массой 0,5-1,0 г помещают в лодочку, равномерно распределяя по дну и покрывая слоем плавня в количестве 0,5-1,0 г. При анализе углеродистых сталей допускается проводить сжигание без плавня. Лодочку с пробой и плавнем при помощи крючка помещают в наиболее нагретую часть фарфоровой трубки и быстро закрывают трубку резиновой пробкой или затвором, в которые вставлена стеклянная или латунная трубка для подвода кислорода. Сжигают навеску пробы при температуре 1250-1350 °С. Скорость пропускания кислорода составляет 2,5 дм/мин.
В процессе горения навески наблюдают за изменением окраски жидкости в поглотительном сосуде, где происходит поглощение оксидов серы. Во время сжигания окраска раствора в поглотительном сосуде должна быть все время близкой к окраске раствора сравнения. Для этого к раствору в поглотительном сосуде по мере уменьшения интенсивности окраски добавляют раствор йодид-йодата калия или йода до получения одинаковой интенсивности окраски в обоих сосудах. Титрование считают законченным, когда интенсивность окраски растворов в обоих сосудах станет одинаковой. Для проверки полноты сгорания навески кислород продолжают подавать еще в течение 1 мин. Если интенсивность окраски раствора не уменьшится, определение считают законченным, если уменьшится - титрование продолжают. После сжигания пробы лодочку вынимают крючком из печи. Расплавленные окислы должны иметь вид плотной, однородной массы, расположенной по всему дну лодочки. В противном случае следует взять новую навеску и повторить сжигание. Поглотительный раствор сливают из сосуда и промывают сосуд водой.
Примерно после 20 сжиганий трубку, по которой газы подводятся в поглотительный сосуд, а также трубки для сжигания следует очистить от оксидов железа ершом из мягкой проволоки.
Не допускается пользоваться зашлакованными трубками, так как это может привести к получению заниженных результатов. Завышенные результаты могут быть получены при недостаточном предварительном прокаливании трубки и лодочки, а также при обгорании пробок.
(Измененная редакция, Изм. N 1).
2.5. Обработка результатов
2.5.1. Массовую долю серы в процентах вычисляют по формуле
где - объем раствора йодноватокислого калия или йода, израсходованный на титрование раствора анализируемого образца, см;
- объем раствора йодноватокислого калия или йода, израсходованный на титрование раствора контрольного опыта, см;
- массовая концентрация раствора йодноватокислого калия или йода, г/см серы;
- масса навески анализируемого образца, г
2.6. Нормы точности и нормативы контроля точности определения массовой доли серы для стали приведены в табл. 1, для чугуна - табл. 2.
Таблица 1
Допускаемые расхождения, % |
|||||||||
Массовая доля серы в стали, % | |||||||||
Таблица 2
Допускаемые расхождения, % |
|||||||||
Массовая доля серы в чугуне, % | Погрешность результатов анализа , % | двух средних результатов анализа, выполнен- ных в различных условиях | двух параллельных определений | трех парал- лельных определе- ний | результатов анализа стандартного образца от аттестованного значения |
||||
(Измененная редакция, Изм. N 1).
3.1. Сущность метода
Метод основан на сжигании навески пробы в токе кислорода при температуре 1250-1350 °С, поглощении образовавшегося двуоксида серы поглотительным раствором с определенным начальным значением рН и последующем измерении на установке для кулонометрического титрования, необходимого для восстановления исходного значения рН количества электричества, которое пропорционально содержанию серы в навеске пробы.
3.2. Аппаратура и реактивы
Кулонометрическая установка любого типа со всеми принадлежностями (кулонометр, поглотительные сосуды, рН-метр, корректор массы), обеспечивающая точность проведения анализа, указанную в таблице.
Печь трубчатая горизонтальная с силитовыми нагревателями, обеспечивающими температуру нагрева 1250-1350 °С.
Баллон с кислородом или кислородопровод.
Трубки огнеупорные муллитокремнеземистые по нормативно-технической документации длиной 600-800 мм, с внутренним диаметром 20-22 мм.
Лодочки фарфоровые по ГОСТ 9147-80.
Электропечь типа СНОЛ по нормативно-технической документации, обеспечивающая температуру нагрева не ниже 1000 °С.
Перед применением лодочку прокаливают в токе кислорода при рабочей температуре и хранят ее в эксикаторе, шлиф крышки которого не должен покрываться смазывающими веществами.
Поглотительный и вспомогательный растворы готовят в соответствии с типом применяемой кулонометрической установки.
Плавни: пятиоокись ванадия по нормативно-технической документации;
медь по ГОСТ 546-79, олово по ГОСТ 860-75, железо карбонильное радиотехническое по ГОСТ 13610-79 или железо карбонильное ос.ч. Допускается применять другие плавни. Массовая доля серы в плавне не должна превышать величины абсолютных допускаемых расхождений для соответствующих диапазонов концентраций, приведенных в таблице.
Спирт этиловый ректификованный технический по ГОСТ 18300-87.
Эфир этиловый по ГОСТ 22300-76.
Ацетон по ГОСТ 2603-79.
(Измененная редакция, Изм. N 1).
3.3. Проведение анализа
Прибор подготавливают к работе в соответствии с инструкцией. Для удаления следов серы из установки перед началом анализа через установку пропускают ток кислорода и прокаливают трубку. Пропускание кислорода и прокаливание трубки проводят до получения минимального постоянного показания прибора.
Для контроля правильности работы установки перед началом работы и через каждые 2-3 ч во время работы сжигают две-три навески стандартного образца стали или чугуна с известной массовой долей серы, близкой к определяемой.
Навеску пробы массой, установленной в зависимости от типа кулонометрической установки, помещают в фарфоровую лодочку и покрывают равномерным слоем плавня. Соотношение масс навесок плавня и пробы составляет 1:1 или 2:1.
Лодочку с навеской и плавнем помещают в рабочую часть печи и сжигают пробу при температуре 1250-1350 °С.
Анализ считают законченным, если показания прибора или счетчика не изменяются в течение 1 мин или изменяются на величину холостого счета прибора.
3.4. Обработка результатов
3.4.1. Массовую долю серы в процентах вычисляют по формуле
где - показание цифрового табло прибора, полученное в результате сжигания навески анализируемой пробы, %;
- среднее арифметическое значение показаний цифрового табло прибора, полученное в результате сжигания плавня при проведении контрольных анализов, %.
3.4.2. Нормы точности и нормативы контроля точности определения массовой доли серы для стали приведены в табл. 1, для чугуна - в табл. 2.
(Измененная редакция, Изм. N 1).
4.1. Сущность метода
Метод основан на сжигании навески пробы в токе кислорода при температуре 1350-1700 °С и определении количества образовавшегося двуоксида серы путем измерения поглощенной им инфракрасной радиации.
4.2. Аппаратура и реактивы
Автоматический анализатор, основанный на абсорбции инфракрасной радиации любого типа со всеми принадлежностями.
Плавень и вспомогательные материалы в зависимости от типа применяемого анализатора.
4.3. Проведение анализа
Анализ проводят в зависимости от типа анализатора.
4.4. Обработка результатов
4.4.1. Массовую долю серы в процентах определяют по цифровому указателю анализатора за вычетом результата контрольного опыта.
4.4.2. Нормы точности и нормативы контроля точности определения массовой доли серы для стали приведены в табл. 1, для чугуна - в табл. 2.
(Измененная редакция, Изм. N 1).
ГОСТ 6552-80
ГОСТ 9147-80
ГОСТ 10484-78
ГОСТ 13610-79
ГОСТ 18300-87
ГОСТ 20490-75
ГОСТ 22300-76
ГОСТ 22536.0-87
ГОСТ 24363-80
ГОСТ 25336-82
Настоящий стандарт устанавливает газообъемный, кулонометрический методы и метод инфракрасной спектроскопии определения общего углерода и графита в углеродистой стали и нелегированном чугуне при массовой доле углерода и графита от 0,01 до 5,0%.
1. ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ
1.1. Общие требования к методам анализа - по ГОСТ 22536.0-87 .
1.2. Погрешность результата анализа (при доверительной вероятности 0,95) не превышает предела , приведенного в табл. 1 и 2, при выполнении следующих условий:
расхождение результатов двух (трех) параллельных измерений не должно превышать (при доверительной вероятности =0,95) значения , приведенного в табл.1 или 2;
воспроизведенное в стандартном образце значение массовой доли углерода не должно отличаться от аттестованного более чем на допускаемое (при доверительной вероятности =0,85) значение , приведенное в табл.1 или 2.
При невыполнении одного из вышеуказанных условий проводят повторные измерения массовой доли углерода. Если и при повторных измерениях требования к точности результатов не выполняются, результаты анализа признают неверными, измерения прекращают до выявления и устранения причин, вызвавших нарушение нормального хода анализа.
