ГОСТ 24018.8-91
ГОСТ 24018.8−91 니켈계 내열 합금. 황의 측정 방법
ГОСТ 24018.8−91
그룹 В39
소련 국가 표준
니켈계 내열 합금
황의 측정 방법
Nickel-based fire-resistant alloys.
Methods for the determination of sulphur
ОКСТУ 0809
시행일 1992−07−01
정보 사항
1. 소련 금속공업부에서 개발 및 제출
개발자:
В.П.Замараев,
2. 1991년 5월 29일 국가품질관리·표준위원회의 결의
3. 최초 제정
4. 참조 규범·기술 문서
| 참조된 규범 문서 표기 |
항 번호 |
| ГОСТ 3118–77 |
2.2, 4.2 |
| ГОСТ 4108–72 |
2.2 |
| ГОСТ 4145–74 |
4.2 |
| ГОСТ 4202–75 |
4.2 |
| ГОСТ 4204–77 |
4.2 |
| ГОСТ 4232–74 |
4.2 |
| ГОСТ 4234–77 |
2.2 |
| ГОСТ 5583–78 |
2.2, 4.2 |
| ГОСТ 7565–81 |
1.2 |
| ГОСТ 9147–80 |
2.2, 4.2 |
| ГОСТ 10163–76 |
4.2 |
| ГОСТ 10929–76 |
2.2 |
| ГОСТ 14261–77 |
2.2 |
| ГОСТ 18300–87 |
2.2, 3.2, 4.2 |
| ГОСТ 20490–75 |
4.2 |
| ГОСТ 22300–76 |
2.2, 3.2, 4.2 |
| ГОСТ 22551–77 |
2.2 |
| ГОСТ 28473–90 |
1.1 |
| ТУ 6−09−1948−81 |
2.2, 3.2, 4.2 |
| ТУ 6−09−2705−78 |
3.2 |
| ТУ 6−09−3000−78 |
2.2, 3.2 |
| ТУ 6−09−3880−87 |
4.2 |
| ТУ 6−09−4128−75 |
2.2, 4 2 |
| ТУ 48−19−57−78 |
3.2 |
본 표준은 니켈계 내열 합금 중의 황을 측정하기 위한 쿨로노메트릭(쿨로미터)법 및 적외선 흡수법(질량분율 0,001~0,02% 범위)과 요오드화물-요오드산염 적정법(질량분율 0,005~0,02% 범위)을 규정한다.
1. 일반 요구사항
1.1. 분석 방법에 대한 일반 요구사항 — по
1.2. 시료 채취 — по
2. 쿨로노메트릭법
2.1. 방법의 본질
이 방법은 합금 시료를 1350−1380 °C의 산소 흐름에서 용융제(플럭스)와 함께 연소시키는 데에 기초한다.
생성된 이산화황은 일정한 pH 값을 가진 흡수 용액에 흡수되어 용액의 산도와 pH-미터 지시계의 전위가 변한다. 초기 pH 값을 회복시키기 위해 필요한 전하량은 시료 내 황의 질량분율에 비례하며, 전류 적분기인 쿨로미터에 의해 기록되어 시료의 황 함량을 직접 % 단위로 표시한다.
2.2. 장비, 시약 및 용액
AS-7412, AS-7512, AS-7932, AUS-7544 타입의 소형 분석기(자동 저울(질량 보정기) AV-7301 또는 KM-7426과 세트로 포함된 경우를 포함). 본 표준에서 규정한 분석 정확도를 만족하는 다른 타입의 분석기 사용을 허용한다.
연소 장치 US-7077 타입. 1400 °C까지의 온도를 보장하는 다른 타입의 연소 장치 사용을 허용한다.
도자기 로(르) —
로(르)는 작업 온도에서 산소 흐름으로 미리 가소성(소성) 처리하여 엑시케이터(건조기)에 보관한다. 엑시케이터 뚜껑 맞댐면에는 윤활제를 바르는 것을 권장하지 않는다. 황이 0,005% 미만일 경우에는 분석 직전에 로(르)를 가소성 처리한다.
내화성 물질(멀라이트-실리카) 튜브 길이 650−800 mm, 내경 18−22 mm.
내열 저탄소강으로 된 갈고리, 직경 3−5 mm, 길이 500−600 mm.
기술용 산소(기체) —
아스카리트(흡수제) — ТУ 6−09−4128.
염산 —
염화칼륨 —
염화바륨 —
과산화수소 —
규사(석영 모래) —
초산 에틸 —
플럭스:
펜타옥사이드 바나듐(산화바나듐, V2O5), 순도 규정(TУ 6−09−1948) 및 사전 400−450 °C에서 3−4시간 가열 처리(소성).
플럭스는 밀폐된 병에 넣어 엑시케이터에 보관한다.
