Никель и низколегированные сплавы никеля. Метод определения кислорода

ГОСТ 22598-93

Группа В59

МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ

НИКЕЛЬ И НИЗКОЛЕГИРОВАННЫЕ СПЛАВЫ НИКЕЛЯ

Метод определения кислорода

Nickel and low nickel base alloys. Method of determination of oxygen

ОКСТУ 1709

Дата введения 1995-01-01

Предисловие

1 РАЗРАБОТАН Госстандартом России

ВНЕСЕН Техническим секретариатом Межгосударственного Совета по стандартизации, метрологии и сертификации

2 ПРИНЯТ Межгосударственным Советом по стандартизации, метрологии и сертификации 21 октября 1993 г.

За принятие проголосовали:

3 ВВЕДЕН ВЗАМЕН ГОСТ 22598-77
 

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ДАННЫЕ

ССЫЛОЧНЫЕ НОРМАТИВНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ДОКУМЕНТЫ

Настоящий стандарт устанавливает порядок определения кислорода методом восстановительного плавления в никеле и низколегированных сплавах никеля по ГОСТ 492* и ГОСТ 19241 в интервале массовых долей от 0,0005 до 0,30%.
_______________
* На территории Российской Федерации действует ГОСТ 492-2006 . - Примечание изготовителя базы данных.

Метод основан на реакции взаимодействия растворенного и связанного кислорода с углеродом графитового тигля при высокой температуре. Кислород из расплавленного образца выделяется в газовую фазу в виде окиси углерода. Окись углерода поступает в анализатор, обеспечивающий количественный анализ экстрагированного газа.

Метод восстановительного плавления имеет два варианта: восстановительное плавление в вакууме (метод вакуум-плавления) и восстановительное плавление в токе инертного газа (в газе-носителе).
 

1. ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ

1. ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ

Общие требования к методу анализа - по ГОСТ 25086.
 

2. АППАРАТУРА, МАТЕРИАЛЫ И РЕАКТИВЫ

2.1. Приборы и установки, основанные на методе восстановительного плавления в вакууме:

С-911М1; С-1403М1 конструкции Гиредмет и их модификации.

Экспресс-анализаторы кислорода, основанные на методе восстановительного плавления в токе нейтрального газа-носителя: RO-16; RO-116; RO-316; АК-7516 и их модификации.

Аппаратура должна пройти метрологическую аттестацию в соответствии с ГОСТ 8.326*.
_______________
* На территории Российской Федерации действуют ПР 50.2.009-94. - Примечание изготовителя базы данных.

Примечание: Допускается применение установок иной конструкции с аналогичными метрологическими характеристиками.
 

2.2. Для подготовки образцов к анализу и проведения анализа используются следующие материалы и реактивы:

кислота азотная по ГОСТ 4461;

кислота уксусная по ГОСТ 61;

кислота соляная по ГОСТ 3118;

спирт этиловый ректификованный технический по ГОСТ 18300;

вода дистиллированная по ГОСТ 6709;

прутки никелевые по ГОСТ 13083;

прутки медные по ГОСТ 10988;

стандартные образцы состава металлов по ГОСТ 8.315*;
_______________
* На территории Российской Федерации действует ГОСТ 8.315-97, здесь и далее по тексту. - Примечание изготовителя базы данных.

напильники по ГОСТ 1465.

2.3. Перечень материалов и реактивов, требующихся для эксплуатации конкретных марок аппаратуры, приводятся в соответствующих производственных конструкциях.
 

3. ПОДГОТОВКА К АНАЛИЗУ

3.1. Подготовка образцов

3.1.1. Образцы не должны иметь трещин, заусенцев, раковин.

3.1.2. Масса образцов определяется в зависимости от массовой доли кислорода по табл.1.
 

Таблица 1

3.1.3. Поверхность компактных образцов подвергают механической зачистке (напильником с тонкой насечкой или резцом из быстрорежущей стали на токарном станке), промывают в спирте и высушивают на воздухе.

3.1.4. Образцы с массовой долей кислорода менее 0,003%, а также образцы сложной конфигурации или толщиной (диаметром) менее 3 мм независимо от массовой доли в них кислорода дополнительно подвергают травлению в свежеприготовленном растворе травителя, состоящем из 700 частей ледяной уксусной кислоты, 300 частей азотной кислоты и 5 частей соляной кислоты. Условия травления: свежеприготовленный раствор подогревают до 70-80 °С, погружают в него образец и травят в течение 40 с. Затем образец промывают в проточной и дистиллированной воде и спирте. Допускается травить образцы одной партии металла одновременно в одном объеме травителя. После травления образец должен иметь светлую блестящую поверхность без пятен.

3.1.5. Массу подготовленных для анализа образцов определяют с погрешностью не более 0,01 г.

3.1.6. Не допускается подготовленные для анализа образцы хранить на воздухе более 2 ч.

3.2. Подготовка установок к проведению анализов, производится в соответствии с техническим описанием и инструкцией по их эксплуатации.

