ГОСТ 22720.3-77
Редкие металлы и сплавы на их основе. Метод определения углерода

УДК 669.8S/.86 : 546.26.06 : «06.354    Группа    В59

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

РЕДКИЕ МЕТАЛЛЫ И СПЛАВЫ НА ИХ ОСНОВЕ Метод определения углерода

Rare metals and their alloys.

Method for the determination ot carbon

Постановлением Государственного комитета стандартов Совета Министров СССР от 29 сентября 1977 г. № 2341 срок введения установлен

с 01.01.79

Проверен в 1983 г. Постановлением Госстандарта от 27.07.83 № 3511 срок действия продлен

до 01.01.89

Несоблюдение стандарта преследуется по закону

Настоящий стандарт распространяется на ниобий, тантал, вольфрам, цирконий, гафний, ванадий, редкоземельные металлы, их сплавы и устанавливает метод сожжения пробы в токе кислорода с кулонометрическим окончанием (при определении массовой доли углерода от 0,005 до 0,2%) и с газообъемным окончанием (при определении массовой доли углерода от 0,02% и выше) для определения углерода.

Метод основан на сжигании анализируемого образца в токе кислорода. При этом содержащийся в пробе углерод окисляется до двуокиси углерода, количество которой определяют кулонометрическим или газообъемным способом. В случае кулонометрического окончания измеряют количество электричества, затраченного на генерирование реактива, вступающего в реакцию с двуокисью углерода. Газообъемное окончание основано на поглощении двуокиси углерода раствором едкого калия и установлении (по разности) ее объема с помощью газоизмерительной бюретки-эвдиометра.

1. ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ

1.1. Общие требования к методу анализа—по ГОСТ 22720.0-77.

Издание официальное    Перепечатка    воспрещена

Переиздание. Ноябрь 1983 г.

Стр. 2 ГОСТ 22720.3-77

2. АППАРАТУРА, РЕАКТИВЫ И РАСТВОРЫ

Установка с кулонометрическим датчиком для определения углерода (черт. 1).

1—поглотительный раствор; 2—электролитическая ячейка; 3—электрод сравнения; 4— стеклянный электрод; 5—трубчатая печь; 6—рН-мстр; 7—регулятор; 8— источник постоянного тока; 2—катод; 10—интегратор;    анод;    12—полупрони цаемая мембрана; УЗ—вспомогательнин раствор Черт. 1

Установка для определения углерода с газообъемным окончанием для определения углерода изображена на черт. 2. Установка состоит из следующих элементов: кислородного баллона с редуктором 1; промывной склянки 2 с 30%-ным раствором едкого кали, содержащим 5%-ный марганцовокислый калий; склянки 3 с концентрированной серной кислотой; U-образной трубки 4 с натронной известью и хлористым кальцием; горизонтальной электрической трубчатой печи 6 длиной около 250 мм с силитовыми стержнями, обеспечивающей нагрев до 1300°С, снабженной терморегулятором 8 и термопарой (платино-платинородиевой) с гальванометром 7; фарфоровой трубки 5 диаметром 18—20 мм. Длина трубки зависит от размера печи, концы ее должны выступать из печи не менее чем на 170 мм с каждой стороны, перед применением трубку прокаливают по всей длине при 1000—1300°С; U-образной трубки 9, наполненной стеклянной ватой для улавливания твердых ча-

44

ГОСТ 22720.3-77 Стр. 3

стиц, увлекаемых из трубки током кислорода; газоанализатора ГОУ-1 по ГОСТ 10713-75, состоящего из змеевикового холодильника 10 для охлаждения поступающей в газоизмерительную бюретку смеси газов (CQ2 + O2); трехходового крана 11, через который газовая смесь из печи и холодильника поступает в газоизмерительную бюретку; газоизмерительной бюретки-мнкроэвдиомет-ра 13 со шкалой от 0 до 0,25% углерода; термометра 12, предназначенного для измерения температуры газов; поглотителя 14 с ав-

п

Черт. 2

тематическим затвором (поплавком), наполненным 40%-ным раствором едкого кали, который следует менять каждые две-три недели; уравнительной склянки 15 для перекачивания газовой смеси из бюретки в поглотитель. Уравнительную склянку наполняют 16— 17%-ным раствором сернокислой меди плотностью 1,2 г/см³.

