Стали легированные и высоколегированные. Методы определения серы

Закрывают кран 12 (рисунок 3), соединяющий печь с поглотительным сосудом 14. Кран 5 поворачивают в положение, при котором кислород поступает в поглотительный сосуд через трубку 17, минуя печь.

Открывают фарфоровую трубку и помещают лодочку с навеской металла и плавнем в наиболее нагретую часть фарфоровой трубки, которую закрывают металлическим затвором или резиновой пробкой и нагревают навеску металла при 1300—1400 °С в течение 1 мин без доступа кислорода. Во время нагревания образца газ должен барботировать в поглотительном сосуде, чтобы не допустить засасывания раствора в барботажную трубку. Поворачивают кран 5 в положение, при котором кислород поступает в печь, затем быстро открывают кран 12 и сжигают навеску металла в токе кислорода в течение 3 мин.

Образующаяся при этом двуокись серы поглощается поглотительным раствором с образовани­ем серной кислоты, в результате чего происходит изменение окраски раствора из светло-зеленой в малиновую. Из бюретки приливают по каплям раствор тетрабората натрия до получения устойчивой светло-зеленой окраски. Титрование считается законченным, когда интенсивность окраски раствора не будет меняться в течение 1 мин.

Прекращают подачу кислорода в печь. Для этого перекрывают кран 12 и быстро поворачивают кран 5 в положение, при котором кислород поступает в поглотительный сосуд, минуя печь, и извлекают лодочку из трубки.

Участок системы между трубкой сжигания и поглотительным сосудом должен быть сухим; для надежности перед началом работы его промывают этиловым спиртом и эфиром.

Недопустимо засасывание поглотительного раствора в барботажную трубку 16.

Если в процессе сжигания навески металла или в момент переключения кранов все же наблюдается засасывание поглотительного раствора в барботажную трубку, то необходимо слить раствор из поглотительного сосуда и просушить его путем длительного пропускания горячего потока кислорода, проходящего через печь, или заменить поглотительный сосуд другим сосудом с сухой барботажной трубкой.

Для предотвращения засасывания поглотительного раствора в барботажную трубку вместо подачи кислорода в поглотительный сосуд через трехходовой кран 5 и резиновую трубку 17 допус­кается трехходовой кран убрать и подачу кислорода осуществлять с различной скоростью двумя самостоятельными источниками. Через верхний отвод барботажной трубки непрерывно подавать кислород со скоростью 0,3 дм³/мин, при этом кран 12 должен быть закрыт, а в период сжигания навески металла кран 12 открыть и кислород пропустить через печь и нижний отвод барботажной трубки со скоростью 1,2 дм³/мин, при этом необходимо исключить одноминутную выдержку в процессе сжигания навески металла. После сжигания навески металла в течение 3 мин и оттитро- вывания поглотительного раствора кран 12 перекрыть, открыть пробку и выгрузить лодочку из трубки; кислород в поглотительную ячейку продолжать подавать через верхний отвод барботажной трубки со скоростью 0,3 дм³/мин.

Х= ^Г(К~Г;2. юо, (3)

т

где Т — массовая концентрация раствора тетрабората натрия, г/см³ серы;

V— объем раствора тетрабората натрия, израсходованный на титрование пробы, см³;

И, — объем раствора тетрабората натрия, израсходованный на титрование в контрольном опыте, см³;

т — масса навески, г.

Массовую концентрацию раствора тетрабората натрия устанавливают по стандартному образцу стали, близкому по химическому составу и массовой доле серы к анализируемой стали, в соответ­ствии с 5.5.

где С_ст — массовая доля серы в стандартном образце, %;

т — масса стандартного образца, г;

V — объем раствора тетрабората натрия, израсходованный на титрование раствора стандарт­ного образца, см³;

V_{ — объем раствора тетрабората натрия, израсходованный на титрование в контрольном опыте, см³.

5.7 Нормы точности и нормативы контроля точности определения массовой доли серы при­ведены в таблице 2.

