ГОСТ 22598-93

ГОСТ 22598–93 니켈 및 니켈 저합금. 산소 측정 방법

ГОСТ 22598−93

그룹 В59

국가간 표준

니켈 및 니켈 저합금

산소 측정 방법

Nickel and low nickel base alloys. Method of determination of oxygen

ОКСТУ 1709

시행일 1995−01−01

서문

1 제정: 러시아 국표준(Госстандарт России)

제출: 국가간 표준화·계량·인증위원회 기술사무국

2 채택: 국가간 표준화·계량·인증위원회 1993년 10월 21일

찬성 표결한 기관:

3 본 규격은 ГОСТ 22598–77를 대체함

정보 데이터

참조 규범·기술 문서

본 규격은 니켈 및 니켈 저합금에서 환원용융법에 의한 산소 측정 절차를 ГОСТ 492* 및 ГОСТ 19241에 따라 질량분율 범위 0.0005%에서 0.30%까지 규정한다.
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* 러시아 연방 영토에서는 ГОСТ 492–2006가 적용된다. — 데이터베이스 작성자 주.

이 방법은 고온에서 흑연 도가니의 탄소와 용해·결합된 산소가 반응하는 원리에 기반한다. 용융된 시료로부터 산소는 일산화탄소의 형태로 기상으로 방출된다. 생성된 일산화탄소는 추출된 가스의 정량 분석을 수행하는 분석기로 전달된다.

환원용융법에는 두 가지 변형이 있다: 진공 중 환원용융(진공용융법)과 불활성 가스 유동 중 환원용융(운반가스법).

1. 일반 요구사항

분석 방법의 일반 요구사항 — ГОСТ 25086에 따름.

2. 장비, 재료 및 시약

2.1. 진공 환원용융법에 기반한 장비 및 설비:

Giredmet사형 S-911M1; S-1403M1 및 그 변형.

불활성 운반가스 유동에서의 환원용융에 기반한 신속 산소분석기: RO-16; RO-116; RO-316; АК-7516 및 그 변형.

장비는 ГОСТ 8.326*에 따라 계측 검정을 받아야 한다.
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* 러시아 연방 영토에서는 ПР 50.2.009−94가 적용된다. — 데이터베이스 작성자 주.

참고: 유사한 계측 특성을 가지는 다른 설계의 장치 사용을 허용한다.

2.2. 시료 준비 및 분석에 사용하는 재료 및 시약:

질산 — ГОСТ 4461에 따름;

아세트산 — ГОСТ 61에 따름;

염산 — ГОСТ 3118에 따름;

정제 에틸알코올(공업용) — ГОСТ 18300에 따름;

증류수 — ГОСТ 6709에 따름;

니켈 봉재 — ГОСТ 13083에 따름;

구리 봉재 — ГОСТ 10988에 따름;

알려진 조성의 표준시료 — ГОСТ 8.315*;
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* 러시아 연방 영토에서는 ГОСТ 8.315–97가 적용된다(이하 본문 참조). — 데이터베이스 작성자 주.

줄(파일) — ГОСТ 1465에 따름.

2.3. 특정 장비 기종의 운용에 필요한 재료 및 시약 목록은 해당 제조사의 설계 문서에 제시된다.

3. 분석 준비

3.1. 시료 준비

3.1.1. 시료는 균열, 날카로운 버, 기공을 가져서는 안 된다.

3.1.2. 시료 질량은 산소의 질량분율에 따라 표 1에 의해 결정한다.

표 1

3.1.3. 덩어리 시료의 표면은 기계적으로 연마(고운 눈금의 줄 또는 선반에서의 고속절삭강 공구 사용)하고, 알코올로 세척한 다음 공기 중에서 건조시킨다.

3.1.4. 산소 질량분율이 0.003% 미만인 시료, 또는 형상이 복잡하거나 두께(직경)가 3 mm 미만인 시료는 산소 함량에 관계없이 신선히 조제한 식각액에 추가로 식각한다. 식각액 조성은 빙초산 700부, 질산 300부, 염산 5부로 한다. 식각 조건: 조제한 식각액을 70−80 °C로 가열한 뒤 시료를 담가 40초 동안 식각한다. 그 다음 흐르는 물과 증류수 및 알코올로 세척한다. 동일한 배치의 시료는 한 용량의 식각액에서 동시에 식각할 수 있다. 식각 후 시료의 표면은 얼룩 없이 밝고 광택이 있어야 한다.

3.1.5. 분석을 위해 준비한 시료의 질량은 ±0.01 g 이내의 오차로 측정한다.

3.1.6. 분석 준비된 시료를 공기 중에 2시간 이상 보관하는 것은 허용되지 않는다.

3.2. 분석을 위한 장비 준비는 기술 설명서 및 사용 설명서에 따라 수행한다.

3.2.1. 진공 환원용융법 기반 장비의 분석 준비에는 다음이 포함된다:

기기의 기밀성 검사 및 도가니의 탈가스(디가스) 처리를 2000−2100 °C에서 1.5−2시간 동안 수행. 탈가스 끝은 대조 실험(블랭크 실험)에 대한 보정값이 1600 °C에서 3분 추출 시 일산화탄소로서 3.5 마이크로그램(µg)을 초과하지 않을 때로 판단한다;

시료를 분석할 용융 금속의 풀(바스)을 도가니 내에 형성한다.

