НАЦІОНАЛЬНИЙ СТАНДАРТ УКРАЇНИ
СТАЛЬ ВУГЛЕЦЕВА
І ЧАВУН НЕЛЕГОВАНИЙ
Методи визначення фосфору
Київ
ДП «УкрНДНЦ»
2016ПЕРЕДМОВА
РОЗРОБЛЕНО: Технічний комітет стандартизації «Стандартизація методів визначення хімічного складу матеріалів металургійного виробництва» (ТК 3), Державне підприємство «Український науково-технічний центр металургійної промисловості «Енергосталь»
РОЗРОБНИКИ: Г. Гриценко, канд. хім. наук; Г. Душенко; В. Мантула; С. Спіріна, канд. хім. наук (науковий керівник); О. Сніжко; Д. Сталінський, д-р техн, наук
ПРИЙНЯТО ТА НАДАНО ЧИННОСТІ: наказ ДП «УкрНДНЦ» від 22 червня 2015 р. № 61 з 2016-01-01
З УВЕДЕНО ВПЕРШЕ (зі-скасуванням в Україні ГОСТ 22536.3-88
)ЗМІСТ
с.
Сфера застосування 1
Нормативні посилання 1
Загальні вимоги 2
Фотометричний метод визначення масової частки фосфору від 0,005 % до 0,25 % З
Титриметричний метод визначення масової частки фосфору від 0,02 % до 2,5 % 7
Норми точності 9
Вимоги до кваліфікації оператора 10
Вимоги щодо безпеки 10ДСТУ 7752:2015
НАЦІОНАЛЬНИЙ СТАНДАРТ УКРАЇНИ
СТАЛЬ ВУГЛЕЦЕВА І ЧАВУН НЕЛЕГОВАНИЙ
Методи визначення фосфору
СТАЛЬ УГЛЕРОДИСТАЯ И ЧУГУН НЕЛЕГИРОВАННЫЙ
Методы определения фосфора
CARBON STEEL AND UNALLOYED CAST IRON
Methods for determination of phosphorus
Чинний від 2016-01-01
СФЕРА ЗАСТОСУВАННЯ
Цей стандарт установлює методи визначення масової частки фосфору в сталі вуглецевій та чавуні нелегованому: фотометричний (від 0,005 % до 0,25 %) і титриметричний (від 0,02 % до 2,5 %).
НОРМАТИВНІ ПОСИЛАННЯ
У цьому стандарті є посилання на такі нормативні документи:
ДСТУ 4221:2003 Спирт етиловий ректифікований. Технічні умови
ДСТУ 7237:2011 Система стандартів безпеки праці. Електробезпека. Загальні вимоги та номенклатура видів захисту
ДСТУ 7749:2015 Сталь вуглецева і чавун нелегований. Загальні вимоги до методів аналізу
ГОСТ 12.1.004-91 ССБТ. Пожарная безопасность. Общие требования (ССБП. Пожежна безпека. Загальні вимоги)
ГОСТ 12.1.007-76 ССБТ. Вредные вещества. Классификация и общие требования безопасности (ССБП. Шкідливі речовини. Класифікація і загальні вимоги щодо безпеки)
ГОСТ 12.1.010-76 ССБТ. Взрывоопасность. Общие требования (ССБП. Вибухонебезпека. Загальні вимоги)
ГОСТ 83-79 Реактивы. Натрий углекислый. Технические условия (Реактиви. Натрій вуглекислий. Технічні умови)
ГОСТ 195-77 Реактивы. Натрий сернистокислый. Технические условия (Реактиви. Натрій сірчистокислий. Технічні умови)
ГОСТ 3118-77 Реактивы. Кислота соляная. Технические условия (Реактиви. Кислота соляна. Технічні умови)
ГОСТ 3760-79 Реактивы. Аммиак водный. Технические условия (Реактиви. Аміак водний. Технічні умови)
ГОСТ 3765-78 Реактивы. Аммоний молибденовокислый. Технические условия (Реактиви. Амоній молібденовокислий. Технічні умови)
ГОСТ 3773-72 Реактивы. Аммоний хлористый. Технические условия (Реактиви. Амонію хлорид. Технічні умови)
ГОСТ 4107-78 Реактивы. Бария гидроокись 8-водная. Технические условия (Реактиви. Барію гідроксид 8-водний. Технічні умови)
ГОСТ 4160-74 Реактивы. Калий бромистый. Технические условия (Реактиви. Калію бромід. Технічні умови)
ГОСТ 4165-78 Реактивы. Медь (II) сернокислая 5-водная. Технические условия (Реактиви. Мідь (II) сірчанокисла 5-водна. Технічні умови)