Расхождение двух средних результатов анализа, выполненных в различных условиях (например, при внутрилабораторном контроле воспроизводимости), не должно превышать (при доверительной вероятности =0,95) значения , приведенного в табл.1, 2.
Таблица 1
Допускаемые расхождения, % | |||||||||
Массовая доля углерода, % | |||||||||
Таблица 2
Допускаемые расхождения, % | |||||||||
Массовая доля углерода, % | |||||||||
2.1. Сущность метода
Метод основан на сжигании навески стали или чугуна в токе кислорода при 1250-1350 °С с последующим поглощением образующегося диоксида углерода раствором гидроксида калия (натрия).
Массовую долю углерода определяют по разности первоначального объема газа и объема газа, полученного после поглощения диоксида углерода раствором гидроксида калия (натрия).
2.2. Определение углерода с применением эвдиометра со шкалой до 1,5% углерода
2.2.1. Аппаратура и реактивы
Установка для газообъемного определения углерода (см. чертеж), состоящая из баллона с кислородом или кислородопровода, снабженного редукционным вентилем для пуска и регулирования тока кислорода 1; промывной склянки, содержащей раствор марганцовокислого калия с массовой концентрацией 40 г/дм в растворе гидроксида калия (натрия) с массовой концентрацией 400 г/дм 2; промывной склянки с серной кислотой 3 (допускается проводить сухую очистку кислорода); для этого вместо склянок 2 и 3 используют хлоркальциевую трубку, колонку с аскаритом и V-образную трубку, содержащую в первой половине (по ходу газа) асбест, пропитанный диоксидом марганца, а во второй - ангидрон; горизонтальной трубчатой печи с силитовыми нагревателями, обеспечивающей нагрев до температуры 1350 °С 4; металлического кожуха, в который заключена печь 5; терморегулятора типа ПСР или другого подобного типа 6; регулятора напряжения типа РНО-250-10 или другого подобного типа 7; фарфоровой или огнеупорной муллитокремнеземистой трубки длиной 750-800 мм с внутренним диаметром 20-22 мм, концы которой должны выступать из печи не менее чем на 200 мм с каждой стороны 8; лодочки фарфоровой неглазурованной по ГОСТ 9147-80 9; стеклянного крана, с помощью которого регулируют скорость тока кислорода 10; стеклянной трубки (шаровидной или V-образной), заполненной стеклянной или хлопчатобумажной ватой для удержания твердых оксидов, уносимых из печи током кислорода 11; промывной склянки с раствором двухромовокислого калия в серной кислоте, для поглощения сернистого газа (допускается применять в качестве фильтра-поглотителя стеклянную трубку, наполненную диоксидом марганца или гранулами гидроперита) 12; газоанализатора ГОУ-1 или КГА-4, включающего змеевиковый холодильник для охлаждения поступающей из печи газовой смеси (СО + О) 13; двухходового крана, соединяющего эвдиометр с холодильником, поглотительным сосудом и атмосферой 14; одноходового крана, соединяющего эвдиометр с атмосферой 15; эвдиометра 16 общей вместимостью 250 см. Эвдиометр имеет двойные стенки, пространство между которыми заполняется водой, благодаря чему уменьшается влияние температуры окружающей среды. Здесь же находится пустотелый поплавок, который при заполнении эвдиометра жидкостью поднимается и запирает верхнее отверстие. К узкой части эвдиометра прикреплена подвижная шкала для определения изменения объема газов при сжигании пробы. Шкала соответствует только тому эвдиометру, к которому она прилагается. Перенос ее на другой эвдиометр недопустим. Деление шкалы соответствует процентному содержанию углерода в 1 г исследуемого вещества. Эвдиометры градуированы при температуре 16 или 20 °С и атмосферном давлении 7448 Па (760 мм рт.ст.), поэтому для иных условий вводят поправку на температуру и атмосферное давление по соответствующей таблице, прилагаемой к газоанализатору; термометра для измерения температуры газов 17; сосуда для поглощения диоксида углерода 18, наполненного раствором гидроксида калия (натрия) и снабженного затворными клапанами-поплавками, которые закрывают поглотитель при его наполнении раствором гидроксида. Это устраняет возможность попадания раствора гидроксида калия (натрия) из поглотителя в эвдиометр. Поглотительный сосуд соединен с цилиндрическим сосудом, в который при наполнении поглотительного сосуда газовой смесью перекачивается раствор щелочи; уравнительной склянки 19 вместимостью 600-700 см для переведения газовой смеси из газоизмерительной бюретки в поглотитель. Уравнительную склянку заполняют затворной жидкостью.
Барометр.
Эксикатор по ГОСТ 25336-82 .
Муфельная печь типа СНОЛ по нормативно-технической документации или любого другого типа, обеспечивающая температуру нагрева не ниже 900 °С. Фарфоровые лодочки предварительно прокаливают при температуре не ниже 900 °С в течение 24 ч, если прокаливание проводят в токе кислорода, то достаточно 3-4 ч. Прокаленные лодочки сохраняют в эксикаторе, содержащем гидроксид бария. Шлиф крышки эксикатора не следует покрывать смазывающими веществами. Крючок из низкоуглеродистой жаропрочной проволоки диаметром 3-5 мм, длиной 500-600 мм, с помощью которого лодочки вводят в трубку для сжигания и извлекают из нее.
Кислород по ГОСТ 5583-78 .
Кислота серная по ГОСТ 4204-77 , раствор с массовой концентрацией 20 г/дм и разбавленная 4:1.
Калий марганцовокислый по ГОСТ 20490-75 , раствор с массовой концентрацией 40 г/дм в растворе гидроксида калия с массовой концентрацией 400 г/дм.
Калия гидроксид по ГОСТ 24363-80 или натрия гидроксид по ГОСТ 4328-77 , раствор с массовой концентрацией 400 г/дм.
Калий двухромовокислый по ГОСТ 4220-75 , раствор с массовой концентрацией 150 г/дм в серной кислоте, разбавленной 4:1.
Натрий хлористый по ГОСТ 4233-77 .
Индикатор метиловый оранжевый, водный раствор с массовой концентрацией 1 г/дм.
Кальций хлористый.
Известь натронная или натронный асбест (аскарит).
Магний хлорнокислый безводный (ангидрон), Mg(СlO).
Гидроперит.
Марганца диоксид по ГОСТ 4470-79 .
Бария гидроксид по ГОСТ 4107-78 .
Эфир этиловый по ГОСТ 22300-76 .
Спирт этиловый ректификованный по ГОСТ 18300-87 .
Ацетон по ГОСТ 2603-79 .
Затворная жидкость: раствор серной кислоты с массовой концентрацией 20 г/дм или раствор хлористого натрия с массовой концентрацией 260 г/дм, подкисленный 2-3 каплями серной кислоты. В обоих случаях растворы содержат по 2-3 капли раствора метилового оранжевого.
Плавни: олово по ГОСТ 860-75 или медь по ГОСТ 546-79 , железо карбонильное радиотехническое по ГОСТ 13610-79 , а также оксиды этих металлов.
Допускается применение других плавней. Все плавни должны быть проверены на содержание углерода, которое не должно превышать величины допускаемых расхождений для соответствующего значения массовой доли углерода, приведенных в табл. 1 ил
2.2.2. Подготовка к анализу
Установку (см. чертеж) приводят в рабочее состояние. Нагревают печь до рабочей температуры и прокаливают фарфоровую трубку по всей длине. Затем концы трубок закрывают с обеих сторон хорошо подогнанными резиновыми пробками или металлическими затворами, в отверстия которых вставлены стеклянные или латунные трубки. Проверяют герметичность установки. Для этого один конец фарфоровой трубки соединяют резиновым шлангом через склянки для очистки кислорода с кислородным баллоном, содержащим кислород, а второй - с газоанализатором. После этого установку проверяют на полную герметичность при рабочей температуре печи. Поглотительный сосуд наполняют раствором гидроксида калия (натрия), а в уравнительную склянку наливают 400-500 см раствора хлористого натрия или раствора серной кислоты. Переход красного цвета индикатора в желтый свидетельствует о проникновении в эвдиометр раствора щелочи из поглотительного сосуда. В этом случае жидкость в бюретке необходимо немедленно заменить свежей.
После каждой замены жидкости сжигают несколько проб с высоким содержанием углерода и пропускают газы через эвдиометр в уравнительную склянку для насыщения углекислым газом содержащегося в ней раствора, в противном случае первые результаты определения углерода после наполнения уравнительной склянки свежей жидкостью могут оказаться заниженными.
Затем двухходовой кран 14 ставят в положение, разобщающее эвдиометр, поглотительный сосуд и холодильник. Открыв кран 15, соединяющий эвдиометр с атмосферой, поднимают уравнительную склянку; эвдиометр наполняется жидкостью. После этого кран 15 закрывают, а кран 14 ставят в положение, при котором эвдиометр соединяется с поглотительным сосудом.
