СТАЛИ ЛЕГИРОВАННЫЕ
И ВЫСОКОЛЕГИРОВАННЫЕ
МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СЕРЫ
И
Цена 5 коп. БЗ 8—88/590
здание официальноеГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО СТАНДАРТАМ
МоскваУДК 669.15—194.001.4:006.354
Группа В 39
СТАЛИ ЛЕГИРОВАННЫЕ И
ВЫСОКОЛЕГИРОВАННЫЕ
ГОСТ
12345—88
Издание
ициальное
Перепечатка воспрещена
© Издательство стандартов, 1988
Методы определения серы
Alloyed and high-alloyed steels.
Methods of sulphur determination
ОКСТУ 0809
Срок действия с 01.07.90 до 01.07.95
Несоблюдение стандарта преследуется по закону
Настоящий стандарт устанавливает титриметрические методы определения серы: йодид-йодатный и тетраборатный (при массовой доле серы от 0,002 до 0,4%) и методы, основанные на применении автоматических анализаторов: кулонометрический и инфракрасно-абсорбционный (при массовой доле серы от 0,001 до 0,4%).
ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ
Общие требования к методам анализа — по ГОСТ 20560—81.
ТИТРИМЕТРИЧЕСКИЙ ЙОДИД-ЙОДАТНЫЙ МЕТОД
ОПРЕДЕЛЕНИЯ СЕРЫ
С у щ н о с т ь метода
Метод основан на сжигании навески стали в токе кислорода при температуре 1300—1400°С в присутствии плавней с последующим поглощением сернистого газа .водой и титрованием образующейся сернистой кислоты титрованным раствором смеси йодноватокислого калия и йодистого калия в присутствии индикатора крахмала.
Ann а р а тур а
Установка для титриметрического йодид-йодатного метода определения серы (черт. 1) состоит из баллона с кислородом или кислородопровода У, снабженного редукционным вентилем и ма
-
2—3055
Черт. 1
нометром для пуска и ’регулирования тока кислорода; склянки Тищенко 2, содержащей раствор марганцовокислого калия 40 г/дм3 в растворе гидроокиси калия или натрия 400 г/дм3; допускается очистка кислорода сухим способом; для этого используют сушильную колонку 5, заполненную в нижней части натронной известью или натронным асбестом (аскар,итом), а в верхней части — хлорно-кислым магнием; ротаметра или газового счетчика 4; двухходового крана 5; трубки огнеупорной муллитокремнеземистой 6 длиной 650—800 мм с внутренним диаметром 18— 22 мм, концы трубки должны выступать из печи не менее чем на 200 мм с каждой стороны. Трубку закрывают металлическими затворами или хорошо подогнанными резиновыми пробками с отверстиями. В отверстия пробок вставляют стеклянные трубки для подключения соединительных трубок. Для предотвращения обгорания резиновых пробок их внутреннюю поверхность закрывают асбестовыми прокладками, надетыми на концы стеклянных трубок. Чтобы удалить примесь серы из огнеупорной трубки, ее перед употреблением по всей длине прокаливают в печи при рабочей температуре; трубчатой печи 7, обеспечивающей температуру нагрева до 1400°С; термопары с регулятором 8 для регулирования температуры печи; фарфоровой неглазурованной лодочки 9 по ГОСТ 9’147—80, выдерживающей температуру 1400°С, предназначенной для сжигания навески. Перед применением лодочку прокаливают в токе кислорода при рабочей температуре и хранят ее в эксикаторе по ГОСТ Й5336—82. Шлиф крышки эксикатора не должен покрываться смазывающими веществами; трансформатора 10 для регулирования рабочего напряжения печи; трубки стеклянной 11с расширением или хлоркальциевой трубки, заполненной стеклянной ватой (или обычной ватой), для очистки смеси газов, выходящих из печи, от механических примесей, образующихся при сжигании навески и уносимых из печи током кислорода; крана 12; микробюретки 13 или бюретки вместимостью 25 см3, содержащей титрованный раствор йодид-йодата калия; поглотительного сосуда 14; контрольного сосуда сравнения 15.
Поглотительный сосуд состоит из двух стеклянных сосудов (черт. 2), соединенных двумя стеклянными палочками. В левом сосуде 1 протекает процесс поглощения и титрования двуокиси серы, в правом 2 находится раствор сравнения для контроля окраски раствора во время титрования.
Черт. 2
В левый сосуд впаяна Г-образная стеклянная трубка диаметром 7 мм, оканчивающаяся барботером с поплавком, через который в поглотительный сосуд поступают газообразные продукты сжигания. В нижней части сосуда имеется кран для слива раствора.Допускается применение поглотительной ячейки другой формы без сосуда сравнения.