ГОСТ 4197-74 Реактивы. Натрий азотистокислый. Технические условия (Реактиви. Натрій азотистокислий. Технічні умови)
ГОСТ 4198-75 Реактивы. Калий фосфорнокислый однозамещенный. Технические условия (Реактиви. Калій фосфорнокислий однозаміщений. Технічні умови)
ГОСТ 4204-77 Реактивы. Кислота серная. Технические условия (Реактиви. Кислота сірчана. Технічні умови)
ГОСТ 4209-77 Реактивы. Магний хлористый 6-водный. Технические условия (Реактиви. Магнію хлорид 6-водний. Технічні умови)
ГОСТ 4217-77 Реактивы. Калий азотнокислый. Технические условия (Реактиви. Калій азотнокислий. Технічні умови)
ГОСТ 4328-77 Реактивы. Натрия гидроокись. Технические условия (Реактиви. Натрію гідроксид. Технічні умови)
ГОСТ 4461-77 Реактивы. Кислота азотная. Технические условия (Реактиви. Кислота азотна. Технічні умови)
ГОСТ 5456-79 Реактивы. Гидроксиламина гидрохлорид. Технические условия (Реактиви. Гідро- ксиламіну гідрохлорид. Технічні умови)
ГОСТ 6344-73 Реактивы. Тиомочевина. Технические условия (Реактиви. Тіосечовина. Технічні умови)
ГОСТ 6563-75 Изделия технические из благородных металлов и сплавов. Технические условия (Вироби технічні з благородних металів і сплавів. Технічні умови)
ГОСТ 7298-79 Реактивы. Гидроксиламин сернокислый. Технические условия (Реактиви. Гідроксилами сірчанокислий. Технічні умови)
ГОСТ 10484-78 Реактивы. Кислота фтористоводородная. Технические условия (Реактиви. Кислота фтористоводнева. Технічні умови)
ГОСТ 11125-84 Кислота азотная особой чистоты. Технические условия (Кислота азотна особливої чистоти. Технічні умови)
ГОСТ 13610-79 Железо карбонильное радиотехническое. Технические условия (Залізо карбонільне радіотехнічне. Технічні умови)
ГОСТ 14261-77 Кислота соляная особой чистоты. Технические условия (Кислота соляна особливої чистоти. Технічні умови)
ГОСТ 14262-78 Кислота серная особой чистоты. Технические условия (Кислота сірчана особливої чистоти. Технічні умови)
ГОСТ 18300-87 Спирт этиловый ректификованный технический. Технические условия (Спирт етиловий ректифікований технічний. Технічні умови)
ГОСТ 19275-73 Реактивы. Аммоний бромистый. Технические условия (Реактиви. Амонію бромід. Технічні умови)
ГОСТ 20490-75 Реактивы. Калий марганцовокислый. Технические условия (Реактиви. Калій марганцевокислий. Технічні умови)
ГОСТ 22180-76 Реактивы. Кислота щавелевая. Технические условия (Реактиви. Кислота щавлева. Технічні умови)
ГОСТ 27067-86 Реактивы. Аммоний роданистый. Технические условия (Реактиви. Амонію роданід. Технічні умови).
З ЗАГАЛЬНІ ВИМОГИ
Загальні вимоги до методів аналізу наведено в ДСТУ 7749.
Норми точності та нормативи контролю точності визначення масової частки фосфору наведено в розділі 6.4 ФОТОМЕТРИЧНИЙ МЕТОД ВИЗНАЧЕННЯ МАСОВОЇ ЧАСТКИ ФОСФОРУ ВІД 0,005 % ДО 0,25 %
Суть методу
Метод ґрунтується на реакції утворення жовтої фосфорномолібденової гетерополікислоти, відновленні її до синьої комплексної сполуки іонами двовалентного заліза у присутності гідроксиламіну, тіосечовиною у присутності сірчанокислої міді або аскорбіновою кислотою у присутності антимоніл- тартрату калію та подальшому вимірюванні світлопоглинання розчинів в інтервалі довжин хвиль від 680 нм до 900 нм, від 680 нм до 880 нм або від 830 нм до 920 нм відповідно.