Опустив уравнительную склянку, дают стечь в нее жидкости из эвдиометра. При этом повышается уровень раствора щелочи в поглотительном сосуде и поднимается поплавок. Как только поплавок закроет выход из поглотительного сосуда, краны 14 и 15 ставят в положение, при котором эвдиометр соединяется с атмосферой. Поднимая уравнительную склянку, наполняют эвдиометр жидкостью до верхнего предела, после чего закрывают кран 15, а уравнительную склянку опускают.
Если установка герметична, уровни растворов в поглотительном сосуде и эвдиометре остаются без изменения в течение 10-15 мин. Если жидкость в эвдиометре опускается, то это означает, что газоанализатор негерметичен. Его следует разобрать, тщательно протереть краны мягкой тканью, смазать вакуумной смазкой и проверку повторить.
Вату в шаре 11 следует менять по мере загрязнения.
Для контроля правильности результатов анализа в начале работы и через каждые 2-3 ч сжигают 2-3 навески стандартного образца стали или чугуна в присутствии плавня. Затем сжигают навеску плавня для установления поправки контрольного опыта.
Перед сжиганием пробы устанавливают нулевой уровень раствора в эвдиометре и уравнительной склянке. Для этого, повернув кран 14, соединяют эвдиометр с атмосферой и дают жидкости в бюретке и уравнительной склянке установиться на одном уровне.
Подвижную шкалу эвдиометра устанавливают так, чтобы мениски жидкости в обоих сосудах находились на нулевом делении шкалы. Нулевое положение растворов проверяют перед каждым определением содержания углерода.
Перед сжиганием каждой навески печь соединяют с атмосферой через кран 14 и, открыв кран 10, соединяющий печь с системой для очистки кислорода, пропускают кислород в течение 1-2 мин, после чего закрывают краны 10 и 14.
При необходимости, непосредственно перед анализом прокаливают фарфоровые лодочки в токе кислорода при рабочей температуре в течение 3-5 мин, охлаждают и хранят их в эксикаторе.
2.2.3. Проведение анализа
Навеску массой 0,5-1,0 г стали или 0,25-0,50 г чугуна помещают в фарфоровую лодочку, сверху покрывают равномерным слоем одного из плавней в количестве 0,5-1,0 г и с помощью крючка вводят в наиболее нагретую часть фарфоровой трубки, конец которой закрывают пробкой, соединяя таким образом печь с кислородным баллоном и газоанализатором.
Через 10-20 с после ввода лодочки в трубку (время, необходимое, чтобы лодочка и навеска приняли температуру печи) пропускают через трубку предварительно очищенный кислород со скоростью пропускания 0,2-0,4 дм/мин (0,03 кгс/см) в течение 1 мин.
С помощью крана 14 на некоторое время разъединяют холодильник 13 и эвдиометр 16 с тем, чтобы сжигание проходило при некотором избытке кислорода. Затем кран 14 ставят в положение, при котором газовая смесь поступает в эвдиометр. Газовую смесь подают в эвдиометр во время сжигания пробы периодически при помощи зажима.
Уравнительную склянку ставят на подставку в верхней части газоанализатора и оставляют ее в таком положении, пока кислород и продукты горения не вытеснят жидкость из верхней части эвдиометра. Затем уравнительную склянку ставят в нижнее положение (на подставку) и оставляют в этом положении до тех пор, пока уровень жидкости не опустится примерно до деления шкалы 0,20. Разъединяют пробку с фарфоровой трубкой и извлекают из трубки лодочку. При этом уровень жидкости должен установиться в эвдиометре на нулевом делении шкалы, а в уравнительной склянке - на одной горизонтали с ним. Затем, меняя положение крана 14, переводят газовую смесь из эвдиометра в поглотительный сосуд 18, следя за тем, чтобы в верхней части эвдиометра не оставалось пузырьков газа.
Из поглотительного сосуда 18 остаток газа вновь перекачивают в эвдиометр. Эту операцию повторяют еще раз. Затем устанавливают кран 14 в положение полного разъединения эвдиометра с поглотительным сосудом и измеряют объем газа в эвдиометре. Для этого жидкость в уравнительной склянке и эвдиометре устанавливают на одном уровне, дают выдержку 1 мин, чтобы стекла жидкость, оставшаяся на стенках эвдиометра, после чего, уравняв точно мениски, по шкале эвдиометра определяют объем поглощенного диоксида углерода (пропорциональный содержанию углерода в анализируемом материале), записывая соответствующее деление шкалы. Резиновый шланг, соединяющий эвдиометр с уравнительной склянкой, должен находиться в горизонтальном положении на столе. Отмечают температуру газа в бюретке и атмосферное давление. Освобождают бюретку из газа и подготавливают аппарат для последующего сжигания.
Проверку температуры и давления проводят каждые 1,0-1,5 ч.
При анализе высокоуглеродистой стали и чугуна для контроля полноты сгорания углерода дополнительно дожигают навеску, повторно отбирают газ из печи и определяют содержание в нем углерода. Результаты, полученные при двух отборах, суммируют и принимают за окончательный результат.
2.3. Определение углерода (0,01-0,20%) с применением эвдиометра со шкалой до 0,25 % углерода
2.3.1. Аппаратура и реактивы
Аппаратура, реактивы, растворы и схема установки - по п.2.2.1 с дополнениями.
Электропечь двухтрубчатая.
Фарфоровые или огнеупорные муллитокремнеземистые трубки № 7 или № 8, неглазурованные, длиной 750-800 мм, внутренним диаметром 20-22 мм. Одна из них служит для очистки кислорода от примесей, содержащих углерод, другая - для сжигания навесок стали.
Для очистки газов, поступающих из первой трубки, служат две промывные склянки: заполненные раствором гидроксида бария для поглощения диоксида углерода, содержащегося в техническом кислороде, и с концентрированной серной кислотой - для поглощения влаги.
Эвдиометр со шкалой 0,25% углерода.
Уравнительная склянка с боковой трубкой, заполненная раствором серной кислоты.
Бария гидроксид по ГОСТ 4107-78 , раствор с массовой концентрацией 50 г/дм.
2.3.2. Подготовка аппаратуры
Перед началом работы установку приводят в рабочее состояние. Концы фарфоровых трубок закрывают резиновыми пробками со вставленными в них стеклянными или латунными трубками. Один конец фарфоровой трубки, предназначенной для очистки кислорода от примесей, содержащих углерод, соединяют резиновым шлангом через очистительные склянки с кислородным баллоном, другой конец через склянки для очистки газов соединяют с одним концом фарфоровой трубки, предназначенной для сжигания навесок. Второй конец трубки для сжигания с помощью резинового шланга соединяют с газоанализатором. После этого установку проверяют на герметичность при рабочей температуре как приведено в п.2.2.2.
2.3.3. Проведение анализа
Навеску стали массой 1 г, предварительно промытую эфиром, этиловым спиртом или ацетоном и высушенную, помещают в фарфоровую лодочку, заранее прокаленную в токе кислорода при рабочей температуре, и далее проводят анализ как приведено в п.2.2.3.
2.4. Обработка результатов
2.4.1. Находят поправку на температуру и давление для условий, в которых проводилось определение массовой доли углерода.
Массовую долю углерода () в процентах вычисляют по формуле
где и - показания шкалы эвдиометра после поглощения диоксида углерода при сжигании навесок анализируемого образца и контрольного опыта соответственно, %;
- поправочный коэффициент на температуру и атмосферное давление, выбирается в соответствии с условиями градуировки прибора;
- масса навески образца, г.
2.4.2. Нормы точности и нормативы контроля точности определения массовой доли углерода для стали приведены в табл. 1, для чугуна в табл.2.
3.1. Сущность метода
Метод основан на сжигании навески пробы в токе кислорода при температуре 1250-1350 °С, поглощении образовавшегося диоксида углерода поглотительным раствором с определенным начальным значением рН и последующем измерении на установке для кулонометрического титрования, необходимого для восстановления исходного значения рН количества электричества, которое пропорционально массовой доле углерода в навеске пробы.
3.2. Аппаратура и реактивы
Кулонометрическая установка типа АН 7529, АН 7560 со всеми принадлежностями (кулонометр, поглотительные сосуды, рН-метр, корректор массы) или любого другого типа, обеспечивающая необходимую точность результатов анализа.
Горизонтальная трубчатая печь любого типа, обеспечивающая нагрев до температуры 1350 °С.
Кислород по ГОСТ 5583-78 .
Трубки фарфоровые или огнеупорные муллитокремнеземистые - по нормативно-технической документации длиной 600-800 мм, внутренним диаметром 20-22 мм.