순수 니켈의 분석을 위해 도가니에는 2−3 g의 니켈을 넣고 1600 °C에서 4−5분간 탈가스한 뒤 대조 실험을 실시하여 보정값을 측정한다. 이 보정값은 1600 °C에서 3분 추출 시 일산화탄소로서 3.5 µg를 초과해서는 안 된다.

니켈 저합금 분석에는 구리-니켈 바스를 사용한다. 형성 절차: 온도를 1100 °C로 낮추고 먼저 3−4 g의 구리를 도가니에 넣은 후 2−3 g의 니켈을 넣는다. 10−15분에 걸쳐 온도를 서서히 1700−1750 °C로 올리고 용융물을 10−15분간 탈가스한 뒤 대조 실험을 실시하여 보정값을 측정한다. 이 보정값은 1700−1750 °C에서 3분 추출 시 일산화탄소로서 4.5 µg를 초과해서는 안 된다.

참고: 바스로는 산소 질량분율이 0.005% 이하인 니켈 및 구리를 사용해야 한다.

3.2.2. 불활성 운반가스 유동 중 환원용융법 기반 장비의 분석 준비에는 다음이 포함된다:

도가니 캡슐을 연속 교체하면서 최소 두 번 이상의 대조 실험을 수행하고, 이때 얻은 대조 실험 보정값들 중 최대값과 최소값의 차이를 산정한다. 이 차이가 2 µg 산소 이하이면 기기는 분석 준비가 완료된 것으로 보고, 대조 실험 보정값들의 평균을 계산하여 기기의 기억장치에 입력한다;

측정 셀의 교정을 알려진 양의 교정가스 주입에 따라 수행하거나, ГОСТ 8.315에 따라 증명된 산소 질량분율을 가진 표준시료(분석 대상 시료와 같은 수준의 산소량)를 사용하여 수행한다.

4. 분석 실행

4.1. 시료를 셔틀을 통해 노(용광로) 내부로 투입한 후 도가니로 넣어 용융시키고 용융물의 산소가 탄소와 반응하게 한다. 추출된 가스는 장비의 측정부로 운송된다. 운송은 사용 장비 유형에 따라 진공 펌프를 사용하거나 운반가스 흐름으로 수행된다.

4.2. 진공 환원용융법 기반 장비에서 니켈 분석은 1600 °C에서 니켈 바스 내에서, 니켈 저합금은 1700−1750 °C에서 구리-니켈 바스 내에서 수행한다. 용융물 내 니켈과 구리의 질량비 한계는 1:1이어야 하며, 이는 주기적으로 구리 덩어리를 보충하여 유지한다. 추출 지속 시간은 두 경우 모두 3−5분이다.

4.3. 불활성 운반가스 유동법 기반 장비에서는 일회용 흑연 도가니-캡슐을 사용하여 바스 없이 분석을 수행한다. 추출 지속 시간은 산소 질량분율에 따라 자동으로 변하며 20−30초이다. 대조 실험은 5−6회 측정마다 수행한다.

5. 결과 처리

5.1. 진공 환원용융법 기반 장비 사용 시, 일반적으로 닫힌 용적에서 추출된 가스의 양을 클라페이론–멘델레예프 방정식에 따라 직접 측정한다

, (1)

여기서 — 산소의 질량분율, %;

— 시료로부터 방출된 일산화탄소의 압력, mm Hg;

— 분석용적, cm3;

— 실온 온도, °C;

— 분석 시료의 질량, g;

0.026 — 클라페이론–멘델레예프 방정식에 포함된 상수의 값.

5.2. 불활성 운반가스 유동법 기반의 최신형 신속 산소분석기를 사용하면 분석 결과가 디지털 볼트미터 표시창에 표시되거나 지로(프린터)로 ppm 단위로 출력된다(1 ppm = 1·10⁻⁴ % 질량 기준). 이 경우 시료 질량은 자동으로 계상된다.

5.3. 분석 결과는 두 개의 단일 병행 측정값 의 산술평균을 채택한다. 단, 이들 사이의 절대 차가 허용되는 값 를 초과하지 않아야 하며, 이 허용값은 신뢰도 0.95에 대해 다음 식으로 계산된다

(2)

여기서 — 일치도 지표.

5.4. 동일 시료에 대한 단일 측정 결과들 사이의 절대 차는 다음 식으로 계산되는 허용 편차를 초과해서는 안 된다

(3)

여기서 — 재현성 지표.

5.5. 분석 결과의 정확도 관리는 ГОСТ 25086에 따라야 한다. 정확도 관리는 ГОСТ 8.315에 따른 니켈 조성의 표준시료를 사용하여 두 번의 병행 측정을 통해 수행한다. 병행 측정값 간의 절대 차가 식(2)로 계산된 일치도 지표 를 초과하지 않을 때 분석 결과는 정확한 것으로 간주한다. 또한 표준시료에서 재현된 질량분율과 인증된 질량분율의 차이는 식(3)으로 계산되는 재현성 지표 의 0.71배를 초과해서는 안 된다.