Барометр-анероид.

Кислород газообразный технический по ГОСТ 5583-78.

Лодочки фарфоровые длиной 70 мм, шириной 10 мм и высотой 10 мм, прокаленные в токе кислорода при 1000°С.

Крючок из жаростойкой стали длиной 700 мм.

Кальция окись по ГОСТ 8677-76, прокаленная при 1000°С и проверенная на содержание углерода.

Эфир этиловый.

Спирт этиловый ректификованный по ГОСТ 18300-72.

Кремния двуокись по ГОСТ 9428-73, прокаленная при 1000°С.

3. ПОДГОТОВКА К АНАЛИЗУ

3.1. Подготовка кулонометрического анализатора

45

Стр. 4 ГОСТ 22720.3-77

Печь для сжигания образцов нагревают до 1200°С, пропуская ток кислорода; включают и прогревают прибор АН-160 в течение 30—40 мин. Стабилизируют работу всех частей установки.

Проверку калибровки прибора АН-160 проводят с помощью стандартного образца, по составу и содержанию углерода сходному с анализируемыми образцами. После проверки работы установки по стандартному образцу приступают к сожжению анализируемых проб.

3.2. П о д г о т о в к а газообъемного анализатора

Собирают установку по схеме (см. черт. 2). После достижения температуры печи 1100—1200°С проверяют герметичность всей системы. Устанавливают скорость прохождения кислорода 3—5 пузырьков в 1 с. Правильность работы всей установки определяют по данным анализа стандартного образца. Например, С. О. № 304. Ниобий или С. О. № 284-а. Сталь.

Для проведения одного анализа берут три пробы в виде порошка или стружки, масса которых в зависимости от анализируемого материала указана в табл. 1.

Таблица 1

Анализируемый материал	Температура в печи, °С	Масса образца, г	Плавки
Ниобий н сплавы на
его основе Тантал и сплавы на	1200	0,5	Без плавней
его основе Редкоземельные металлы и сплавы на	1200	0,5	То же Для предотвращения вспышки навеску покрыва-
их основе	1000	0,5	ют тонким слоем двуокиси кремния в соотношении 1 : 1
Ванадий	1000	0,5	Без плавней
Вольфрам	1100	0,5	То же
Молибден	1100	0,5	Навеску в лодочке покрывают равномерным слоем окиси кальция в соотношении 1 : 5, которая соединяется с летучей трех-окисыо молибдена и образует нелетучее соединение . В связи с высокой экзо-
Цирконий, гафний	1100	0,5	термичностью реакции навеску в лодочке покрывают равномерным тонким слоем двуокиси кремния в соотношении 1 : 1

ГОСТ 22720.3-77 Стр. 5

4. ПРОВЕДЕНИЕ АНАЛИЗА

Навеску анализируемого материала, предварительно промытую этиловым эфиром и высушенную, помещают в фарфоровую лодочку и в случае необходимости покрывают равномерным слоем плавня в соответствии с требованиями, указанными в табл. 1.

4.1.    Проведение анализа на установке с к у Лоно метрическим анализатором АН-160

Лодочку с навеской помещают в наиболее нагретую часть фарфоровой трубки для сжигания и закрывают затвор фарфоровой трубки. По мере поглощения углекислого газа раствором электролитической ячейки автоматически производится отсчет на цифровом табло прибора АН-160. Анализ считается законченным в том случае, когда цифровые показатели не изменяются в течение 1 мин или изменяются не более чем на величину поправки контрольного опыта, которая не должна превышать 3 ими. в минуту. Параллельно с анализом образца проводят контрольный опыт. Содержание углерода записывают по показанию цифрового табло с учетом величины поправки контрольного опыта.