Лодочки фарфоровые по ГОСТ 9147-80 .
Муфельная печь типа СНОЛ по нормативно-технической документации или любого другого типа, обеспечивающая температуру нагрева не ниже 900 °С. Лодочки фарфоровые предварительно прокаливают при температуре не ниже 900 °С в течение суток, если прокаливание проводят в токе кислорода, то достаточно 3-4 ч. Прокаленные лодочки сохраняют в эксикаторе, содержащем гидроксид бария. Шлиф крышки эксикатора не следует покрывать смазывающим веществом.
При необходимости, непосредственно перед анализом прокаливают лодочки в токе кислорода при рабочей температуре в течение 3-5 мин. Прокаленные лодочки хранят в эксикаторе.
Марганца диоксид по ГОСТ 4470-79 .
Свинец гранулированный по нормативно-технической документации.
Гидроперит по нормативно-технической документации.
Спирт этиловый ректификованный технический по ГОСТ 18300-87 .
3.3. Проведение анализа
Прибор подготавливают к работе в соответствии с инструкцией и проводят его градуировку по стандартным образцам. Для удаления следов углерода из установки перед началом анализа через установку пропускают кислород и прокаливают трубку. Пропускание кислорода и прокаливание трубки проводят до получения минимального постоянного показания прибора.
При анализе пробы с массовой долей углерода менее 0,10% необходима дополнительная очистка от диоксида серы. Для этого в фильтр-поглотитель, находящийся между поглотительным сосудом и печью, помещают диоксид марганца или гидроперит. Допускается использовать свинец для устранения влияния серы при ее массовой доле менее 0,03%. Для этого после установления фарфоровой трубки и при каждой последующей ее замене сжигают навеску свинца.
Для контроля правильности результатов анализа перед началом работы и через каждые 2-3 ч во время работы сжигают 2-3 навески стандартного образца стали и чугуна с известной массовой долей углерода и близкой к определяемой.
Навеску пробы массой, установленной в зависимости от типа кулонометрической установки, помещают в фарфоровую лодочку и покрывают равномерным слоем плавня. Соотношение масс навесок плавня и пробы составляет 0,5:1 или 1:1.
При анализе углеродистых сталей допускается проводить сжигание навески пробы без плавня.
При анализе стали с массовой долей углерода менее 0,2% стружку пробы при необходимости промывают эфиром или спиртом, или ацетоном, высушивают и отбирают навеску.
Лодочку с навеской и плавнем помещают в рабочую часть печи и сжигают пробу в токе кислорода при температуре 1250-1350 °С.
Анализ считают законченным, если показания прибора не изменяются в течение 1 мин или изменяются на величину холостого счета прибора.
3.4. Обработка результатов
Массовую долю углерода определяют по цифровому табло анализатора за вычетом результата контрольного опыта.
3.5. Нормы точности и нормативы контроля точности определения массовой доли углерода приведены в табл. 1 и 2. Метод применяют при разногласиях в оценке качества углеродистой стали и нелегированного чугуна.
4.1. Сущность метода
Метод основан на сжигании навески пробы в токе кислорода при температуре 1350-1700 °С и определении количества образовавшегося диоксида углерода путем измерения поглощенной им инфракрасной радиации.
4.2. Аппаратура и реактивы
Автоматический анализатор, основанный на абсорбции инфракрасной радиации, любого типа со всеми принадлежностями.
Плавень и вспомогательные материалы в зависимости от типа применяемого анализатора.
4.3. Проведение анализа
Перед проведением анализа проводят градуировку прибора по стандартным образцам.
Анализ проводят в зависимости от типа анализатора.
Для контроля правильности результатов анализа перед началом работы и через каждые 2-3 ч во время работы сжигают 2-3 навески стандартного образца стали или чугуна с известной массовой долей углерода и близкой к определяемой.
4.4. Обработка результатов
4.4.1. Массовую долю углерода определяют по цифровому указателю анализатора за вычетом результата контрольного опыта.
4.4.2. Нормы точности и нормативы контроля точности определения массовой доли углерода приведены в табл. 1 и 2.
5.1. Сущность метода
Метод основан на свойстве графита не растворяться при растворении пробы чугуна или стали в разбавленной азотной кислоте. Осадок отфильтровывают, высушивают, сжигают в токе кислорода и определяют массовую долю графита газообъемным или кулонометрическим методом, или методом инфракрасной спектроскопии.
5.2. Аппаратура и реактивы
Аппаратура, реактивы и растворы - по п.2.2.1, с дополнениями.
Насос Комовского или любого другого типа - для создания разрежения при фильтровании.
Асбест для фильтрования. Волокнистый асбест режут на кусочки длиной примерно 10 мм и обрабатывают при кипячении соляной кислотой по ГОСТ 3118-77 до тех пор, пока новые порции кислоты не перестанут окрашиваться в желтый цвет, свидетельствующий о наличии железа. После чего асбест отмывают от кислоты горячей водой, сушат и прокаливают при 800-850 °С в течение 0,5-1,0 ч до полного выгорания углерода. Необходимо проверить асбест на содержание углерода, сжигая его в печи в таком же количестве, как и при проведении анализа.
ГОСТ 6552-80 .
5.3. Проведение анализа
Взятую из анализа стружку чугуна тщательно растирают в агатовой ступке и просеивают через сито с размером отверстий 0,10 мм. Оставшиеся крупные частички растирают до тех пор, пока вся стружка не пройдет через сито. Пробу усредняют.
Стальную стружку, предназначенную для определения содержания углерода отжига, не растирают.
Подготовленную стружку чугуна или стали массой в зависимости от предполагаемой массовой доли графита (см. табл. 3) помещают в стакан вместимостью 200-250 см и растворяют в азотной кислоте (1:1), накрыв стакан часовым стеклом. Если растворение протекает бурно, стакан погружают в сосуд с холодной водой и после прекращения бурной реакции продолжают растворение при умеренном нагревании.
Таблица 3
Массовая доля графита, | Масса навески пробы, г | Объем раствора азотной кислоты для растворения, см |
|
до 0,5 включ. | |||
Если выпадает значительный осадок кремниевой кислоты, прибавляют 1-2 см фтористоводородной кислоты и продолжают нагревание.
Растворение считают законченным, когда прекращается выделение бурых паров оксидов азота (при этом взмученный осадок должен медленно опускаться на дно стакана). В этом случае содержимое доводят до кипения, приливают 100 см горячей воды и вновь доводят до кипения. Горячий раствор сливают через асбестовый фильтр, специально обработанный и помещенный в фарфоровый тигель с сетчатым дном, или через стеклянную воронку с фарфоровой фильтровальной пластинкой. Фильтрование проводят под вакуумом. Осадок графита промывают в стакане 4-5 раз горячей водой, подкисленной несколькими каплями азотной кислоты, и переносят на фильтр. Приставшие частицы осадка снимают кусочком асбеста при помощи стеклянной палочки или пинцета. После этого осадок и асбестовый фильтр промывают горячей водой 70-80 °С до отрицательной реакции на азотную кислоту (при смешивании на фарфоровой пластинке одной капли промывной жидкости с двумя каплями дифениламина не должно быть окрашивания).
Осадок графита вместе с асбестом количественно переносят пинцетом в фарфоровую лодочку, предварительно прокаленную в токе кислорода, и высушивают в сушильном шкафу при 105-110 °С в течение 30-40 мин.
Высушенный осадок графита сжигают в трубчатой печи, и дальнейшее определение заканчивают газообъемным методом (разд. 2), или кулонометрическим методом (разд. 3), или методом инфракрасной спектроскопии (разд.4).
5.4. Обработка результатов
5.4.1. Массовую долю графита () в процентах при определении его газообъемным методом вычисляют по формуле
где и - показания шкалы эвдиометра после поглощения углекислого газа при сжигании навесок анализируемого образца и контрольного опыта соответственно;
- поправочный коэффициент на температуру и давление;
- масса навески, г.
Массовая доля графита () в процентах при определении его кулонометрическим методом при навеске массой 0,5 г соответствует показанию цифрового табло прибора с учетом контрольного опыта; при навеске массой 0,25 г массовую долю графита вычисляют по формуле
при навеске массой 1,0 г массовую долю углерода вычисляют по формуле
где и - показания табло при сжигании навески образца и контрольной пробы соответственно.
5.4.2. Нормы точности и нормативы контроля точности определения графита приведены в табл. 2.
Текст документа сверен по:
официальное издание
Сталь углеродистая и чугун нелегированный.