일정 순도의 일종의 탄탈럼 철분(카보닐 철) — ТУ 6−09−3000.
흡수용 및 보조용 용액은 사용되는 분석기 유형에 따라 준비한다.
2.3. 분석 수행
2.3.1. 분석기를 사용설명서에 따라 작동 상태로 준비한다.
도자기 로에 0,2 g의 플럭스(바나듐 오스화물 V2O5)를 넣고, 합금 시료 0,5 g(필요시 에테르 또는 알코올로 세척한 것)을 올린 다음 위에 0,2 g의 플럭스를 덮는다. 갈고리로 로를 튜브 내로 넣고 폐쇄구를 닫은 후 디지털 표시기를 "0"으로 설정하고 4분간 시료를 연소시킨다.
시료 연소 중 흡수 용액이 산성화되어 pH-미터의 지시가 초기 위치에서 오른쪽으로 편향된다. 자동으로 적정 전류가 투입되며 디지털 표시기에 연속적으로 값이 기록된다.
pH-미터 지시가 초기 위치로 돌아오고 디지털 표시값이 변하지 않거나 기기의 공시(빈측정)값만큼 변화할 때 분석을 종료한 것으로 본다. 디지털 표시값을 기록하고 폐쇄구를 열어 로를 튜브에서 꺼낸다.
2.3.2. 소형(익스프레스) 분석기의 눈금을 표준 탄소강 시료로 보정한다. 분석 결과는 분석기 조정 보정에 사용한다.
2.4. 결과 처리
2.4.1. 황의 질량분율( wS )(퍼센트 단위)은 다음 식으로 계산한다
(식 참조),
여기서 mк — 기기를 눈금 보정하는 데 사용한 시료의 질량, g;
wк — 보정 시료의 분석으로 얻어진 황의 질량분율, %;
wконтр — 대조 실험에서 얻어진 황의 질량분율, %;
m — 분석에 사용된 시료의 질량, g.
참고:
1. 질량 보정기(mass corrector)가 포함된 분석기를 사용하는 경우 식은 적절히 변형된다(식 참조).
2. 완전 자동화된 분석에서는 디지털 표시기에 바로 분석 결과가 표시된다.
2.4.2. 황의 질량분율을 결정할 때의 정확도 기준 및 정확도 관리 규정은 다음 표와 같다.
| 허용 편차, % | |||||
| 황의 질량분율, % | 분석 결과 오차, % |
서로 다른 조건에서 수행된 두 평균 결과의 차이 |
두 병렬 측정의 차이 |
세 병렬 측정의 차이 |
표준 시료 분석 결과와 인증값의 차이 |
| 0,001에서 0,002 포함 |
0,0007 | 0,0009 | 0,0008 |
0,0009 |
0,0004 |
| 0,002 초과 до 0,005 включ. |
0,0016 |
0,0020 |
0,0016 |
0,0020 | 0,0010 |
| 0,005 초과 до 0,01 включ. |
0,0022 |
0,0028 |
0,0023 |
0,0028 |
0,0014 |
| 0,01 초과 до 0,02 включ. |
0,003 |
0,004 |
0,003 |
0,004 |
0,002 |
3. 적외선 흡수법 (IR-분광법)
3.1. 방법의 본질
이 방법은 합금 시료를 1700 °C의 산소 흐름에서 플럭스와 함께 연소시키는 데에 기초한다.
생성된 이산화황의 양을 적외선 흡수로 측정하여 황의 질량분율(%)을 결정한다.
3.2. 장비, 시약
적외선 분광 원리에 기반한 모든 타입의 분석기로서 본 표준에서 규정한 분석 정확도를 만족하는 장비를 사용한다.
규정에 따른 내화성 세라믹 도가니.
사용 전 도가니는 뮤펠로(가마)에서 900−1000 °C로 3−4시간 가열 처리한 후 엑시케이터에 보관한다. 엑시케이터 뚜껑 맞댐면에 윤활제를 바르는 것을 권장하지 않는다.
플럭스: 텅스텐 금속(ШВЧ)과 주석 금속을 1:1로 혼합한 것(ТУ 48−19−57 및 ТУ 6−09−2705에 따름). 또한 바나듐 산화물(V2O5, ТУ 6−09−1948)과 카보닐 철(ТУ 6−09−3000)을 1:5 비율로 혼합한 플럭스를 사용한다.
초산 에틸 —
3.3. 분석 수행
3.3.1. 분석기를 사용설명서에 따라 작동 상태로 준비한다.
세라믹 도가니에 합금 시료 1,0 g(필요시 에테르나 알코올로 세척한 것)을 넣고 약 2,0 g의 플럭스로 덮는다. 분석은 분석기 사용설명서에 따라 수행한다.
3.3.2. 분석기의 눈금을 탄소강 표준 시료로 보정한다. 보정 결과는 분석기 설정 보정에 사용한다.
