ГОСТ 6689.10-92

ГОСТ 6689.10−92 니켈, 니켈 합금 및 구리-니켈 합금. 탄소 측정 방법

ГОСТ 6689.10−92

그룹 В59

소비에트 연방 국가 표준

니켈, 니켈 합금 및 구리-니켈 합금

탄소 측정 방법

Nickel, nickel and copper-nickel alloys. Methods for the determination of carbon

ОКСТУ 1709

시행일 1993−01−01

정보 사항

1. 개발 및 제출: 소련 금속공업부

개발자

В.Н.Федоров, Ю. М. Лейбов, Б. П. Краснов, А. Н. Боганова, И.А.Воробьева

2. 승인 및 시행: 소련 표준화·측정 위원회 결의 от 18.02.92 N 167

3. 대체: ГОСТ 6689.10−80

4. 참조 규범 기술 문서

본 표준은 니켈계 및 구리-니켈계 합금의 탄소를 ГОСТ 492* 및 ГОСТ 19241에 따라 측정하기 위한 전위차법(탄소 질량분률 0.002〜0.3% 범위), 부피법(질량분률 0.01〜0.3% 범위) 및 자동·반자동 분석기를 이용한 방법(질량분률 0.002〜0.3% 범위)을 규정한다.
______________
* 러시아 연방에서는 ГОСТ 492−2006가 유효함. — 데이터베이스 제작자 주.

1. 일반 요구사항

ГОСТ 25086에 따른 분석 방법에 대한 일반 요구사항 및 ГОСТ 6689.1 제1부에 따른 추가 규정.

2. 탄소의 전위차법에 의한 측정

2.1. 방법의 본질

이 방법은 합금 시료를 산소 기류에서 1350−1400 °C로 연소시키고 발생한 이산화탄소를 염화바륨 및 수산화바륨의 수화물 용액으로 흡수한 다음, 이 용액을 수산화바륨 수용액으로 원래의 pH 값으로 적정하여 탄소를 정량하는 것에 기초한다.

2.2. 기기, 시약 및 용액

탄소 측정 장치(도면 1)는 산소 실린더 1 또는 산소 공급관; 나트론 석회가 채워진 U자관 2; 1 몰/dm³ 황산 용액을 담은 용기 3; 40 g/dm³ 수산화나트륨 용액을 담은 용기 4; 일산화탄소 연소용 장치 5; 50 g/dm³ 수산화바륨 용액을 담은 용기 6; 2 몰/dm³ 황산 용액을 담은 용기 7; 연소관의 마개(밸브) 8; 냉각기 9, 12; 직경 18−22 mm의 연소용 도자기 관 10(사용 전에 1200 °C에서 소성해야 함); 온도를 최대 1400 °C까지 자동 제어할 수 있는 수평 전기관식 가마 11; 이산화망간을 담은 흡수 용기 13; 압력 평형용 용기 14; 3방 밸브 15; 전극을 장착한 관 16(도면 2); 수산화바륨 용액이 들어간 마이크로뷰렛 17; 갈바노미터 18; 보상 회로 19(도면 3)로 구성된다.

도면 1

도면 2

도면 3

전극이 장착된 관(도면 2)은 유리관 1; 염화은 전극(Ag/AgCl) 2; 마개 3; 납땜된 백금 전극 4; 고무 연결 링 5; 유리 필터 6; 유리 필터를 막는 마개 7; 가스 전달관 8로 구성된다.

보상 회로(도면 3)는 지름 6−8 mm의 경질 유리관 1; 직경 1 mm의 백금선으로 된 코일 2; 가변 저항 3(1.5 Ω, 4 A); 6 V 축전지 4로 구성된다.

구리(MO 등급)는 ГОСТ 859*에 따라 미세한 절삭편 또는 톱밥 형태로 준비한다.
______________
* 러시아 연방에서는 ГОСТ 859−2001가 유효함(이하 본문에 동일). — 데이터베이스 제작자 주.