Методы анализа: Сб. ГОСТов. -
М.: Издательство стандартов, 1989
Объявления:
СТАЛЬ УГЛЕРОДИСТАЯ
И ЧУГУН НЕЛЕГИРОВАННЫЙ
Методы определения ванадия
ГОСТ 22536.12-88
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО СТАНДАРТАМ
Москва
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР
Срок действия с 01.01.90
до 01.07.95
Несоблюдение стандарта преследуется по закону
Настоящий стандарт устанавливает фотометрический (при массовой доле ванадия от 0,05 до 0,25 %), титриметрический (при массовой доле ванадия 0,02-0,25 %) и кулонометрический (при массовой доле ванадия 0,005-0,25 %) методы определения ванадия.
Экстракционно-фотометрический метод определения ванадия приведен в .
Спектрофотометр или фотоэлектроколориметр.
Калий марганцовокислый по ГОСТ 20490-75, раствор с массовой концентрацией 40 г/дм 3 .
Натрий азотистокислый по ГОСТ 4197-74, раствор с массовой концентрацией 100 г/дм 3 .
Натрий вольфрамовокислый 2-водный по ГОСТ 18289-78, раствор с массовой концентрацией 50 г/дм 3 .
Стандартные растворы ванадия.
Раствор А: 2,296 г ванадиевокислого аммония растворяют в 100 см 3 воды, добавляют 2-4 капли аммиака, переводят раствор в мерную колбу вместимостью 1 дм 3 , разбавляют водой до метки и перемешивают.
1 см 3 раствора А содержит 0,001 г ванадия.
Раствор Б: 10 см 3 раствора А помещают в мерную колбу вместимостью 100 см 3 , доводят до метки водой и тщательно перемешивают.
1 см 3 раствора Б содержит 0,0001 г ванадия.
2.3.1. Навеску стали или чугуна массой 0,5 г (при массовой доле ванадия 0,05-0,10 %) или 0,3 г (при массовой доле ванадия 0,10-0,25 %) помещают в коническую колбу вместимостью 100 см 3 и растворяют в 15 см 3 серной кислоты (1:4), при умеренном нагревании.
После полного растворения навески приливают по каплям азотную кислоту до прекращения вспенивания раствора. Раствор выпаривают до появления паров серной кислоты. Содержимое колбы охлаждают, приливают 30 см 3 воды и нагревают до растворения солей. Если есть осадок (графит, кремниевая кислота), его отфильтровывают и промывают пять-шесть раз горячей водой. Фильтр с осадком отбрасывают, а фильтрат выпаривают до объема 30-50 см 3 . Раствор переводят в мерную колбу вместимостью 100 см 3 .
К охлажденному раствору прибавляют раствор марганцовокислого калия до образования устойчивой окраски. Через 3-5 мин избыток марганцовокислого калия восстанавливают раствором азотистокислого натрия, прибавляя его медленно по одной капле до обесцвечивания раствора при непрерывном перемешивании.
Затем приливают 5 см 3 фосфорной кислоты, нагревают раствор до кипения, прибавляют 10 см 3 раствора вольфрамовокислого натрия, выдерживают раствор при 80-90 °С в течение 2-3 мин, охлаждают, доливают до метки водой и перемешивают.
Оптическую плотность раствора измеряют на спектрофотометре при длине волны 400 нм или фотоэлектроколориметре со светофильтром, имеющим область пропускания в интервале длин волн 400-450 нм. В качестве раствора сравнения применяют раствор испытуемой пробы, приготовленный без добавления вольфрамовокислого натрия.
Результаты анализа вычисляют по градуировочному графику или методом сравнения со стандартным образцом, близким по составу к анализируемой пробе и проведенным через все стадии анализа.
2.3.2. Построение градуировочного графика
В шесть конических колб вместимостью 100 см 3 помещают 0,3-0,5 г карбонильного железа в зависимости от навески пробы, в пять из них последовательно приливают стандартный раствор Б в количестве 2,0; 4,0; 5,0; 6,0; 8,0 см 3 , что соответствует 0 ,0002; 0,0004; 0,0005; 0,0006; 0,0008 г ванадия. Шестая навеска служит для проведения контрольного опыта.
В колбы приливают по 15 см 3 серной кислоты и растворяют железо при умеренном нагревании. Далее анализ проводят, как указано в п. .
В качестве раствора сравнения используют раствор контрольного опыта.
По найденным величинам оптической плотности и соответствующим значениям массы ванадия строят градуировочный график. Допускается построение градуировочного графика в координатах: оптическая плотность - массовая доля ванадия.
2.4. Обработка результатов
2.4.1. Массовую долю ванадия (X 1
где m 1 - масса ванадия, найденная по градуировочному графику, г;
m - масса навески пробы, г.
2.4.2. Нормы точности и нормативы контроля точности определения массовой доли ванадия приведены в табл. .
3.1. Сущность метода
Метод основан на окислении ванадия (IV ) марганцовокислым калием в сернокислой среде и титровании ванадия (V ) раствором соли аммоний-железа (II ) сернокислого. Конечную точку титрования определяют амперометрически, потенциометрически или визуально.
Установка для потенциометрического или амперометрического титрования ванадия, обеспечивающая заданные метрологические характеристики точности определения.
Кислота серная по ГОСТ 4204-77 или по ГОСТ 14262-78, разбавленная 1:1, 1:4 и 1:50.
Кислота азотная по ГОСТ 4461-77 или по ГОСТ 11125-84.
Кислота ортофосфорная по ГОСТ 6552-80.
Калий марганцовокислый по ГОСТ 20490-75, раствор с массовой концентрацией 25 г/дм 3 .
Железо (II ) сернокислое 7-водное по ГОСТ 4148-78, свежеприготовленный раствор: 2 г сернокислого железа (II ) растворяют в воде, прибавляют 5 см 3 серной кислоты, разбавляют раствор до 100 см 3 и перемешивают.
Натрий азотистокислый по ГОСТ 4197-74, свежеприготовленный раствор с массовой концентрацией 20 г/дм 3 .
Мочевина по ГОСТ 6691-77, свежеприготовленный раствор с массовой концентрацией 200 г/дм 3 .
Натрий углекислый по ГОСТ 83-79, раствор с массовой концентрацией 2 г/дм 3 .
Кислота фенилантраниловая, раствор с массовой концентрацией 2 г/дм 3: 0,2 г фенилантраниловой кислоты растворяют в 100 см 3 горячего раствора углекислого натрия с массовой концентрацией 2 г/дм 3 .
Стандартные растворы ванадия - по п. .
Аммоний-железо (II ) сернокислый (соль Мора) по ГОСТ 4208-72, стандартные растворы с молярной концентрацией эквивалента 0,01 моль/дм 3 (раствор А) и 0,002 моль/дм 3 (раствор Б).
Раствор А: 4 г соли Мора растворяют в 1 дм 3 серной кислоты (1:50).
Раствор Б: 200 см 3 раствора А помещают в мерную колбу вместимостью 1 дм 3 , разбавляют до метки водой и перемешивают.
Массовую концентрацию раствора соли Мора устанавливают по стандартному раствору ванадия. Для этого 5-10 см 3 стандартного раствора ванадия А или 10-20 см 3 раствора Б помешают в стакан вместимостью 250 см 3 прибавляют 50-70 см 3 серной кислоты (1:4), 10 см 3 раствора сернокислого железа и проводят через все стадии анализа, как приведено в п. . Полученный раствор титруют соответствующим раствором соли Мора, устанавливая конечную точку титрования амперометрическим или потенциометрическим методом или визуально, как приведено в разд. .
Массовую концентрацию раствора соли Мора (T ), выраженную в граммах ванадия на один кубический сантиметр раствора вычисляют по формуле
где T - массовая концентрация стандартного раствора ванадия А или Б, г/см 3 ;
V 1 - объем стандартного раствора ванадия А или Б, взятый для установления массовой концентрации раствора соли Мора, см 3 ;
V - объем раствора соли Мора, израсходованный на титрование, см 3 .
3.3.1. Навеску стали или чугуна массой 2 г (при массовой доле ванадия 0,02-0,05 %) или 1 г (при массовой доле ванадия 0,05-0,25 %) помещают в стакан вместимостью 250 см 3 , приливают 50-70 см 3 серной кислоты (1:4) и нагревают до полного растворения. К раствору прибавляют по каплям азотную кислоту до прек ращения вспенивания и дополнительно 2-3 см 3 . Раствор выпаривают до появления паров серной кислоты, охлаждают. Обмывают стенки стакана водой и вновь выпаривают до начала выделения паров серной кислоты. Содержимое стакана охлаждают, приливают 50-60 см 3 воды и нагревают до растворения солей.
Если образовался нерастворимый осадок, содержащий кремниевую кислоту и графит, то его отфильтровывают на фильтр «белая лента» и промывают 5-6 раз горячей водой, собирая фильтрат и промывные воды в стакан вместимостью 400 см 3 . Фильтр с осадком отбрасывают. К раствору в стакане добавляют 50 см 3 серной кислоты (1:4), охлаждают, добавляют 5-10 см 3 раствора сернокислого закисного железа, разбавляют водой до 150 см 3 и снова охлаждают до 17-20 °С.