3.4. 결과 처리
3.4.1. 황의 질량분율(%)은 분석기의 디지털 표시기로부터 직접 판독한다.
3.4.2. 황의 질량분율을 결정할 때의 정확도 기준 및 정확도 관리 규정은 표에 명시되어 있다.
4. 적정법 (요오드화물-요오드산염 적정)
4.1. 방법의 본질
이 방법은 합금 시료를 1350−1380 °C의 산소 흐름에서 플럭스와 함께 연소시키는 데에 기초한다.
생성된 이산화황은 흡수용기에 들어가 물에 흡수되어 아황산(H2SO3)을 형성하며, 이를 요오드화물-요오드산염 칼륨 용액으로 전환적정(티트레이션)하고 전분 지시약을 사용하여 적정한다.
4.2. 장비, 시약 및 용액
적정법에 의한 황 측정 장치(도면 1 참조)는 산소 실린더 1(산소 배관에서 산소를 공급하는 것도 허용), 감압 밸브 2, 세척 플라스크 3(수산화칼륨 용액 중에 질산칼륨(또는 과망간산칼륨)의 용액을 40 g/дм의 질량농도로 포함)로 채운 것; 티셴코 플라스크 4(농축 황산 포함);
자형 튜브 5(무수 염화칼슘 또는 앙히드론으로 채움, 또는 건식 산소 정화를 위해서는 3, 4, 5번 플라스크 대신 염화칼슘 튜브, 아스카리트 충진 칼럼 및
자형 튜브(가스 흐름 방향의 전반부에는 이산화망간 함침 섬유질, 후반부에는 앙히드론) 사용 가능); 로타미터 6; 2방향 밸브 7; 멀라이트-실리카 튜브 8; 카바이드 실리콘 히터를 갖춘 수평식 가열로 9(최대 1400 °C 보장); 연소 생성물의 입자 포집을 위한 면으로 채운 팽대부가 있는 튜브 10; 흡수용으로 가스를 흐르게 하기 위한 2방향 밸브 11; 용량 25 cm
의 뷰렛 12; 높이 250 mm, 지름 40 mm의 유리 흡수용기 13; 흡수용기에는 가스 분무에 의해 이산화황의 더 나은 흡수를 위한 바버터(barbater)로 끝나는 G자형 관 14와 분무구 15가 포함된다; 비교용 유리 용기 16(높이 250 mm, 지름 40 mm).
도면 1. 적정법에 의한 황 측정 장치의 계통도
적정법에 의한 황 측정 장치의 계통도
도면 1
흡수 셀은 내부 직경 30−35 mm, 높이 150 mm의 두 개의 유리 용기로 구성될 수 있다(도면 2 참조). 왼쪽 용기 1에서는 이산화황을 흡수하고 생긴 아황산 용액을 적정하며, 오른쪽 용기 2에는 비교용 용액이 들어 있다. 용기들은 공통 배출구를 가지며 이는 3번 3방 밸브로 닫히고 유리 연결관 4로 연결되어 있다.
도면 2. 흡수 셀의 계통도
흡수 셀의 계통도
도면 2
도자기 로 —
로(르)는 작업 온도에서 산소 흐름으로 미리 가열(소성)한 후 엑시케이터에 보관한다. 엑시케이터 뚜껑 맞댐면에는 윤활제를 바르는 것을 권장하지 않는다.
멀라이트-실리카 튜브 길이 650−800 mm, 내경 18−22 mm.
내열 저탄소강 갈고리 길이 500−600 mm, 직경 3−5 mm.
기술용 산소(기체) —
과요오드산 칼륨(칼륨 요오드산염) —
요오드화 칼륨 —
수산화칼륨(KOH), 농도 400 g/дм 용액.
과망간산칼륨 — ) 중 40 g/дм
농도 용액.
염화칼슘 — 규범 기술 문서에 따름.
아스카리트 — ТУ 6−09−4128.
앙히드론 — ТУ 6−09−3880.
황산칼륨 —
황산 —
염산 —
가용성 전분 — : 전분 0,5 g을 냉수 50 cm
에 섞는다. 얻은 현탁액을 950 cm
의 끓는 물이 든 비이커에 붓고 염산 10 cm
를 더한 뒤 2−3분간 끓인다. 식힌 후 표백색-푸른색(연한 청색)이 될 때까지 요오드화물-요오드산염 칼륨 용액을 넣고 혼합한다.
요오드화물-요오드산염 칼륨의 적정용 표준용액들.
용액 A: 과요오드산 칼륨 0,1110 g, 요오드화칼륨 15 g 및 수산화칼륨 0,4 g을 250 cm 비이커에 넣고 100 cm
의 물에 용해시킨다. 용액을 1 dm
용량의 정용플라스크로 옮기고 눈금을 채운 뒤 혼합한다.
