V1- 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.
6.1 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 pH ~ 3,3 и последующем измерении на установке для кулонометрического титрования количества электричества, необходимого для восстановления исходного значения рН, которое пропорционально массовой доле серы в навеске анализируемой пробы.
6.2 Аппаратура
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.
6.3 Реактивы и растворы
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.
6.4 Подготовка к анализу
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.
6.5 Проведение анализа
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.
6.6 Обработка результатов
6.6.1 Массовую долю серы S, %, вычисляют по формуле
, (5)
где m1 - масса навески, по которой отградуирован прибор, г;
а - показания прибора, полученные в результате сжигания навески анализируемого материала, %;
а1 - 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 - а1. (6)
6.6.2 Нормы точности и нормативы контроля точности определения массовой доли серы приведены в таблице 2.
7.1 Сущность метода
Метод основан на сжигании навески стали в токе кислорода при температуре 1700 °С и определении количества образовавшейся двуокиси серы путем измерения поглощенной ею инфракрасной радиации.
7.2 Аппаратура
Любой тип автоматического анализатора, основанный на принципе абсорбции инфракрасной радиации, обеспечивающий точность результатов анализа, предусмотренную настоящим стандартом.
7.3 Реактивы
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.
7.4 Подготовка к анализу
Перед проведением анализа установку приводят в рабочее состояние в соответствии с инструкцией, прилагаемой к прибору.
Градуировку прибора проводят по стандартным образцам сталей типа углеродистой.
7.5 Проведение анализа
Анализ проводят в соответствии с инструкцией, прилагаемой к прибору.
В 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
7.6.1 Массовую долю серы S, %, вычисляют по формуле
S = a - a1, (7)
где a - показания прибора, полученные в результате сжигания навески анализируемого материала, %;
а1- показания прибора, полученные в результате сжигания плавня, % (контрольного опыта).
Нормы точности и нормативы контроля точности определения массовой доли серы приведены в таблице 2.
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.3 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(ClO4)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. 10H2O) 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 7 (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 (п. А.4.3).
А.5.3 Ротаметр 3 для измерения расхода кислорода от 0,2 до 3 дм3/мин.
А.5.4 Трубчатая электропечь 9, обеспечивающая внутри трубки постоянную температуру 1420 °С.
А.5.5 Огнеупорная трубка 6, предназначенная для сжигания пробы при 1450 °С, состоящая из широкой части внутренним диаметром 27 мм и длиной 450 мм и узкой части внутренним диаметром 3 мм и длиной 250 мм.
Примечания
1 Место сужения трубки должно приходиться на центральную, самую горячую зону.
2 Соединение трубки 6 с газовым выпускным краном 10 подвергается воздействию очень горячей газообразной смеси, покидающей электропечь, и поэтому должно охлаждаться, в особенности, если оно изготовлено из натурального или синтетического каучука. Охлаждение должно быть таким, чтобы температура на внутренней поверхности соединения, находящейся в соприкосновении с газообразной смесью, не превышала 40 °С.
А.5.6 Кран для пуска кислорода 4.
А.5.7 Устройство 5 для пуска кислорода с окошком, позволяющим визуально наблюдать за процессом сжигания (рисунок А.2).
1 - цветное стекло, установленное на эпоксидной смоле; 2 - уплотнительная резиновая прокладка; 3 - водяная камера; 4 - отвод воды; 5 - трубка сжигания; 6 - уплотнительная резиновая прокладка; 7 - подача воды; 8 - подача кислорода; 9 - торсидальная прокладка; 10 - втулка с насечкой
Рисунок А.2 - Устройство для трубки сжигания с водяным охлаждением
А.5.8 Платина - платинородиевая термопара 7, высокотемпературный конец которой располагается у внешней поверхности трубки поблизости от лодочки и огнеупорной капсулы. Необходимо установить и периодически проверять зависимость между температурой внутри трубки 6 и показаниями прибора.
А.5.9 Лодочка 8, изготовленная из огнеупорного материала, с широким плоским дном длиной от 80 до 100 мм, высотой 8 - 9 мм, шириной 15 - 16 мм, предназначенная для сжигания навески и выдерживающая двухкратный нагрев до 1420 °С (рисунок А.3).
1 - лодочка; 2 - капсула
Рисунок А.3
А.5.10 Огнеупорная капсула 15 (рисунок A.1), изготовленная из материала, состоящего из диоксида алюминия и 12,0 % - 15,0 % оксида кремния, внутренним диаметром 14 мм, наружным диаметром 16 мм, длиной 50 мм. Пористость капсулы обеспечивает постоянный равномерный поток газа через всю поверхность навески при заданном расходе газа от 4 до 5 дм3/мин и давлении 250 мм водного столба (рисунок А.3). Перед применением лодочку и капсулу прокаливают в потоке чистого кислорода при 1420 °С в течение 10 мин и хранят в эксикаторе.
А.5.11 Газовый впускной кран 10 внутренним диаметром 2,5 мм, предназначенный для того, чтобы не допустить подъема абсорбирующего раствора по барботажной трубке, когда печь открывают для того, чтобы вставить в нее лодочку с огнеупорной капсулой, и во время предварительного нагрева, когда в результате окисления металла в печи создается вакуум.
А.5.12 Барботажная трубка 13 (рисунок А.1) с отверстиями приведена на рисунке А.4.
Рисунок А.4 - Барботажная трубка с отверстиями
А.5.13 Поглотительный сосуд 14 диаметром не менее 35 мм, высотой 140 мм.
А.5.14 Бюретка 12 вместимостью 10 см3, заполненная стандартным раствором натрия (А.4.7).
А.5.15 Газовая трубка 11 должна быть максимально короткой.
А.6 Отбор и подготовка проб
Отбор и подготовку проб для анализа проводят в соответствии с требованиями ГОСТ 7565.
А.7 Методика проведения анализа
В связи с опасностью взрыва при проведении анализа необходимо исключить все возможные контакты хлорнокислого магния с органическими веществами.
А.7.1 Подготовка к анализу
Для того, чтобы убедиться в герметичности установки, полноте выгорания навески и отсутствии серы в огнеупорных материалах, необходимо перед выполнением анализа провести предварительное определение серы в нескольких навесках стали или чугуна с известной массовой долей серы. Проверку герметичности аппаратуры можно проводить, не вводя лодочку с капсулой в трубку для зажигания.
Примечание - Результаты, полученные при этих определениях, а также разница между средним значением и известной массовой долей серы в анализируемых пробах, не должны отличаться от соответствующих значений, присущих всем методам определения серы.
А.7.2 Навеска
Масса навески анализируемой пробы в виде мелкой стружки размером в несколько десятых долей миллиметра должна составлять:
1,0 ± 0,001 г - при массовой доле серы в образце менее 0,10 %;