К охлажденному раствору при постоянном перемешивании прибавляют по каплям раствор марганцовокислого калия до устойчивой розовой окраски. Через 1-2 мин прибавляют по каплям раствор азотистокислого натрия до полного исчезновения розовой окраски и немедленно прибавляют 10 см 3 мочевины.
Через 3 мин в раствор погружают выбранную пару электродов, (устанавливают при амперометрическом титровании необходимое напряжение), включают милливольтметр-микроамперметр, магнитную мешалку и титруют амперометрически или потенциометрически раствором соли Мора А или Б (в зависимости от массовой доли ванадия), прибавляя его небольшими порциями из микробюретки и отмечая показания прибора после каждого добавления титранта (при амперометрическом титровании или до резкого отклонения стрелки прибора (при потенциометрическом титровании).
При визуальном определении конечной точки титрования к раствору, подготовленному для титрования, прибавляют 5-6 капель раствора фенилантраниловой кислоты и титруют раствором соли Мора до перехода вишневой окраски раствора в желто-зеленую.
Во всех случаях прибавление раствора соли Мора производят из микробюретки небольшими порциями, а в конце титрования - по каплям.
3.4. Обработка результатов
3.4.1. Массовую долю ванадия (X 2 ) в процентах вычисляют по формуле
где Т - массовая концентрация раствора соли Мора, выраженная в г/см 3 ванадия;
V - объем раствора соли Мора, соответствующий конечной точке титрования, см 3 ;
m - масса навески пробы, г.
3.4.2. Нормы точности и нормативы контроля точности определения массовой доли ванадия приведены в табл. .
4.1. Сущность метода
Метод основан на взаимодействии ванадия (V ) с электрохимически генерированными ионами железа (II ). Конечную точку титрования устанавливают биамперометрически с двумя поляризованными платиновыми электродами.
Потенциостат П-5827, П-5848 или любой другой, работающий в режиме заданного тока.
Установка для амперометрического титрования с двумя поляризованными индикаторными электродами.
Рабочий генераторный электрод - вольфрамовый с площадью видимой поверхности 1,0-2,0 см 3 .
Электрод вспомогательный платиновый, площадью 0,5-1,0 см 3 .
Индикаторная система: два одинаковых платиновых электрода площадью 1 см 3 .
Источник напряжения, обеспечивающий подачу напряжения на электроды не менее 100 мВ.
Секундомер по ГОСТ 5072-79.
Вольфрам металлический для генераторного электрода (чистота не менее 99 %).
Квасцы железоаммонийные по ГОСТ 4205-77, раствор с молярной концентрацией 0,5 моль/дм 3: 240 г железоаммонийных квасцов растворяют в 500 см 3 воды, осторожно приливают 100 см 3 серной кислоты и нагревают до полного растворения солей. Раствор охлаждают, доливают водой до 1 дм 3 , тщательно перемешивают и фильтруют через фильтр средней плотности.
Аммоний-железо (II ) сернокислый (соль Мора) по ГОСТ 4208-72, раствор с массовой концентрацией 12 г/дм 3: 12 г соли Мора растворяют в 400-500 см 3 воды, осторожно приливают 50 см 3 серной кислоты, охлаждают, доливают водой до 1 дм 3 , перемешивают и фильтруют через сухой фильтр средней плотности.
Кислота серная по ГОСТ 4204-77 или ГОСТ 14262-78, раствор с молярной концентрацией эквивалента 0,1 моль/дм 3 .
Остальные реактивы и растворы по п. .
4.3. Проведение анализа
Навеску стали или чугуна в зависимости от массовой доли ванадия (см. табл. ) растворяют и подготавливают раствор к титрованию до момента его охлаждения согласно п. .
К полученному раствору приливают 1-2 см 3 соли Мора.
Стакан с анализируемым раствором устанавливают на мешалку, включают перемешивание, прибавляют 10 см 3 раствора железоаммонийных квасцов, по каплям прибавляют раствор марганцовокислого калия до устойчивой в течение 1 мин розовой окраски раствора. Через 1-2 мин прибавляют по каплям раствор азотистокислого натрия до полного исчезновения розовой окраски и немедленно 1-2 г мочевины.
Таблица 2
В стакан опускают генераторный и индикаторные электроды, накладывают на индикаторные электроды напряжение поляризации 50-100 мВ. В другой стакан, заполненный раствором серной кислоты с молярной концентрацией эквивалента 0,1 моль/дм 3 , опускают платиновый электрод и замыкают цепь солевым мостиком, заполненным раствором серной кислоты той же концентрации.
Отмечают начальное положение индикатора измерительного прибора (микроамперметра), включенного в систему индикации конечной точки титрования, включают одновременно генераторный ток и секундомер. Электролиз ведут до тех пор, пока индикатор измерительного прибора не начнет отклоняться от первоначального положения. В этот момент выключают генераторный ток, одновременно останавливают секундомер и записывают показания индикатора (микроамперметра) и времени. В ходе титрования контролируют еще 2-3 раза показания индикаторной системы, включая генераторный ток и секундомер на 3-10 сек и записывая каждый раз показания.
Строят график зависимости показаний индикаторной системы от времени и находят время, соответствующее конечной точке титрования. Оно будет соответствовать точке пересечения прямолинейных участков обеих ветвей кривой.
4.4. Обработка результатов
4.4.1. Массовую долю ванадия (Х 3) в процентах вычисляют по формуле Фарадея:
где F - число Фарадея (F = 96500 Кл);
A - атомная масса ванадия (А = 50,95 г);
n - число электронов, участвующих в восстановлении ванадия (n = 1);
I - сила генераторного тока, А;
t - время, соответствующее конечной точке титрования, с;
m - масса навески пробы, г.
4.4.2. Нормы точности и нормативы контроля точности определения массовой доли ванадия приведены в табл. .
1. Сущность метода
Метод основан на образовании окрашенного в фиолетовый цвет комплексного соединения ванадия (V ) с N -фенилбензогидроксамовой кислотой в растворе соляной кислоты с молярной концентрацией эквивалента 6 моль/дм 3 , экстрагировании его хлороформом и измерении оптической плотности окрашенного раствора при длине волны 530 нм.
2. Аппаратура и реактивы
Аппаратура и реактивы - по п. настоящего стандарта с дополнениями.
Спектрофотометр или фотоэлектроколориметр.
Кислота соляная по ГОСТ 3118-77 или по ГОСТ 14261-77.
Кислота серная по ГОСТ 4204-77 или по ГОСТ 14262-78, разбавленная 1:4.
Кислота азотная по ГОСТ 4461-77 или по ГОСТ 11125-84.
Кислота ортофосфорная по ГОСТ 6552-80.
N -фенилбензогидроксамовая кислота (БФГА), раствор с массовой концентрацией 2 г/дм 3 в хлороформе.
Аммиак водный по ГОСТ 3760-79.
Хлороформ по ГОСТ 20015-84.
Калий марганцовокислый по ГОСТ 20490-75, раствор с массовой концентрацией 0,3 г/дм 3 .
Аммоний ванадиевокислый мета по ГОСТ 9336-75.
Стандартные растворы ванадия А и Б готовят как приведено в п. настоящего стандарта.
Железо карбонильное радиотехническое по ГОСТ 13610-79.
3.1. Навеску стали или чугуна массой 0,5 г (при массовой доле ванадия 0,02-0,1 %) или 0,25 г (при массовой доле ванадия 0,1-0,25 %) помещают в стакан вместимостью 200 см 3 , прибавляют 30 см 3 серной кислоты (1:4), 5 см 3 ортофосфорной кислоты и растворяют при умеренном нагревании.
После полного растворения навески приливают по каплям азотную кислоту до прекращения вспенивания раствора. Раствор выпаривают до появления паров серной кислоты. Обмывают стенки стакана водой и вновь выпаривают до появления паров серной кислоты. Соли растворяют в 20 см 3 воды при нагревании, охлаждают и переводят в мерную колбу вместимостью 100 см 3 , доливают до метки водой и перемешивают. В случае анализа чугуна раствор фильтруют на фильтр средней плотности и промывают осадок 5-6 раз горячей водой, собирая фильтрат и промывные воды в мерную колбу вместимостью 100 см 3 . Фильтр с осадком отбрасывают.
Аликвотную часть раствора 15 см 3 помещают в делительную воронку вместимостью 100 см 3 , последовательно при перемешивании прибавляют раствор марганцовокислого калия до появления устойчивой розовой окраски и 3-4 капли в избыток, выдерживают в течение 1 мин, прибавляют 15 см 3 раствора соляной кислоты, 10 см 3 раствора БФГА в хлороформе и встряхивают в течение 1 мин.