Апаратура, реактиви та розчини
Спектрофотометр або фотоелектроколориметр — згідно з чинним нормативним документом.
Тигель платиновий — згідно з ГОСТ 6563.
Тигель скловуглецевий марки СУ-2000 — згідно з чинним нормативним документом.
Кислота азотна — згідно з ГОСТ 4461 або ГОСТ 11125, розведена 1:1, Т.10 і 5:95.
Кислота соляна — згідно з ГОСТ 3118 або ГОСТ 14261, розведена 1:1,1:3,1:20 та густиною 1,105 г/см3
Розчин соляної кислоти густиною 1,105 г/см3 готують так: 560 см3 соляної кислоти вміщують у мірну колбу місткістю 1 дм3, доводять водою до позначки і перемішують.
Кислота сірчана — згідно з ГОСТ 4204 або з ГОСТ 14262, розведена 1:4.
Кислота фтористоводнева — згідно з ГОСТ 10484.
Кислота хлорна, х. ч. або ч. д. а. — згідно з чинним нормативним документом.
Кислота аскорбінова фармакопейна — згідно з чинним нормативним документом, розчин масовою концентрацією 20 г/дм3. Розчин готують у день застосування.
Натрій вуглекислий — згідно з ГОСТ 83.
Натрій азотистокислий — згідно з ГОСТ 4197, розчин масовою концентрацією 50 г/дм3.
Калій марганцевокислий — згідно з ГОСТ 20490, розчин масовою концентрацією 40 г/дм3.
Калій фосфорнокислий однозаміщений — згідно з ГОСТ 4198.
Калію антимонілтартрат — згідно з чинним нормативним документом, розчин масовою концентрацією 3 г/дм3.
Галун залізоамонійний — згідно з чинним нормативним документом. Розчин масовою концентрацією 100 г/дм3 готують так: 100 г залізоамонійного галуну розчиняють нагріваючи у 150 см3 соляної кислоти, розведеної 1:10. Розчин охолоджують, фільтрують у мірну колбу місткістю 1 дм3, доводять водою до позначки і перемішують.
Аміак водний — згідно з ГОСТ 3760, розведений 1:1, 1:100.
Амонію бромід — згідно з ГОСТ 19275, розчин масовою концентрацією 100 г/дм3.
Амоній молібденовокислий 4-водний — згідно з ГОСТ 3765, перекристалізований. Розчин масовою концентрацією 50 г/дм3 готують так: 50 г молібденовокислого амонію розчиняють у 300 см3 води за температури 40 °С, розчин фільтрують у мірну колбу місткістю 1 дм3, доводять до позначки водою і перемішують.
Розчин треба зберігати у кварцовому або поліетиленовому посуді.
Для перекристалізації молібденовокислого амонію 250 г реактиву розчиняють у 400 см3 води, нагріваючи до температури від 70 °С до 80 °С. Отриманий розчин фільтрують на фільтр «синя стрічка», охолоджують до кімнатної температури, додають, безперервно перемішуючи, 300 см3 етилового спирту і дають осаду відстоятися протягом 1 год. Потім осад відфільтровують на фільтр «синя стрічка», вміщений у воронку Бюхнера, використуючи водоструминний насос. Осад промивають 2—3 рази етиловим спиртом і висушують на повітрі.
Гідроксиламіну гідрохлорид — згідно з ГОСТ 5456 або гідроксиламін сірчанокислий — згідно з ГОСТ 7298, розчин масовою концентрацією 200 г/дм3.
Тіосечовина — згідно з ГОСТ 6344, розчин масовою концентрацією 80 г/дм3.
Мідь (II) сірчанокисла 5-водна — згідно з ГОСТ 4165, розчин масовою концентрацією 10 г/дм3.
Натрій сірчистокислий піро — згідно з ГОСТ 195, розчин масовою концентрацією 100 г/дм3.