용액은 암색병에 보관한다.
용액 A 1 cm는 약 0,00005 g의 황에 해당한다.
용액 B: 용액 A 100 cm을 취하여 500 cm
용량의 정용플라스크에 넣고 물로 희석하여 눈금을 채운다.
용액 B 1 cm는 약 0,00001 g의 황에 해당한다.
요오드화물-요오드산염 칼륨 용액 B의 질량농도는 분석 대상 시료와 유사한 화학적 조성을 가진 표준 시료로부터 결정한다.
요오드화물-요오드산염 칼륨 용액 B의 질량농도(ρ), g/cm는 다음 식으로 계산한다
(식 참조),
여기서 wст — 표준 시료의 황의 질량분율, %;
mст — 표준 시료의 시료 질량, g;
Vст — 표준 시료 적정에 사용된 요오드화물-요오드산염 칼륨 용액의 부피, cm;
Vконтр — 대조 실험 때 사용된 요오드화물-요오드산염 칼륨 용액의 부피, cm.
플럭스: 산화구리(800±20) °C에서 3−4시간 소성한 것과 철을 (2:1) 비율로 혼합한 것; 바나듐 오스화물(V2O5, ТУ 6−09−1948) 400−450 °C에서 3−4시간 소성. 다른 플럭스 사용을 허용한다.
초산 에틸 —
4.3. 분석 준비
4.3.1. 분석 전에 멀라이트-실리카 튜브로부터 황이 완전히 연소되는지를 확인한다.
흡수용기와 비교용기를 전분 용액(요오드화물-요오드산염 칼륨으로 연한 청색이 되도록 착색됨)으로 약 절반 높이까지 채운다. 흡수용기를 통해 산소를 통과시킨다. 4−5분 후 용액이 탈색되면 요오드화물-요오드산염 칼륨을 추가하여 연한 청색이 될 때까지 보충하고 다시 산소를 통과시킨다. 흡수용기의 색이 안정되면 튜브 내에서 황이 완전히 연소되는 것으로 본다.
4.3.2. 장치의 기밀성을 검사한다. 이를 위해 작업 온도로 가열한 멀라이트-실리카 튜브에 11번 2방 밸브를 닫은 상태로 산소를 흘려보낸다. 세척 플라스크 3에서 기포 발생이 멈추면 장치는 기밀한 것으로 판단한다. 그렇지 않으면 장치를 분해하여 유리 접합부 및 밸브를 점검하고 바셀린으로 접합부를 윤활한 뒤 재조립하여 기밀성을 다시 검사한다.
4.4. 분석 수행
4.4.1. 도자기 로에 합금 시료 0,5−1,0 g(필요시 에테르 또는 알코올로 세척)과 산화구리-철 혼합물 1,5 g을 넣는다(펜타옥사이드 바나듐을 사용할 경우 플럭스 질량은 0,4 g).
흡수용기와 비교용기를 전분 용액으로 채우고 요오드화물-요오드산염 칼륨 용액으로 연한 청색이 되게 한다.
시료와 플럭스를 넣은 로를 튜브의 가장 고온 부분에 넣는다.
7번과 11번 밸브를 닫은 상태(도면 1 참조)에서 튜브를 고무마개(또는 폐쇄구)로 닫는다. 그런 다음 조심스럽게 7번 밸브를 열어 가열로에 산소를 공급하고 20 s 동안 가스 압력하에 두며, 그 후 11번 밸브를 열어 흡수용액을 통해 가스를 흘려 보낸다. 산소 유량은 가스 계수기나 유량계로 제어하여 1−1,5 dm/min로 유지한다.
이산화황이 퍼와 흡수용액의 하층을 탈색시키기 시작하면 뷰렛에서 용액 B를 한 방울씩 첨가하여 용액이 항상 연한 청색을 유지하도록 한다. 적정은 두 용기에서의 색조가 같아지고 1분 동안 변하지 않을 때 종료한다.
시료의 완전 연소를 위해 산소 공급을 1분 더 계속한다. 만약 흡수용기의 색 강도가 더 이상 감소하지 않으면 분석을 종료한다.
4.4.2. 대조 실험을 위해 플럭스의 시료를 로에 넣고
4.5. 결과 처리
황의 질량분율( wS )(%)은 다음 식으로 계산한다
(식 참조),
여기서 ρ — 황에 대한 요오드화물-요오드산염 칼륨 용액의 질량농도, g/cm;
V — 적정에 사용된 요오드화물-요오드산염 칼륨 용액의 부피, cm;
Vконтр — 대조 실험에 사용된 요오드화물-요오드산염 칼륨 용액의 부피, cm;
m — 시료의 질량, g.
4.6. 황의 질량분율을 결정할 때의 정확도 기준 및 정확도 관리 규정은 표에 명시되어 있다.
