Сталь углеродистая и чугун нелегированный. Методы определения серы

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 %.

1. ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ

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

Таблица 2

(Измененная редакция, Изм. № 1).

3. КУЛОНОМЕТРИЧЕСКИЙ МЕТОД

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.

Все документы, представленные в каталоге, не являются их официальным изданием и предназначены исключительно для ознакомительных целей. Электронные копии этих документов могут распространяться без всяких ограничений. Вы можете размещать информацию с этого сайта на любом другом сайте.

СТАЛЬ УГЛЕРОДИСТАЯ
И ЧУГУН НЕЛЕГИРОВАННЫЙ

Методы определения общего углерода и графита

ГОСТ 22536.1-88
(СТ СЭВ 5284-85)

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 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

Установка для газообъемного определения углерода (см. ), состоящая из баллона с кислородом или кислородопровода, снабженного редукционным вентилем для пуска и регулирования тока кислорода 1 ; промывной склянки, содержащей раствор марганцевокислого калия с массовой концентрацией 40 г/дм 3 в растворе гидроксида калия (натрия) с массовой концентрацией 400 г/дм 3 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 2 + О 2) 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 3 . 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 3 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.

Индикатор метиловый оранжевый, водный раствор с массовой концентрацией 1 г/дм 3 .

Кальций хлористый.

Известь натронная или натронный асбест (аскарит).

Магний хлорнокислый безводный (ангидрон), Mg (ClO 4 ) 2 .

Гидроперит.

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 3 или раствор хлористого натрия с массовой концентрацией 260 г/дм 3 , 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. или .

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.

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.

Эфир этиловый по ГОСТ 22300-76.

Ацетон по ГОСТ 2603-79.

Поглотительный и вспомогательный растворы готовятся в соответствии с типом применяемой кулонометрической установки.

Плавни: медь по ГОСТ 546-79, олово по ГОСТ 860-75, железо карбонильное радиотехническое по ГОСТ 13610-79 или оксиды этих металлов. Допускается применение других плавней. Плавни должны быть проверены на содержание углерода. Массовая доля углерода в плавне не должна превышать величины допускаемых расхождений для соответствующего значения массовой доли углерода, приведенных в табл. и .

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. и . Метод применяют при разногласиях в оценке качества углеродистой стали и нелегированного чугуна.

4. МЕТОД ИНФРАКРАСНОЙ СПЕКТРОСКОПИИ

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. и .

5. МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ ГРАФИТА

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 пп. , 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.

Кислота азотная по ГОСТ 4461-77, разбавленная 1:1.

Кислота фтористоводородная по ГОСТ 10484-78.

Индикатор дифениламин по ГОСТ 5825-70: 1 г дифениламина растворяют в 100 см 3 серной кислоты по ГОСТ 4204-77 или в 100 см 3 ортофосфорной кислоты по 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. ) помещают в стакан вместимостью 200-250 см 3 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

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

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.

Результат, удовлетворяющий перечисленным требованиям, принимают за окончательный».

(Измененная редакция, Изм. № 1).

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ДАННЫЕ

МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ

Дата введения 01.01.90

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

воспроизведенное в стандартном образце значение массовой доли углерода не должно отличаться от аттестованного более чем на допускаемое (при доверительной вероятности Р = 0,85) значение δ, приведенное в табл. или .

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 Р = 0,95) значения d k , приведенного в табл. , .

Таблица 1

Таблица 2

МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ

СТАЛЬ УГЛЕРОДИСТАЯ
И ЧУГУН НЕЛЕГИРОВАННЫЙ

МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ
ОБЩЕГО УГЛЕРОДА И ГРАФИТА

Дата введения 01.01.90

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 .

1.2. Погрешность результата анализа (при доверительной вероятности 0,95) не превышает предела Δ, приведенного в табл. 1 и 2, при выполнении следующих условий:

расхождение результатов двух (трех) параллельных измерений не должно превышать (при доверительной вероятности Р = 0,95) значения d 2 (d 3), 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 Р = 0,85) значение δ, 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 Р = 0,95) значения d k , приведенного в табл. 1, 2.

Таблица 1

Таблица 2

2. ГАЗООБЪЕМНЫЙ МЕТОД

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 3 в растворе гидроксида калия (натрия) с массовой концентрацией 400 г/дм 3 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 °C 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 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 (СO 2 + O 2) 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 3 . 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 °C 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 3 для переведения газовой смеси из газоизмерительной бюретки в поглотитель. Уравнительную склянку заполняют затворной жидкостью.

Муфельная печь типа СНОЛ по НТД или любого другого типа, обеспечивающая температуру нагрева не ниже 900 °С. Фарфоровые лодочки предварительно прокаливают при температуре не ниже 900 °C 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.

Индикатор метиловый оранжевый, водный раствор с массовой концентрацией 1 г/дм 3 .

Кальций хлористый.

Известь натронная или натронный асбест (аскарит).

Магний хлорнокислый безводный (ангидрон), Mg (СlO 4) 2 .

Гидроперит.

Спирт этиловый ректификованный по ГОСТ 18300 .

Затворная жидкость: раствор серной кислоты с массовой концентрацией 20 г/дм 3 или раствор хлористого натрия с массовой концентрацией 260 г/дм 3 , подкисленный 2 - 3 каплями серной кислоты. В обоих случаях растворы содержат по 2 - 3 капли раствора метилового оранжевого.

Трубки фарфоровые или огнеупорные муллитокремнеземистые по НТД, длиной 600 - 800 мм, внутренним диаметром 20 - 22 мм.

Муфельная печь типа СНОЛ по НТД или любого другого типа, обеспечивающая температуру нагрева не ниже 900 °С. Лодочки фарфоровые предварительно прокаливают при температуре не ниже 900 °C 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.

Свинец гранулированный по НТД.

Гидроперит по НТД.

Спирт этиловый ректификованный технический по ГОСТ 18300 .

Поглотительный и вспомогательный растворы готовят в соответствии с типом применяемой кулонометрической установки.

Индикатор дифениламин по ТУ 6-09-5467: 1 г дифениламина растворяют в 100 см 3 серной кислоты по ГОСТ 4204 или в 100 см 3 ортофосфорной кислоты по ГОСТ 6552 .

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 3 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

Если выпадает значительный осадок кремниевой кислоты, прибавляют 1 - 2 см 3 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 3 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 °C 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 (Х 2) в процентах при определении его газообъемным методом вычисляют по формуле

где А и А 1 - показания шкалы эвдиометра после поглощения углекислого газа при сжигании навесок анализируемого образца и контрольного опыта соответственно;

K - поправочный коэффициент на температуру и давление;

m - масса навески, г.

Массовая доля графита (Х 3) 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

Х 3 = (А - А 1) · 2,

при навеске массой 1,0 г массовую долю углерода вычисляют по формуле

где А и А 1 - 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.

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ДАННЫЕ

1. РАЗРАБОТАН И ВНЕСЕН Министерством черной металлургии СССР

2. УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 25.08.88 № 3018

3. Стандарт соответствует СТ СЭВ 5284-85 в части стали углеродистой и чугуна нелегированного

5. ССЫЛОЧНЫЕ НОРМАТИВНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ДОКУМЕНТЫ

6. Ограничение срока действия снято по протоколу № 4-93 Межгосударственного совета по стандартизации, метрологии и сертификации (ИУС 4-94)

7. ПЕРЕИЗДАНИЕ. Май 2006 г.