Хлороформенный экстракт сливают в мерную колбу вместимостью 25 см 3 . К раствору в делительной воронке прибавляют 5 см 3 раствора БФГА в хлороформе и встряхивают в течение 30 с. Полученные экстракты объединяют, доливают хлороформом до метки, перемешивают и через 1 час измеряют оптическую плотность растворов на спектрофотометре при длине волны 530 нм или на фотоэлектроколориметре со светофильтром, имеющим область пропускания в интервале длин волн 500-560 нм. В качестве раствора сравнения используют хлороформ.
Результаты анализа вычисляют по градуировочному графику или методом сравнения со стандартным образцом, близким по составу к анализируемой пробе и проведенным через все стадии анализа.
Из значения оптической плотности каждого анализируемого раствора вычитают значение оптической плотности контрольного опыта.
3.2. Построение градуировочного графика
В шесть стаканов вместимостью 200 см 3 помещают 0,5 или 0,25 г карбонильного железа (в зависимости от навески пробы). В пять из них приливают 0,5; 1,0; 3,0; 5,0 и 7,0 см 3 стандартного раствора Б, что соответствует 0,00005; 0,00010; 0,00030; 0,00050; 0,00070 г ванадия. Шестой стакан служит для проведения контрольного опыта. Во все стаканы приливают по 30 см 3 серной кислоты (1:4), 5 см 3 ортофосфорной кислоты и растворяют железо при умеренном нагревании. Далее поступают, как приведено в п.
СТАЛЬ УГЛЕРОДИСТАЯ
И ЧУГУН НЕЛЕГИРОВАННЫЙ
Методы определения серы
ГОСТ 22536.2-87
(СТ СЭВ 5283-85)
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО СТАНДАРТАМ
Москва
ГОСУДАРСТВЕННЫЕ СТАНДАРТЫ СОЮЗА ССР
Срок действия c 01.01.88
до 01.01.98
Несоблюдение стандарта преследуется по закону
Настоящий стандарт устанавливает титриметрический, кулонометрический методы и метод инфракрасной спектроскопии определения серы в углеродистой стали и нелегированном чугуне при массовой доле от 0,002 до 0,40 %.
Установка для титриметрического определения серы (черт. ), состоящая из баллона с кислородом или кислородопровода 1 , снабженного редукционным вентилем и манометром для пуска и регулирования тока кислорода; промывной склянки 2 , содержащей раствор марганцовокислого калия с массовой концентрацией 40 г/дм 3 в растворе гидрооксида калия с массовой концентрацией 400 г/дм 3 ; склянки Тищенко с концентрированной серной кислотой 3 , V -образной трубки 4 , заполненной безводным хлористым кальцием или ангидроном (допускается проводить сухую очистку кислорода; для этого вместо склянок 2 , 3 , 4 используют хлоркальциевую трубку, колонку с аскаритом и V -образную трубку, содержащую в первой половине (по ходу газа) асбест, пропитанный двуоксидом марганца, во второй - ангидрон); ротаметра для измерения расхода кислорода 5 ; трубчатой горизонтальной печи с силитовыми нагревателями, обеспечивающими нагрев 1250-1350 °С 6 ; терморегулятора 7 , с помощью которого поддерживают постоянной температуру печи; регулятора напряжений 8 (допускается применять другие типы трубчатых печей, обеспечивающих необходимую температуру); огнеупорной муллитокремнеземистой трубки 9 по нормативно-технической документации, предназначенной для сжигания навески, длиной 600-800 мм, с внутренним диаметром 20-22 мм. Концы трубки должны выступать из печи не менее чем на 200 мм с каждой стороны (трубку закрывают металлическими затворами или хорошо подогнанными резиновыми пробками с отверстиями и с металлическими наконечниками, предотвращающими обгорание пробок. В отверстия пробок вставляют стеклянные или латунные соединительные трубки. Перед употреблением фарфоровую трубку прокаливают по всей длине в печи при рабочей температуре); лодочки фарфоровой по ГОСТ 9147-80 10 , предназначенной для сжигания навески, выдерживающей температуру 1350 °С (перед применением лодочку прокаливают в токе кислорода при рабочей температуре и хранят ее в эксикаторе, шлиф крышки которого не должен покрываться смазывающими веществами); фильтра 11 для поглощения твердых оксидов, образующихся при сжигании навески и уносимых током кислорода из печи (фильтр представляет собой стеклянный шарообразный или цилиндрический сосуд, заполненный стеклянной или хлопчатобумажной ватой); микробюретки 12 или бюретки вместимостью 25 см 3 , содержащей раствор йодид-йодата калия или раствор йода; поглотительного сосуда 13 высотой 250-265 мм и диаметром 30-35 мм; сосуда для раствора сравнения 14 высотой 250-265 мм и диаметром 30-35 мм. Схема ячейки, состоящей из поглотительного сосуда и сосуда сравнения, приведена на черт. . В поглотительный сосуд впаяна Г-образная стеклянная трубка диаметром 7 мм, оканчивающаяся барботером с поплавком 15 (см. черт. ), через которую в поглотительный сосуд поступают газообразные продукты сжигания. В поглотительном сосуде протекает процесс поглощения и титрования двуоксида серы, в сосуде сравнения находится раствор сравнения для контроля окраски раствора во время титрования. Допускается применять ячейку другой формы и без сосуда сравнения.
Кислота соляная по ГОСТ 3118-77 или ГОСТ 14261-77.
Кислота серная по ГОСТ 4204-77 или ГОСТ 14262-78.
Калия гидрооксид по ГОСТ 9286-82 или натрия гидрооксид по ГОСТ 4328-77.
Калий марганцовокислый по ГОСТ 20490-75, раствор с массовой концентрацией 40 г/дм 3 в растворе гидрооксида калия с массовой концентрацией 400 г/дм 3 .
Кальций хлористый по ТУ 6-09-4711-81.
Известь натронная или натронный асбест (аскарит).
Магний хлорнокислый безводный (ангидрон) Mg (ClO 4 ) 2 .
Крахмал растворимый по ГОСТ 10163-76.
Раствор с массовой концентрацией 0,5 г/дм 3 (применяют при титровании раствором смеси йодноватокислого и йодистого калия): 0,5 г растворимого крахмала растирают в фарфоровой ступке с 50 см 3 воды и вливают суспензию тонкой струей в 950 см 3 кипящей воды. К полученному раствору приливают 15 см 3 соляной кислоты, охлаждают и приливают небольшими порциями при перемешивании раствор йодид-йодата калия до получения слабо-голубой окраски раствора.
Раствор с массовой концентрацией 1 г/дм 3 (применяют при титровании раствором йода); 1 г растворимого крахмала растирают в фарфоровой ступке с 50 см 3 воды и вливают суспензию тонкой струей в 950 см 3 кипящей воды, прибавляют две капли соляной кислоты и кипятят раствор 5 мин, охлаждают и приливают небольшими порциями при перемешивании раствор йода, до получения слабо-голубой окраски раствора.
Калий йодноватокислый по ГОСТ 4202-75;
Калий йодистый по ГОСТ 4232-74.
Стандартный раствор йодноватокислого калия; 0,0862 г йодноватокислого калия, 17,0 г йодистого калия и 0,4 г гидрооксида калия растворяют в воде и доводят объем раствора до 1 дм 3 . Раствор хранят в склянке из темного стекла. При определении массовой доли серы менее 0,01 % необходимо исходный раствор йодноватокислого калия разбавить в соотношении 1:4 или 1:6.
Йод кристаллический по ГОСТ 4159-79 стандартный раствор; 1,9845 г йода растворяют с 15 г йодистого калия в 60 см 3 воды в колбе с пришлифованной пробкой. После полного растворения йода раствор переливают в склянку из темного стекла, разбавляют водой до объема 5 дм 3 и хорошо перемешивают.
Массовую концентрацию растворов йодноватокислого калия или йода устанавливают по стандартным образцам с известной массовой долей серы и химическим составом, близким к составу анализируемой пробы. Сжигание навесок стандартных образцов проводят в тех же условиях, что и анализ. Массовую концентрацию (Т ), выраженную в граммах серы на 1 см 3 раствора, вычисляют по формуле
,
где С со - массовая доля серы в стандартном образце, %;
m - масса навески стандартного образца, г;
V - объем раствора йодноватокислого калия или йода, израсходованный на титрование раствора стандартного образца, см 3 ;
V 1 - объем раствора йодноватокислого калия или йода, израсходованный на титрование раствора контрольной пробы, см 3 .
Плавни: олово по ГОСТ 860-75 или медь по ГОСТ 546 -79 в виде стружки, а также оксиды этих металлов, предварительно проверенные в условиях анализа на содержание серы. Допускается применять другие плавни. Все плавни должны быть проверены на содержание серы, которое не должно превышать величины допускаемых расхождений для соответствующего значения массовой доли серы, приведенных в табл. .