6. Кулонометрический метод определения серы

   1. Сущность метода

Метод основан на сжигании навески стали в токе кислорода в присутствии плавня при температуре 1300—1400 °С, поглощении образовавшейся двуокиси серы поглотительным раствором с определенным начальным значением рН~3,3 и последующем измерении на установке для кулоно­метрического титрования количества электричества, необходимого для восстановления исходного значения pH, которое пропорционально массовой доле серы в навеске анализируемой пробы.

Кулонометрическая установка любого типа, в том числе в комплекте с корректором массы, обеспечивающая точность результатов анализа, предусмотренную настоящим стандартом.

Лодочки фарфоровые по ГОСТ 9147, предварительно прокаленные в токе кислорода при рабочей температуре. При определении массовой доли серы менее 0,005 % лодочки прокаливают непосредственно перед проведением анализа.

Трубчатая печь сопротивления, обеспечивающая температурный нагрев до 1400 °С. Допуска­ется применение индукционных печей.

Весы лабораторные или автоматические (корректор массы). При использовании автоматичес­ких весов погрешность измерения массы навески не должна превышать ± 0,001 г.

Кислород чистотой не менее 99,0 % по ГОСТ 5583.

Поглотительный и вспомогательный растворы в соответствии с инструкцией, прилагаемой к прибору, и типом применяемой кулонометрической установки.

Плавень: пятиокись ванадия. Допускается применение в качестве плавня карбонильного ра­диотехнического железа по ГОСТ 13610, а также вольфрама при использовании индукционных печей.

Эфир сернокислый (медицинский).

Допускается применение других летучих органических растворителей: ацетона по ГОСТ 2603, хлороформа.

Перед проведением анализа установку приводят в рабочее состояние согласно инструкции, прилагаемой к прибору.

Перед началом работы, а также после замены трубок для насыщения системы сжигают две-три произвольные навески стали с массовой долей серы 0,10 %—0,20 %.

Градуировку прибора проводят по стандартным образцам углеродистых сталей.

В лодочку помещают навеску стали массой 0,25—0,50 г в зависимости от массовой доли серы в пробе. Покрывают навеску стали равномерным слоем плавня.

В случае необходимости навеску рекомендуется предварительно промывать эфиром или другим летучим органическим растворителем и высушивать на воздухе.

Лодочку с навеской металла и плавнем помещают в наиболее нагретую часть фарфоровой трубки, которую быстро закрывают металлическим затвором, нажимают на клавишу «сброс» и сжигают навеску металла при температуре 1300—1400 °С.

В процессе сжигания навески металла на цифровом табло осуществляется непрерывный отсчет показаний. Анализ считают законченным, если цифровые показатели на табло не изменяются в течение одной минуты или изменяются на величину холостого счета прибора, а стрелка индикатора pH установится в исходное положение.

Параллельно через все стадии анализа проводят анализ контрольного опыта. Для этого в прокаленную фарфоровую лодочку помещают плавень — пятиокись ванадия массой 0,2 или 0,4 г (в зависимости от химического состава анализируемой стали) и сжигают его при рабочей температуре в течение времени, затрачиваемого на сжигание навески анализируемого материала стали.

где т_} — масса навески, по которой отградуирован прибор, г;

а — показания прибора, полученные в результате сжигания навески анализируемого материала, %;

а, — среднее арифметическое значение показаний прибора, полученное в результате сжигания плавня, при проведении контрольного опыта, %;

т — масса анализируемой навески металла, г.

При использовании корректора массы формула приобретает вид

S= а — а_{. (6)

6. 2. Нормы точности и нормативы контроля точности определения массовой доли серы приведены в таблице 2.

7. Инфракрасно-абсорбционный метод определения серы

   1. Сущность метода

Метод основан на сжигании навески стали в токе кислорода при температуре 1700 °С и опреде­лении количества образовавшейся двуокиси серы путем измерения поглоїценной ею инфракрасной радиации.

Любой тип автоматического анализатора, основанный на принципе абсорбции инфракрасной радиации, обеспечивающий точность результатов анализа, предусмотренную настоящим стандартом.

Кислород чистотой не менее 99,0 % по ГОСТ 5583.

Эфир сернокислый (медицинский).

Допускается применение других летучих органических растворителей: ацетона по ГОСТ 2603, хлороформа.