Залізо карбонільне радіотехнічне — згідно з ГОСТ 13610.
Спирт етиловий ректифікований технічний — згідно з ДСТУ 4221 або ГОСТ 18300.
Відновлювапьна суміш: 150 см3 розчину сірчанокислої міді змішують з 700 см3 розчину тіосечовини. Після відстоювання протягом 24 год суміш фільтрують на щільний фільтр і осад відкидають.Магнію хлорид 6-водний — згідно з ГОСТ 4209.
Амонію хлорид — згідно з ГОСТ 3773.
Папір індикаторний «конго».
Магнезіальна суміш: 50 гхлориду магнію і 100 гхлориду амонію розчиняють у 500 см3 води, додають невеликий надлишок аміаку і залишають розчин на 12 год, після чого відфільтровують осад на щільний фільтр. До фільтрату додають соляну кислоту, розведену 1:1, поки індикаторний папір «конго» не змінить колір на синій.
Реакційна суміш: 1,74 г молібденовокислого амонію розчиняють нагріваючи у 100 см3 води, додають 21 см3 сірчаної кислоти, охолоджують, доливають водою до 250 см3 і перемішують. Розчин суміші готують перед застосуванням.
Стандартний розчин фосфору: 0,4393 г однозаміщеного фосфорнокислого калію, перекриста- лізованого та висушеного до сталої маси за температури від 100 °С до 105 °С, вміщують у мірну колбу місткістю 1 дм3, розчиняють у 100 см3 води, доливають водою до позначки і перемішують.
1 см3 розчину містить 0,0001 г фосфору.
За потреби встановлюють масову концентрацію стандартного розчину фосфору так: 50 см3 стандартного розчину вносять у стакан місткістю 300 см3, додають 5 см3 соляної кислоти та 20 см3 магнезіальної суміші. Потім додають розчин аміаку до появи запаху, охолоджують до температури не вище ніж 10 °С, енергійно перемішують скляною паличкою, додають ще 10 см3 аміаку і залишають на 12 год.
Осад відфільтровують на щільний фільтр, який містить невелику кількість беззольної фільтропа- перової маси, і промивають 12—15 разів холодним розчином аміаку, розведеним 1:100. Фільтр із осадом вміщують у попередньо прожарений до сталої маси та зважений платиновий тигель, висушують, озолюють і прожарюють за температури від 1000 °С до 1100 °С, після чого охолоджують і зважують. Одночасно проводять контрольний дослід на вміст фосфору в реактивах.
Масову концентрацію стандартного розчину Т, виражену у грамах фосфору на 1 см3 розчину, обчислюють за формулою:
_ (m1-m2)-0,2787 (1 j
" V '
де тьт2— маса осаду пірофосфорнокислого магнію в аналізованому зразку і в розчині контрольного досліду відповідно, г;
0,2787 — коефіцієнт перерахунку маси осаду пірофосфорнокислого магнію на масу фосфору;
V — об’єм розчину, витрачений на аналізування, см3.
Аналізування
Наважку сталі або чавуну залежно від масової частки фосфору, наведеної в таблиці 1, вміщують у колбу або стакан місткістю 100 см3 і розчиняють нагріваючи у 20—ЗО см3 гарячої азотної кислоти, розведеної 1:1.
Таблиця 1
Масова частка фосфору, % |
Маса наважки проби, г |
Від 0,005 до 0,050 включ. |
1,0 |
Понад 0,05 « 0,10 « |
0,5 |
« 0,10 « 0,25 « |
0,25 |
Після повного розчинення наважки додають краплями розчин марганцевокислого калію (від 2 см3 до 4 см3) до випадання бурого осаду діоксиду марганцю і кип’ятять від 2 хв до 3 хв. Потім до розчину додають краплями розчин азотистокислого натрію до повного розчинення осаду та отримання прозорого розчину. Далі розчин кип’ятять до видалення оксидів азоту, випарюють насухо, додають 10 см3 соляної кислоти і знову випарюють насухо. До сухого залишку додають 15 см3 соляної кислоти і нагрівають до розчинення солей, потім додають від 20 см3 до ЗО см3 води, охолоджують і переносять розчин у мірну колбу місткістю 100 см3, доливають до позначки водою і перемішують.