과망간산 칼륨은 ГОСТ 20490에 따라, 40 g/dm³ 용액.

염화바륨은 ГОСТ 4108에 따름.

황산망간은 ГОСТ 435에 따름.

장비 운전 조건을 설정하기 위한 표준 시료: 국가 표준 시료(GSO)인 GSO 2146−81, GSO 838−84п, GSO 1632−83п, GSO 1377−82п, GSO 716−84п, GSO 1862−85п, GSO 1862−80, GSO 1498−83п, GSO 1609−85п를 사용한다.

수산화바륨 8수화물은 ГОСТ 4107에 따름, 50 g/dm³ 용액 및 적정용 용액. 적정용 용액: 수산화바륨 5 g과 수산화나트륨 1.4 g을 끓여 식힌 물 1 dm³에 녹인다. 용액을 혼합, 여과한 뒤 마이크로뷰렛에 채운다. 마이크로뷰렛의 모든 구멍은 나트론 석회로 채운 관으로 막아야 한다.

수산화바륨 용액의 질량 농도 결정: 표준 시료 니켈 또는 강 1 g(미세 절삭편 형태)을 1 g 구리와 혼합하여 도자기 보트에 넣는다.

보트는 연소관에 넣고 2.4항에 기재된 대로 진행한다.

석면 섬유에 침전시킨 이산화망간: 황산망간 13 g을 소량의 물에 녹이고, 이 용액으로 미리 1000 °C에서 소성한 석면 섬유 90 g을 포화시킨다. 석면과 황산망간을 담은 용기에 과망간산 칼륨 용액 200 cm³을 넣고 5분간 끓인다. 이산화망간이 침전된 석면을 여과하여 뜨거운 물로 세척한 뒤 105 °C에서 건조시킨다.

정제 에틸 알코올은 ГОСТ 18300에 따름.

과산화수소는 ГОСТ 10929, 30% 용액.

페놀프탈레인은 관련 НТД에 따름, 에틸 알코올 내 10 g/dm³ 용액.

흡수용액: 염화바륨 11 g을 신선하게 끓인 물 500 cm³에 녹이고 에틸 알코올 5 cm³ 및 과산화수소 0.5 cm³를 첨가한 뒤 물로 1 dm³까지 희석한다.

유약을 바르지 않은 도자기 보트는 사용 전에 산소 기류에서 1200 °C로 소성한다. 보트는 나트론 석회 또는 염화칼슘과 함께 건조기(엑시케이터)에 보관한다.

산소(기체)는 ГОСТ 5583에 따름.

황산은 ГОСТ 4204, 2 mol/dm³ 용액.

수산화나트륨은 ГОСТ 4328에 따름 및 40 g/dm³ 용액.

수산화바륨 용액의 질량 농도는 다음 식으로 계산한다:

,

여기서 는 표준 시료의 탄소 질량분률(%)이며;

는 적정에 사용된 수산화바륨 용액의 부피(cm³)이다.

나트론 석회는 수분 함량 6−8%를 가진 것.

염화칼슘은 관련 НТД에 따름.

2.3. 기기 준비

Печь нагревают до 1350−1400 °С и трубку закрывают пробкой. Устанавливают скорость подачи кислорода таким образом, чтобы сжигание пробы проходило при его избытке. Сосуд для выравнивания давления опускают, при этом поглотительная трубка заполняется раствором. На цилиндрическом сосуде делают отметку уровня ртути, при котором стеклянный фильтр начинает пропускать кислород. Затем сосуд со ртутью поднимают и устанавливают на штативе.

К поглотительному раствору добавляют 3 капли раствора фенолфталеина, 1 смраствора гидроокиси бария, перемешивают, пропускают кислород и устанавливают стрелку гальванометра на нуле с помощью компенсационной схемы. Трехходовый кран поворачивают так, чтобы аппаратура была соединена с атмосферой, и открывают трубку для сжигания.