Плавень применяют в зависимости от типа используемого анализатора.

Перед проведением анализа установку приводят в рабочее состояние в соответствии с инструк­цией, прилагаемой к прибору.

Градуировку прибора проводят по стандартным образцам сталей типа углеродистой.

Анализ проводят в соответствии с инструкцией, прилагаемой к прибору.

6. случае необходимости навеску рекомендуется предварительно промывать эфиром или другим летучим органическим растворителем и высушивать на воздухе.

Для внесения соответствующей поправки в результат анализа пробы проводят контрольный опыт.

7.6 Обработка результатов

S=a — а,, (7)

где а — показания прибора, полученные в результате сжигания навески анализируемого материала, %; а, — показания прибора, полученные в результате сжигания плавня, % (контрольного опыта).

Нормы точности и нормативы контроля точности определения массовой доли серы приведены в таблице 2.

ПРИЛОЖЕНИЕ А
(обязательное)

Сталь и чугун. Определение массовой доли серы титриметрическим методом
после сжигания навески пробы (ИСО 671—82)

А.1 Область применения

Настоящий стандарт устанавливает титриметрический метод определения массовых долей серы в стали и чугуне после сжигания испытуемой пробы в токе кислорода.

А. 2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ 5583—78 (ИСО 2046—73) Кислород газообразный технический и медицинский. Технические условия

ГОСТ 7565—81 (ИСО 377-2—89) Чугун, сталь и сплавы. Методы отбора проб для химического состава

А.З Сущность метода

Метод основан на сжигании навески пробы в токе кислорода при температуре 1450 °С в присутствии, при необходимости, металлического плавня, поглощении образующегося сернистого газа окисляющим раство­ром, состоящим из сернокислого калия и пероксида водорода, и оттитровывании образующейся серной кислоты стандартным раствором тетраборнокислого натрия.

А.4 Реактивы

При проведении анализа, если нет других указаний, используют реактивы известной аналитической чистоты, дистиллированную воду или воду эквивалентной чистоты.

Примечание — С целью проверки содержания серы в реактивах проводят контрольный опыт и, при необходимости, вносят соответствующие поправки в результаты анализа.

А.4.1 Кислород чистотой не менее 99,0 % по ГОСТ 5583 без примесей серы.

А.4.2 Асбест натронный (аскарит), размер частиц около 2 мм.

А.4.3 Магний хлорнокислый Mg (С1О₄)₂, размер частиц около 2 мм.

А.4.4 Чистое железо с известным содержанием серы.

А.4.5 Плавни: железо, медь, олово с известным содержанием серы.

А.4.6 Поглотительный раствор: 5 г сернокислого калия растворяют в 200 см³ кипяченой и охлажденной воды, добавляют 100 см³ пероксида водорода и доводят до 2500 см³ кипяченой и охлажденной водой.

А.4.7 Натрий тетраборнокислый, стандартный раствор, соответствующий 0,010 % серы для 1 г/см³ навески: 2,3839 г тетраборнокислого натрия (Na₂B₄O₇ ЮН₂О) взвешивают с точностью до четвертого десятич­ного знака и растворяют в 2000 см³ кипяченой и охлажденной воды.

А.4.8 Раствор смеси индикаторов: 0,1 г метиленового синего и 0,3 г метилового красного растворяют в дистиллированной воде и разбавляют дистиллированной водой до 500 см³.

Примечание — Соотношения между величинами навесок индикаторов допускается устанавливать в зависимости от чувствительности глаза аналитика. Интенсивность окраски индикатора можно оценивать с помощью оптического прибора.

А. 5 Аппаратура

Установка для проведения анализа приведена на рисунке А.1. Отдельные узлы установки связаны между собой герметичными соединительными трубками.

Рисунок А. 1 — Установка для определения массовой доли серы тетраборатным методом

А.5.1 Источник кислорода 1 (баллон с кислородом или кислородопровод), снабженный редукционным вентилем и манометром для пуска и регулирования тока кислорода.

А.5.2 Очистительная и осушительная колонка 2, заполненная натронным асбестом и хлорнокислым магнием (А.4.3).