Марганец диоксид по ГОСТ 4470-79,
Ацетон по ГОСТ 2603-79.
(Измененная редакция, Изм. № 1).
2.3. Подготовка к анализу
Перед началом работы нагревают печь до требуемой температуры и проверяют установку на герметичность.
Полноту выжигания серы из фарфоровой трубки и лодочки определяют следующим образом: при достижении в печи температуры 1250-1350 °С трубку закрывают с обеих сторон пробками, наливают в оба сосуда по 110-120 см 3 крахмального раствора слабо-голубой окраски, открыв кран, пропускают ток кислорода со скоростью 2,5 дм 3 /мин.
Обесцвечивание раствора в поглотительном сосуде при пропускании кислорода в течение нескольких минут свидетельствует о выделении из трубки восстановительных газообразных веществ, реагирующих с йодом. Не прекращая подачи кислорода, приливают к поглотительному раствору стандартный раствор йода или смеси йодноватокислого и йодистого калия до тех пор, пока интенсивность окраски растворов в обоих сосудах не станет одинаковой. Для проверки правильности работы установки сжигают 2-3 навески стандартного образца стали или чугуна в присутствии плавня, как указано в п. . Затем сжигают навеску плавня для установления поправки контрольного опыта. Перед началом работы, а также после замены фарфоровых трубок, сжигают две-три произвольных навески металла.
Навеску стали (чугуна) при необходимости, предварительно промытую эфиром, этиловым спиртом или ацетоном и высушенную массой 0,5-1,0 г помещают в лодочку, равномерно распределяя по дну и покрывая слоем плавня в количестве 0,5-1,0 г. При анализе углеродистых сталей допускается проводить сжигание без плавня. Лодочку с пробой и плавнем при помощи крючка помещают в наиболее нагретую часть фарфоровой трубки и быстро закрывают трубку резиновой пробкой или затвором, в которые вставлена стеклянная или латунная трубка для подвода кислорода. Сжигают навеску пробы при температуре 1250-1350 °С. Скорость пропускания кислорода составляет 2,5 дм 3 /мин.
(Измененная редакция, Изм. № 1).
В процессе горения навески наблюдают за изменением окраски жидкости в поглотительном сосуде, где происходит поглощение оксидов серы. Во время сжигания окраска раствора в поглотительном сосуде должна быть все время близкой к окраске раствора сравнения. Для этого к раствору в поглотительном сосуде по мере уменьшения интенсивности окраски добавляют раствор йодид-йодата калия или йода до получения одинаковой интенсивности окраски в обоих сосудах. Титрование считают законченным, когда интенсивность окраски растворов в обоих сосудах станет одинаковой. Для проверки полноты сгорания навески кислород продолжают подавать еще в течение 1 мин. Если интенсивность окраски раствора не уменьшится, определение считают законченным, если уменьшится - титрование продолжают. После сжигания пробы лодочку вынимают крючком из печи. Расплавленные окислы должны иметь вид плотной, однородной массы, расположенной по всему дну лодочки. В противном случае следует взять новую навеску и повторить сжигание. Поглотительный раствор сливают из сосуда и промывают сосуд водой.
Примерно после 20 сжиганий трубку, по которой газы подводятся в поглотительный сосуд, а также трубки для сжигания следует очистить от оксидов железа ершом из мягкой проволоки.
Не допускается пользоваться зашлакованными трубками, так как это может привести к получению заниженных результатов. Завышенные результаты могут быть получены при недостаточном предварительном прокаливании трубки и лодочки, а также при обгорании пробок.
2.5. Обработка результатов
2.5.1. Массовую долю серы (X ) в процентах вычисляют по формуле
,
где V - объем раствора йодноватокислого калия или йода, израсходованный на титрование раствора анализируемого образца, см 3 ;
V 1 - объем раствора йодноватокислого калия или йода, израсходованный на титрование раствора контрольного опыта, см 3 ;
Т - массовая концентрация раствора йодноватокислого калия или йода, г/см 3 серы;
m - масса навески анализируемого образца, г.
2.6. Нормы точности и нормативы контроля точности определения массовой доли серы для стали приведены табл. , для чугуна - табл. .
Таблица 1
|
D , % |
Допускаемые расхождения, % |
||||
|
двух средних результатов анализа, выполненных в различных условиях d к |
d 2 |
d 3 |
d |
||
|
От 0,002 до 0,005 включ. |
0,0012 |
0,0015 |
0,0013 |
0,0015 |
0,0008 |
|
Св. 0,005 » 0,010 » |
0,0016 |
0,0020 |
0,0017 |
0,0020 |
0,0010 |
|
» 0,01 » 0,02 » |
0,0024 |
0,0030 |
0,0025 |
0,0030 |
0,0016 |
|
» 0,02 » 0,05 » |
0,004 |
0,005 |
0,004 |
0,005 |
0,003 |
|
» 0,05 » 0,10 » |
0,006 |
0,008 |
0,007 |
0,008 |
0,004 |
|
» 0,10 » 0,20 » |
0,010 |
0,012 |
0,010 |
0,012 |
0,006 |
|
» 0,20 » 0,40 » |
0,016 |
0,020 |
0,017 |
0,020 |
0,010 |
Таблица 2
|
Погрешность результатов анализа D , % |
Допускаемые расхождения, % |
||||
|
двух средних результатов анализа, выполненных в различных условиях d к |
двух параллельных определений d 2 |
трех параллельных определений d 3 |
результатов анализа стандартного образца от аттестованного значения d |
||
|
От 0,002 до 0,005 включ. |
0,0012 |
0,0015 |
0,0013 |
0,0015 |
0,0008 |
|
Св. 0,005 » 0,010 » |
0,0016 |
0,0020 |
0,0017 |
0,0020 |
0,0010 |
|
» 0,01 » 0,02 » |
0,004 |
0,005 |
0,004 |
0,005 |
0,003 |
|
» 0,02 » 0,05 » |
0,006 |
0,008 |
0,007 |
0,008 |
0,004 |
|
» 0,05 » 0,10 » |
0,008 |
0,010 |
0,008 |
0,010 |
0,005 |
|
» 0,10 » 0,20 » |
0,016 |
0,020 |
0,017 |
0,020 |
0,010 |
|
» 0,20 » 0,40 » |
0,024 |
0,030 |
0,025 |
0,030 |
0,015 |
(Измененная редакция, Изм. № 1).
3.1. Сущность метода
Метод основан на сжигании навески пробы в токе кислорода при температуре 1250-1350 °С, поглощении образовавшегося двуоксида серы поглотительным раствором с определенным начальным значением рН и последующем измерении на установке для кулонометрического титрования, необходимого для восстановления исходного значения рН количества электричества, которое пропорционально содержанию серы в навеске пробы.
Кулонометрическая установка любого типа со всеми принадлежностями (кулонометр, поглотительные сосуды, рН-метр, корректор массы), обеспечивающая точность проведения анализа, указанную в таблице.
Печь трубчатая горизонтальная с силитовыми нагревателями, обеспечивающими температуру нагрева 1250-1350 °С.
Баллон с кислородом или кислородопровод.
Трубки огнеупорные муллитокремнеземистые по нормативно-технической документации длиной 600-800 мм, с внутренним диаметром 20-22 мм.
Лодочки фарфоровые по ГОСТ 9147-80.
Электропечь типа СНОЛ по нормативно-технической документации, обеспечивающая температуру нагрева не ниже 1000 °С.
Перед применением лодочку прокаливают в токе кислорода при рабочей температуре и хранят ее в эксикаторе, шлиф крышки которого не должен покрываться смазывающими веществами.
Поглотительный и вспомогательный растворы готовят в соответствии с типом применяемой кулонометрической установки.
Плавни: пятиокись ванадия по нормативно-технической документации;
медь по ГОСТ 546 -79, олово по ГОСТ 860-75, железо карбонильное радиотехническое по ГОСТ 13610-79 или железо карбонильное ос.ч. Допускается применять другие плавни. Массовая доля серы в плавне не должна превышать величины абсолютных допускаемых расхождений для соответствующих диапазонов концентраций, приведенных в таблице.
Спирт этиловый ректификованный технический по ГОСТ 18300-87.
Эфир этиловый по ГОСТ 22300-76.
Ацетон по ГОСТ 2603-79.
(Измененная редакция, Изм. № 1).
3.3. Проведение анализа
Прибор подготавливают к работе в соответствии с инструкцией. Для удаления следов серы из установки перед началом анализа через установку пропускают ток кислорода и прокаливают трубку. Пропускание кислорода и прокаливание трубки проводят до получения минимального постоянного показания прибора.