2.4. Проведение анализа

Навеску мелкой стружки сплава массой 1 г помещают в фарфоровую лодочку и перемешивают 1 г стружки или опилок меди. Лодочку помещают в трубку для сжигания, трубку закрывают пробкой и перекрывают трехходовый кран.

Сосуд для выравнивания давления опускают. Когда ртуть в цилиндрическом сосуде доходит до метки (см. п. 2.3), поворачивают трехходовый кран, соединяя трубку для сжигания с поглотительным сосудом.

По мере сжигания навески поглотительный раствор титруют раствором гидроокиси бария до возвращения стрелки гальванометра в исходное положение. По окончании сжигания сосуд для выравнивания осторожно поднимают и прекращают титрование.

Одновременно проводят опыт с 1 г медных стружек или опилок.

2.5. Обработка результатов

2.5.1. Массовую долю углерода в процентах вычисляют по формуле

,

где  — объем раствора гидроокиси бария, пошедший на титрование двуокиси углерода, выделившейся при сжигании пробы, см;

 — объем раствора гидроокиси бария, израсходованный на титрование раствора в холостом опыте, см;

 — массовая концентрация раствора гидроокиси бария;

 — масса навески сплава, г.

2.5.2. Расхождения результатов трех параллельных определений (показатель сходимости) и результатов двух анализов (показатель сходимости) не должны превышать значений допускаемых расхождений, приведенных в таблице.

2.5.3. Контроль точности результатов анализа гарантируется установлением рабочего режима установки по Государственным стандартным образцам (п. 2.2), утвержденным по ГОСТ 8.315*, в соответствии с ГОСТ 25086.
______________
* На территории Российской Федерации действует ГОСТ 8.315−97, здесь и далее по тексту. — Примечание изготовителя базы данных.

3. ВОЛЮМОМЕТРИЧЕСКИЙ МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ УГЛЕРОДА

3.1. Сущность метода

Метод основан на сжигании навески сплава в токе кислорода при 1350−1400 °С, поглощении образующейся двуокиси углерода раствором едкого калия. По разности первоначального объема газа и его объема после поглощения двуокиси углерода раствором гидроокиси калия находят содержание углерода.

3.2. Аппаратура, реактивы и растворы

Установка для определения (черт.4) углерода состоит из кислородного баллона 1 с редуктором или кислородопровода; склянки Тищенко с раствором гидроокиси калия (30%-ный), содержащий 5% марганцовокислого калия, 2 и склянки с 1 моль/дмраствора серной кислоты 3; колонки с гранулированной гидроокисью калия 4; одноходового крана 5; фарфоровой трубки 6 внутренним диаметром 18−22 мм (трубка перед использованием должна быть прокалена при 1300 °С); горизонтальной электрической трубчатой печи 7 с автоматическим регулированием температуры до 1400 °C; стеклянного шарикового фильтра 8, заполненного стеклянной ватой; стеклянного одноходового крана 9; газоанализатора ГОУ-1 или ГОУ-2 10 по НТД.

Черт.4

Газоанализатор включает змеевиковый холодильник 11; трехходовый кран 12; газоизмерительную бюретку (эвдиометр) 13; уравнительную склянку 14; поглотительный сосуд с шаром 15 и поглотительный сосуд 16.

Медь марки МО по ГОСТ 859 в виде мелкой стружки или опилок.

Лодочки фарфоровые неглазурованные, предварительно прокаленные при рабочей температуре в токе кислорода. Лодочки хранятся в эксикаторе с хлористым кальцием или натронной известью.

Стандартный образец для установления рабочего режима установки. Используют Государственные стандартные образцы: ГСО 2146−81, ГСО 888−84п, ГСО 1774−84п, ГСО 1632−83п, ГСО 716- 84п, ГСО 1862−85п, ГСО 1609−85п.

Известь натронная с содержанием влаги 6−8%.

Калий хлористый по НТД.

Калий марганцовокислый по ГОСТ 20490, раствор 50 г/дмв растворе 400 г/дмедкого калия.