Крючок, с помощью которого лодочки вводят в трубку для сжигания и извлекают из нее, изготовляют из жароупорной низкоуглеродистой проволоки ’квадратного или круглого сечения стороной квадрата или диаметром 3—5 мм, длиной 500—600 мм.
Реактивы и растворы
Кислород по ГОСТ 5583—78 чистотой не менее 99%.
Кислота соляная по ГОСТ 3118—77 или ГОСТ 14261—77.
Калия гидроокись по ГОСТ 24363—80 или натрия гидроокись по ГОСТ 4328—77.
Калий марганцовокислый по ГОСТ 20490—75, раствор 40 г/дм3
в растворе гидроокиси калия 400 г/дм3: 40 г марганцовокислого калия растворяют при нагревании в 700—800 см3 воды. После охлаждения в раствор добавляют 400 г гидроокиси калия и разбавляют водой до 1000 см3. Раствор должен быть свежеприготовленным.
Магний хлорнокислый безводный (ангидрон) по нормативно- технической документации.
Калий йодноватокислый по ГОСТ 4202—75.
Калий йодистый по ГОСТ 4232—74.
Калий йодид-йодат, титрованный раствор: 0,111 г йодноватокислого калия, 15 г йодистого калия и 0,4 г гидрата окиси калия помещают в стакан вместимостью 250 см3 и растворяют в 100 см3 воды. Раствор переносят в мерную колбу вместимостью 1000 см3, доливают до метки водой и перемешивают. Раствор хранят в оклянке из темного стекла.
1 см3 раствора соответствует 0,00005 г серы.
Для определения серы в материалах, содержащих менее 0,02% серы, титрованный раствор разбавляют в соотношениях (1:1); (1:4); (1:6).
Крахмал растворимый по ГОСТ 10163—76.
Раствор с массовой концентрацией 0,5 г/дм3: 0,5 г растворимого крахмала растирают в фарфоровой ступке с 50 см3 воды и суспензию вливают тонкой струей в 950 см3 кипящей воды. К полученному раствору приливают 15 см3 соляной кислоты, охлаждают -и приливают небольшими порциями при перемешивании раствор йодид-йодата до получения бледно-голубой окраски раствора.
Плавни: медь металлическая по ГОСТ 546—79 или ГОСТ 859—78 или по другой нормативно-технической документации; окись меди по ГОСТ 16539—79, ос. ч. или по другой нормативно- технической документации; железо карбонильное радиотехническое по ГОСТ 13610—79 или по другой нормативно-технической документации.
Допускается применение в качестве плавня пятиокиси ванадия.Массовая доля серы в плавне или смеси плавней, применяемых при сжигании навески, не должна превышать величины допускаемых расхождений, приведенных в табл. 2.
Подготовка к анализу
Для приведения установки (см. черт. 1) в рабочее состояние концы огнеупорной .муллитокремнеземистой трубки закрывают металлическим затвором или резиновыми пробками со вставленными в них стеклянными или металлическими некорродирующими трубками. Затем, один конец трубки соединяют с помощью резинового шланга с баллоном, содержащим кислород, или кислоро- допроводом через поглотительные склянки для очистки кислорода, а второй — с поглотительным сосудом. Соединения должны быть, по возможности, короткими. После этого в оба сосуда приливают по 50—80 см3 раствора крахмала бледно-голубой окраски. Пропускают ток кислорода со скоростью 2 дм3/мин. Если крахмальный раствор в поглотительном сосуде через 3—4 мин обесцветится (что указывает на выделение из фарфоровой трубки газов, восстанавливающих раствор йодноватистого калия), то, не прекращая тока кислорода, к поглотительному раствору приливают из бюретки раствор йодноватокислого калия до тех пор, пока интенсивность окраски раствора в поглотительном и контрольном сосудах не будет одинаковой.
Участок системы между трубкой сжигания и поглотительным сосудом должен быть сухим.
Для проверки установки на герметичность закрывают кран 12 и подают в систему кислород. Установка герметична, если в склянке 2 через некоторое время прекратится появление пузырьков газа. В противном случае установку следует разобрать, стеклянные части и соединительные трубки проверить, краны протереть, смазать вазелином и вновь проверить установку на герметичность.
Перед началом работы, а также после замены трубок сжигают две-три произвольных навески стали.
Проведение анализа
В зависимости от массовой доли серы в анализируемой пробе берут навеску в количестве, приведенном в табл. 1.
