Страница 2: ГОСТ 12345-88. Стали легированные и высоколегированные. Методы определения серы (71979)

Черт. 3

Установка для определения серы тетраборатным методом (черт. 3) состоит из баллона с кислородом или кислородоприво- да /, снабженного редукционным вентилем и манометром для пус­ка и регулирования тока кислорода; склянки Тищенко 2, содержа­щей раствор марганцовокислого калия 40 г/дм³ в растворе гидро­окиси натрия 400 г/дм³ (допускается очистка кислорода сухим способом). Для этого используют сушильную колонку 3, запол­ненную їв нижней части натронным асбестом, а в верхней части хлорнокислым магнием; ротаметра для измерения расхода кисло­рода 4, трехходового крана для пуска кислорода в поглотитель­ный сосуд через печь или минуя печь 5; огнеупорной муллито- кремнеземистой трубки 6, предназначенной для сжигания навески, длиной 650—800 мм, с внутренним диаметром 18—20 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 трубки, ее перед употреблением по всей дли­не прокаливают в трубчатой печи 7 при рабочей температуре; термопары с регулятором 8 для регулирования температуры печи; лодочки фарфоровой по ГОСТ 9147—80, предназначенной для сжигания навески 9 и выдерживающей температуру 1400°С; транс­форматора 10 для регулирования напряжения печи.Перед применением лодочки прокаливают в токе кислорода при рабочей температуре и хранят их в эксикаторе по ГОСТ 25336—82. Шлиф крышки эксикатора не должен покрываться сма­зывающими веществами; стеклянной трубки, заполненной стекло­ватой для очистки смеси газов от окислов, образующихся при сжи­гании 11, крана для изолирования печи от поглотительного сосу­да 12; микробюретки 13; поглотительного сосуда 14; барботажной трубки 16; сосуда сравнения 15; резиновой трубки для подачи кис­лорода через барботажную трубку, минуя печь, в поглотительный сосуд 17.

Соединения между отдельными частями установки должны быть короткими.

Крючок, с помощью которого лодочки вводят в трубку для сжигания и извлекают из нее, изготовляется из жароупорной низкоуглеродистой проволоки квадратного или круглого сечения, стороной квадрата или диаметром 3—5 мм, длиной 500—600 мм.

Кислород чистотой не менее 99% по ГОСТ 5583—78.

Магний хлорнокислый безводный (ангидрон) по нормативно­технической документации.

Калий марганцовокислый по ГОСТ 20490—75, раствор 40 г/дм³ в растворе гидроокиси натрия 400 г/дм³; 40 г марганцовокислого калия растворяют при нагревании в 700—800 см³ воды. После охлаждения в раствор добавляют 400 г гидроокиси натрия и раз­бавляют водой до 1000 см³. Раствор должен быть свежеприго­товленным.

Кальций хлористый безводный по ГОСТ 4234—77.

Калий сернокислый по ГОСТ 4145—74.

Водорода перекись по ГОСТ 177—88 (раствор, 300 г/дм³).

Поглотительный раствор: 5 г сернокислого калия растворяют в 300 см³ предварительно прокипяченной и охлажденной воды,, добавляют 100 см³ раствора перекиси водорода и доводят до 2,5 дм³ водой, предварительно прокипяченной и охлажденной.

Метиловый красный (Ci₅H₁₄O₂N3₄Na).

Метиленовый синий (Ci₆Hi₈N₃SC1 • ЗН₂О), раствор 1 г/дм³.

Смесь индикаторов: 0,1 г метилового красного растворяют при перемешивании и нагревании в 300 см³ этилового спирта и сме­шивают с 50 см³ раствора метиленового синего.

Натрий 10 водный тетраборнокислый (NasBK)?* ЮН₂О) по ГОСТ 4199—76, титрованный раствор; 1,1894 г тетрабората нат­рия растворяют в предварительно прокипяченной воде в мерной колбе вместимостью 2000 см³. Этой же водой доливают колбу до- метки и раствор перемешивают.

1 см³ раствора соответствует 0,00005 г серы.

Для определения серы в материалах, содержащих менее 0,020% серы, титрованный раствор разбавляют в соотношении 1:1,Плавни: железо карбонильное по ГОСТ 13610—79 или по дру­гой нормативно-технической документации; медь по ГОСТ 546—79 или по другой нормативно-технической документации; окись меди по ГОСТ 16539—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.

Для приведения установки (см. черт. 3) в рабочее состояние концы огнеупорной муллитокремнеземистой трубки закрывают металлическим затвором или резиновыми пробками со вставлен­ными в них стеклянными или металлическими некорродирующими трубками. Один конец трубки соединяют с помощью резинового шланга с баллоном, содержащим кислород, через поглотитель­ные склянки для очистки кислорода, а второй — с поглотительным сосудом.