4.2.    Проведение анализа на установке с газообъемным анализатором

Лодочку с навеской вводят при помощи крючка (со стороны подачи кислорода) в наиболее нагретую часть фарфоровой трубки, конец которой быстро закрывают резиновой пробкой. Другой конец трубки с помощью резинового шланга соединяют с аппаратом ГОУ-1 (см. черт. 2). В трубку пропускают ток кислорода со скоростью 3—5 пузырьков в секунду. Далее анализ производят, как указано в ГОСТ 2604.1-77.

5. ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ

5.1.    При определении углерода с кулонометрическим анализатором АН-160 результат выдается автоматически в процентах и фиксируется па световом табло.

При определении углерода с газообъемным анализатором ГОУ-1 массовую долю углерода (X) в процентах вычисляют по формуле

Х=А-К/т,

где А— показания шкалы эвдиометра;

К— поправочный коэффициент на атмосферное давление и температуру, который находят по таблицам, прилагаемым к прибору; т — масса образца, г.

5.2.    Абсолютные допускаемые расхождения между результатами двух параллельных определений с вероятностью Р = 0,95 не должны превышать значений, указанных в табл. 2. Для промежу-

47

точных значений массовых долей углерода допускаемые расхождения определяют линейной интерполяцией.

Таблица 2

Массовые доли углерода, % Абсолютные допускаемые расхождения, % Массовые доли углерода, % Абсолютные допускаемые расхождения, % 5-10-3 з-ю-3 ЫО'1 2-10-2 МО-2 5-10-3 2-1G-1 з-ю-2 СЛ О 1 t-a СЛ о 1 ю 2.0 з-ю-1

48

Изменение № 1 ГОСТ 22720.3-77 Редкие металлы и сплавы на нх основе. Мв-■'уод определения углерода

Утверждено и введено в действие Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 02.03.88 № 427

Дата введения 01.01.89

Под наименованием стандарта поставить код: ОК.СТУ 1709.

Раздел 2 после второго абзаца дополнить абзацами: «Экспресс-анализатор на углерод АН-7529, АН-7560 или другой марки.

Калий хлористый по ГОСТ 4234-77.

Калий железистосинеродистый 3-водный по ГОСТ 4207-75.

Натрий тетраборнокислый 10-водный по ГОСТ 4199-76.

Борная кислота по ГОСТ 9656-75.

Стронций хлористый 6-водный по ГОСТ 4140-74.

Меди окись порошок по ГОСТ 16539-79.

Аскарит»;

заменить ссылку: ГОСТ 18300-72 на ГОСТ 18300-87.

Пункт 3.1. Заменить слова: «прибор АН-160» на «анализатор на углерод»; исключить слова: «составу и».

Пункт 3.2. Таблицу 1 изложить в новой редакции:

Таблица 1

Анализируемый материал Температура в печи. С Масса образца, г Плавни Ниобий 1150-1250 0,5 Навеску в лодочке покрывают равномерным слоем окиси меди в соотношении 1:2 Сплавы на его основе 1200—1300 0,5 Тантал и сплавы на его основе 1200 0,5 Без плавней Редкоземельные металлы и сплавы на их основе 1000 0,5 Для предотвращения вспыш-ки навеску покрывают тонким слоем двуокиси кремния в соотношении 1:1 Ванадий 1000 0,5 Без плавней Вольфрам 1100 0,5 То же Молибден 1100 0,5 Навеску в лодочке покрывают равномерным слоем окиси кальция в соотношении 1:5, которая соединяется с летучей трехокисью молибдена и образует нелетучее соединение Цирконий, гафний 1100 0,5 В связи с высокой экзотер-мичностью реакции навеску б лодочке покрывают тонким слоем двуокиси кремния в соотношении 1:1

Пункт 4.1. Наименование. Исключить обозначение: АН-160; первый абзац. Заменить слова: «прибор АН-160» на «анализатор на углерод». Пункт 5.1. Первый абзац после обозначения АН-160 дополнить обозначениями: АН-7529, АН-7560.

(ИУС Mb 5 1988 г.)