Таблица 1
М
Масса навески, г
1,0
0,5
0,2
ассовая доля серы, %От 0,002 до 0,05 включ.
Св. 0,05 »0,1 »
»0,1 » 0,4 »
Навеску стали помещают в прокаленную фарфоровую лодочку и прибавляют равномерным слоем 1 г меди или окиси меди при анализе легированных сталей. При анализе высоколегирован-ных сталей применяют 1,5 г смеси плавней, состоящих из железа и меди или окиси меди и железа, и в обоих случаях (в соотношении 1 : 2.
Закрывают краны 5 и 12. Лодочку с навеской пробы помещают в наиболее нагретую часть трубки, которую быстро закрывают металлическим затвором или резиновой пробкой, затем осторожно открывают кран 5 и подают кислород в печь со скоростью 2 дм3/мин. Навеску пробы выдерживают под давлением в течение 20 с, открывают осторожно кран 12 и подают газ в поглотительный сосуд.
В процессе горения навески наблюдают за изменением окраски раствора в поглотительном сосуде, в котором происходит поглощение окислов серы. Во время сжигания навески окраска раствора в поглотительном сосуде должна быть все время близкой к окраске раствора в контрольном сосуде. Для этого к раствору в поглотительном сосуде (по мере уменьшения интенсивности окраски) добавляют из бюретки по каплям раствор йодноватокислого калия.
Титрование считают законченным, когда интенсивность окраски растворов в обоих сосудах будет одинаковой. Продолжительность измерения (сжигания навески металла) — 3 мин.
Для проверки полноты сгорания навески кислород продолжают подавать в течение 30 с. Если интенсивность окраски раствора не уменьшается, определение считают законченным. После сжигания анализируемой пробы лодочку извлекают из печи крючком, поглотительный раствор сливают из сосуда и промывают сосуд водой.
Обработка результатов
Массовую долю серы (X) в процентах вычисляют по <
Х= (У-Ур.Г. 100)
т
где V— объем раствора йодноватокислого калия, израсходованный на титрование раствора анализируемого образца, см3;
V — объем раствора йодноватокислого калия, израсходованный на титрование раствора контрольного опыта, см3;
Т— массовая концентрация раствора йодноватокислого калия, выраженная в г/см3 серы;
m— масса навески анализируемого образца, г.
Массовую концентрацию раствора йодноватокислого калия устанавливают по стандартному образцу стали, близкому по химическому составу и массовой доле серы к анализируемой стали, в соответствии с п. 2.5.
Массовую концентрацию раствора йодноватокислого калия (7), выраженную в г/см3 серы, вычисляют по формуле
* ЇЛ
”(ў—v^.ioo’
где Сет—массовая доля серы в стандартном образце, %;
т— масса навески стандартного образца, г;
V— объем раствора йодноватокислого калия, израсходованный на титрование раствора стандартного образца, см3;
у1— объем раствора йодноватокислого калия, израсходованный на титрование раствора контрольного опыта, см3.
Абсолютные допускаемые расхождения крайних результатов трех (d3) или двух (d2) параллельных определений (при доверительной вероятности Р=0,95) не должны превышать величины допускаемых расхождений для соответствующего интервала концентраций, приведенных в табл. 2.
Таблица 2
Абсолютные допускаемые расхождения, %
Массовая доля серы, %
d3d2
От 0,001 до 0,002 включ.
Св. 0,002 до 0,005 »
» 0,005 » 0,01 »
» 0,01 » 0,02 »
» 0,02 » 0,05 »
» 0,05 » 0,1 »
» 0,1 » 0,2 »
» 0,2 » 0,4 »
2.6.5. За
результат
0,0040 0,0015 0,0020 0,0030 0,005 0,008 0,012
0,020
анализа принимают среднее
0,0008 0,0012 0,0017 0,0025
0,004 0,007
0,010 0,017
арифметиче
ское двух (трех) параллельных определений за вычетом среднего арифметического двух (трех) параллельных результатов конт
рольного опыта.
За окончательный результат принимают результат, удовлетворяющий требованиям п. 2.6.4.
ТЕТРАБОРАТНЫЙ МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ СЕРЫ
Сущность метода
Метод основан на сжигании навески стали в токе кислорода при 1300—1400°С в присутствии плавней с последующим поглощением сернистого газа окисляющим раствором, состоящим из сернокислого калия и перекиси водорода. Образующуюся серную кислоту оттитровывают раствором тетрабората натрия в присутствии смеси индикаторов метилового красного и метиленового синего. і