Калия гидроокись 1 моль/дмраствор.

3.3. Подготовка аппаратуры

При проверке на герметичность один конец фарфоровой трубки соединяют резиновым шлангом через очистительные склянки с баллоном, а второй — с аппаратом ГОУ. При рабочей температуре печи заполняют поглотительные сосуды ГОУ раствором едкого калия, а в уравнительную склянку помещают 400−450 см2%-ного раствора серной кислоты, содержащего две-три капли раствора метилового оранжевого.

Изменение окраски метилового оранжевого от красной к желтой при работе указывает на проникновение в эвдиометр раствора щелочи из поглотительного сосуда. В этом случае жидкость в эвдиометре необходимо немедленно заменить свежей. После каждого заполнения уравнительной склянки свежей жидкостью рекомендуется произвести одно-два предварительных сжигания навесок никелевого или медно-никелевого сплава для насыщения этой жидкости двуокисью углерода. В противном случае при определении углерода после заполнения уравнительной склянки свежей жидкостью первые результаты могут оказаться заниженными.

Для контроля правильности работы установки перед началом работы и через каждые 2−3 ч во время работы сжигают две-три навески стандартного образца никеля или стали с аттестованным содержанием углерода.

3.4. Проведение анализа

Навеску сплава массой 1 г помещают в фарфоровую лодочку и равномерным слоем добавляют 0,5−1 г медной стружки или опилок. Лодочку с навеской и плавнем крючком помещают в наиболее нагретую часть фарфоровой трубки. Конец трубки немедленно закрывают резиновой пробкой, соединяя таким образом печь с кислородным баллоном и аппаратом. Через 10−20 с пропускают ток кислорода со скоростью 4−5 пузырьков в секунду.

Когда сжигание заканчивается, уровень жидкости в эвдиометре начинает быстро падать и при достижении им почти нулевого деления шкалы прекращают подачу кислорода, отсоединяют фарфоровую трубку и извлекают лодочку. Уровень жидкости в эвдиометре устанавливают на нулевом делении шкалы, а уровень жидкости в уравнительной склянке устанавливают на одном уровне с жидкостью в эвдиометре. Газовую смесь переводят поворотом крана в поглотитель, следя за тем, чтобы в верхней части эвдиометра не оставалось пузырьков газа.

Из поглотительного сосуда остаток газа снова перекачивают в эвдиометр и операцию поглощения двуокиси углерода повторяют.

Поворотом крана отсоединяют эвдиометр от поглотителей. После 1 мин выдержки измеряют объем газа, для чего уравнительную склянку перемещают вертикально вдоль бюретки снизу вверх до положения, в котором уровни жидкости в эвдиометре и уравнительной склянке совпадают.

Измерив объем газа в бюретке, фиксируют соответствующее деление шкалы. При проведении анализа фиксируют температуру газа в эвдиометре и атмосферное давление на барометре. Проводят холостой опыт с 0,5 или 1 г мелкой стружки по описанной выше методике.

3.5. Обработка результатов

3.5.1. Массовую долю углерода в процентах вычисляют по формуле

,

где  — показатели шкалы эвдиометра после поглощения двуокиси углерода при сжигании анализируемой пробы, %;

 — показатели шкалы эвдиометра после поглощения двуокиси углерода при сжигании медной стружки, %;

 — коэффициент поправочный на температуру и давление (табличная величина);

 — масса навески сплава, г.

3.5.2. Расхождения результатов трех параллельных определений (показатель сходимости) и результатов двух анализов (показатель воспроизводимости) не должны превышать значений допускаемых расхождений, приведенных в таблице.

3.5.3. Контроль точности результатов анализа гарантируется установлением рабочего режима установки по Государственным стандартным образцам (п. 3.2), утвержденным по ГОСТ 8.315, в соответствии с ГОСТ 25086.

4. МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ УГЛЕРОДА С ПРИМЕНЕНИЕМ АВТОМАТИЧЕСКИХ И ПОЛУАВТОМАТИЧЕСКИХ АНАЛИЗАТОРОВ

4.1. Сущность метода

Метод основан на определении углерода с помощью газоанализатора, обеспечивающего сжигание навески пробы сплава в токе кислорода при 1300−1800 °С в присутствии плавня. Массовую долю углерода в процентах определяют по количеству образовавшейся двуокиси углерода измерением количества поглощенных ею инфракрасных лучей (ИК-спектроскопии) или поглощении образовавшейся двуокиси углерода слабощелочным раствором и определении углерода (в зависимости от типа газоанализатора) кулонометрическим, кондуктометрическим или амперометрическим методами.

4.2. Аппаратура, реактивы

Анализатор любого типа, оборудованный печью (индукционной, трубчатой или другого типа) для сжигания пробы в токе кислорода с детектором, работающим на принципе ИК-спектроскопии или по другим вышеприведенным принципам.

Тигли огнеупорные керамические по НТД, предварительно прокаленные в муфельной печи при температуре 1000−1100 °С в течение 3−4 ч, хранят в эксикаторе. Шлиф крышки эксикатора не рекомендуется покрывать смазывающим веществом. Форму и размеры тиглей выбирают в зависимости от типа применяемого прибора.

Плавень:

окись меди в виде проволоки или порошка, прокаленная при температуре (800±20) °С в течение 3−4 ч;

свинец металлический по ТУ 6−09−3523. Смесь олова металлического по ТУ 6−09−2705 и железа канбонильного ОСУ 13−2 по ТУ 6−09−3000, взятых в соотношении 2:1;

смесь вольфрама металлического ШВЧ по ТУ 48−19−57 и олова металлического по ТУ 6−09−2705, взятых в соотношении 1:1.

Допускается применение других плавней.

Эфир этиловый уксусной кислоты по ГОСТ 22300 или спирт этиловый технический по ГОСТ 18300.

Кислород технический по ГОСТ 5583 из кислородопровода или баллона с кислородом.

Стандартные образцы никелевых сплавов или углеродистых сталей ГСО 2146−81, ГСО 1862−80, ГСО 1498−83п, ГСО 1862−85п, ГСО 1609−85п, ГСО 888−84п, ГСО 1785−80, ГСО 1774−84п, ГСО 1557−83п, ГСО 1640−83п.

4.3. Проведение анализа

4.3.1. Прибор приводят в рабочее состояние в соответствии с инструкцией.

Навеску сплава массой 1 г, при необходимости промытую эфиром или спиртом, помещают в керамический тигель, покрывают навеской плавня в соотношении 1:2 и проводят анализ согласно инструкции по эксплуатации анализатора. Результат анализа получают исходя из показаний прибора или уточняют с учетом значения контрольного опыта.

При контрольном опыте проводят анализ подготовленного тигля с добавкой применяемого плавня.

4.3.2. Градуировку анализатора проводят по стандартным образцам стали типа углеродистой или никелевых сплавов. Результаты анализа используют для корректировки настройки анализатора.

Из значений показаний анализатора вычитают значение контрольного опыта, по полученным значениям и соответствующим им содержанием углерода в стандартных образцах строят градуировочный график или вычисляют градуировочную функцию.

4.4. Обработка результатов

4.4.1. Массовую долю углерода в процентах вычисляют по формуле

,

где  — масса углерода, найденная по градуировочному графику;

 — масса навески пробы, г.

Примечание. При полностью автоматизированном анализе на цифровой индикации указывается непосредственно результат анализа.

4.4.2. Расхождения результатов трех параллельных определений (показатель сходимости) и результатов двух анализов (показатель воспроизводимости) не должны превышать значений допускаемых расхождений, указанных в табл.1.

4.4.3. Контроль точности анализа гарантируется градуировкой анализатора по Государственным стандартным образцам (п. 4.2), утвержденным по ГОСТ 8.315, в соответствии с ГОСТ 25086.