Печь нагревают до 1300—1400°С. Открывают баллон с кис­лородом и пропускают его через печь в поглотительный сосуд со скоростью 1,2 дм³/мин по ротаметру.

Затем в поглотительный сосуд 14 наливают 50 см³ поглоти­тельного раствора и 5—6 капель смеси индикатора. Раствор ней­трализуют несколькими каплями титрованного раствора тетра­бората натрия до получения устойчивой светло-зеленой окраски раствора.

Во время нейтрализации поглотительного раствора кислород пропускают через печь в поглотительный сосуд.

Для проверки установки на герметичность перед началом ана­лиза сжигают две — три навески стандартного образца стали в присутствии плавня по методике, приведенной в п. 3.5.

Затем сжигают 2—3 навески плавня и устанавливают поправ­ку контрольного опыта. Массовая доля серы в контрольном опы­те не должна превышать соответствующей величины допускаемых расхождений результатов параллельных определений, приведен­ных в табл. 2.

В зависимости от массовой доли серы берут навеску в коли­честве, приведенном в табл. 1.

Навеску стали помещают в прокаленную фарфоровую лодочку и покрывают равномерным слоем 1 г меди или окиси меди при анализе легированных сталей. При анализе высоколегированных сталей применяют 1,5 г смесей плавней, состоящих из железа и меди или железа и окиси меди, в обоих случаях в соотношении 1 : 2.

Закрывают кран 12 (см. черт. 3), соединяющий печь с поглоти­тельным сосудом 14, и кран 5 поворачивают в положение, при ко­тором кислород поступает в поглотительный сосуд через труб­ку 17у 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—і1400°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 считают 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 же 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 трехходовый кран 5 и резиновую трубку 17, допуска­ется трехходовый кран убрать и подачу кислорода осуществлять с различной скоростью двумя самостоятельными источниками. Че­рез верхний отвод барботажной трубки непрерывно подают кисло­род со скоростью 0,3 дм³/мин, при этом кран 12 должен быть за­крыт, а в период сжигания навески металла кран 12 открывают и кислород пропускают через печь и нижний отвод барботажной трубки со скоростью 1Д дм³/мин, при этом необходимо исклю­чить одноминутную выдержку в процессе сжигания навески ме-талла. После сжигания навески металла в течение 3 мин и оттит- ровывания поглотительного раствора кран 12 перекрывают, от­крывают пробку и выгружают лодочку из трубки; кислород в по­глотительную ячейку продолжают подавать через верхний отвод барботажной трубки со скоростью 0,3 дм³/мин.

Массовую долю серы (X) в процентах вычисляют по формуле

_100>т

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

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

— объем раствора тетрабората натрия, израсходованный на титрование контрольного опыта, см³;

m— 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 п. 3.5.

Массовую концентрацию раствора тетрабората натрия, выра­женную в граммах на кубический сантиметр серы, вычисляют по формуле

'j' пъ

^— (V—-100*

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

m— масса стандартного образца, г;

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

Vi — объем раствора тетрабората натрия, израсходован­ный на титрование контрольного опыта, см³.

За результат анализа принимают среднее арифметическое двух (трех) параллельных определений за вычетом среднего арифмети­ческого двух (трех) параллельных результатов контрольного опы­та. За окончательный результат принимают результат, удовлетво­ряющий требованиям п. 2.6.4.

4. МЕТОДЫ, ОСНОВАННЫЕ НА ПРИМЕНЕНИИ
   АВТОМАТИЧЕСКИХ АНАЛИЗАТОРОВ

   1. Кулонометрический метод

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 pH, которое пропорционально содержанию 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—80, предварительно про­каленные в токе кислорода при рабочей температуре.

При определении серы менее 0,005% лодочки прокаливают

непосредственно перед проведением анализа.

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

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

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

Плавень: пятиокись ванадия (0,2—0,4 г) по нормативно-техни­ческой документации. Допускается применение в качестве плавня железа карбонильного, а также вольфрама по нормативно-техни­ческой документации при использовании индукционных печей.

Массовая доля серы в плавне, или смеси плавней, применяе-

мых при сжигании навески, не должна превышать величины до­пускаемых расхождений, приведенных в табл. 2.

Эфир сернокислый (медицинский).

Допускается применение других летучих органических раство­рителей: ацетон по ГОСТ 2603—79, хлороформ и др.

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 0,1—0,2%.Градуировку прибора проводят по стандартным образцам уг­леродистых сталей.