3.2.1. Подготовка к анализу установок, основанных на методе восстановительного плавления в вакууме, включает:

проверку прибора на герметичность и проведение дегазации тигля при 2000-2100 °С в течение 1,5-2 ч. Конец дегазации характеризуется значением поправки контрольного опыта, которая не должна превышать 3,5 мкг окиси углерода за 3 мин экстракции при температуре 1600 °С;

формирование в тигле ванны из расплавленного металла, в которой будет происходить анализ образцов.

Для анализа чистого никеля в тигель загружают 2-3 г никеля и дегазируют 4-5 мин при температуре 1600 °C, после чего проводят контрольный опыт и измеряют величину поправки, которая за 3 мин экстракции при температуре 1600 °С не должна превышать 3,5 мкг окиси углерода.

Для анализа низколегированных никелевых сплавов используют медно-никелевую ванну. Порядок ее формирования следующий: снижают температуру до 1100 °С, загружают в тигель сначала 3-4 г меди, а затем 2-3 г никеля, постепенно в течение 10-15 мин повышают температуру до 1700-1750 °С и дегазируют расплав в течение 10-15 мин, после чего проводят контрольный опыт и измеряют величину поправки, которая не должна превышать 4,5 мкг окиси углерода за 3 мин экстракции при температуре 1700-1750 °С.

Примечание. В качестве ванны следует использовать никель и медь с массовой долей кислорода не более 0,005%.
 

3.2.2. Подготовка к анализу установок, основанных на методе восстановительного плавления в токе нейтрального газа-носителя, включает:

проведение подряд не менее двух контрольных опытов с последовательно сменяемыми тиглями-капсулами и определение разности между наибольшей и наименьшей величинами полученных при этом поправок контрольного опыта. Прибор считается готовым к анализу, если эта разность составляет не более 2 мкг кислорода. В этом случае вычисляется средняя величина поправки контрольного опыта и вводится в запоминающее устройство прибора;

проведение калибровки измерительной ячейки прибора либо по напускам известных количеств калибровочных газов, либо по аттестованным по ГОСТ 8.315 стандартным образцам с известной массовой долей кислорода (того же порядка, что и в анализируемом образце).
 

4. ПРОВЕДЕНИЕ АНАЛИЗА

4.1. Образец через шлюз вводят в печное пространство, а затем в тигель, где происходит его плавление и взаимодействие кислорода расплава с углеродом. Экстрагированный газ транспортируется в измерительную часть установки. В зависимости от типа используемой аппаратуры транспортировка осуществляется с помощью вакуумного насоса или потока газа-носителя.

4.2. В установках, основанных на методе восстановительного плавления в вакууме, анализ никеля проводят в никелевой ванне при температуре 1600 °С, а низколегированных никелевых сплавов - в медно-никелевой ванне при температуре 1700-1750 °С. Предельное соотношение масс никеля и меди в расплаве должно составлять 1:1. Оно обеспечивается периодическим пополнением ванны кусочками меди. Продолжительность экстракции в обоих случаях составляет 3-5 мин.

4.3. В установках, основанных на методе восстановительного плавления в токе нейтрального газа-носителя, анализ проводится без применения ванны в одноразовом графитовом тигле-капсуле. Продолжительность экстракции варьируется автоматически в зависимости от массовой доли кислорода и составляет 20-30 с. Контрольный опыт выполняют через каждые 5-6 определений.
 

5. ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ

5.1. При использовании установок, основанных на методе восстановительного плавления в вакууме, как правило, производится прямое измерение количества экстрагированного газа в замкнутом объеме по уравнению Клапейрона-Менделеева

, (1)

где - массовая доля кислорода, %;

- давление окиси углерода, выделившейся из образца, мм рт. ст;

- аналитический объем, см;

- температура помещения, °С;

- масса анализируемого образца, г;

0,026 - значение постоянных величин, входящих в уравнение Клапейрона-Менделеева.

5.2. При использовании современных экспресс-анализаторов кислорода, основанных на плавлении в токе нейтрального газа-носителя, результаты анализа высвечиваются на табло цифрового вольтметра или печатаются на бумажной ленте в частях на миллион (1 ппм=1·10% по массе). При этом масса образца учитывается автоматически.

5.3. За результат анализа принимают среднее арифметическое результатов двух единичных параллельных определений , если абсолютная величина разности между ними не превышает допускаемых значений , вычисляемых для доверительной вероятности 0,95 из уравнения

(2)

где - показатель сходимости.

5.4. Абсолютная величина разности результатов анализа одной и той же пробы не должна превышать допускаемого расхождения, вычисляемого из уравнения

(3)

где - показатель воспроизводимости.

5.5. Контроль точности результатов анализа должен соответствовать ГОСТ 25086. Контроль точности проводится путем анализа стандартных образцов состава никеля по ГОСТ 8.315 - по двум параллельным определениям. Результаты анализа считаются точными, если абсолютная величина разности результатов параллельных определений кислорода в стандартном образце не превышает рассчитанной по уравнению (2) величины показателя сходимости , а разность между воспроизведенной и аттестованной массовой долей кислорода в стандартном образце не превышает 0,71, где - показатель воспроизводимости, определяемый по уравнению (3).