GOST 9853.21-96

GOST 9853.21-96 Titane éponge. Méthodes de détermination de l'hydrogène

GOST 9853.21−96

Groupe B59

NORME INTER-ÉTATS

ÉPONGE EN TITANE

Méthodes de détermination de l'hydrogène

Titane éponge. Méthodes de dosage de l'hydrogène

MKS 77.120*
OKSTU 1709
_______________
* Dans l'index "National Standards" 2008 OKS 77.120, 77.120.50. -
Note du fabricant de la base de données.

Date de lancement 2000-07-01

Avant-propos

1 DÉVELOPPÉ par le Comité technique inter-États pour la normalisation MTK 105, Institut ukrainien de recherche et de conception du titane

INTRODUIT par le Comité d'État de l'Ukraine pour la normalisation, la métrologie et la certification

2 ADOPTÉ par le Conseil inter-États pour la normalisation, la métrologie et la certification (procès-verbal N 9 du 12 avril 1996)

A voté pour accepter :

3 Par décret du Comité d'État de la Fédération de Russie pour la normalisation et la métrologie du 19 octobre 1999 N 353-st, la norme interétatique GOST 9853 .21-96 est entrée en vigueur directement en tant que norme d'État de la Fédération de Russie à partir du 1er juillet , 2000.

4 INTRODUIT POUR LA PREMIÈRE FOIS

1 domaine d'utilisation

Cette norme établit des méthodes chromatographiques (avec une fraction massique d'hydrogène de 0,001% à 0,1%) et spectrales (avec une fraction massique d'hydrogène de 0,002% à 0,1%) pour la détermination de l'hydrogène dans le titane spongieux selon GOST 17746 .

La méthode chromatographique est basée sur l'extraction à haute température de l'hydrogène du titane dans un flux d'azote, suivie de sa détermination à l'aide d'un détecteur thermochimique.

La méthode spectrale est basée sur l'excitation du spectre de l'échantillon par une décharge pulsée à basse tension, suivie de l'enregistrement de l'intensité de la raie spectrale de l'hydrogène par une méthode photographique ou photoélectrique et de la détermination de la fraction massique d'hydrogène à l'aide des caractéristiques d'étalonnage.

2 Références normatives

Cette norme utilise des références aux normes suivantes :

GOST 8.315−97 Système d'État pour assurer l'uniformité des mesures. Échantillons standards. Dispositions de base, procédure de développement, certification, agrément, enregistrement et application

GOST 83−79 Carbonate de sodium. Caractéristiques

GOST 195−77 Sulfate de sodium. Caractéristiques

GOST 244−76 Thiosulfate de sodium cristallin. Caractéristiques

GOST 859−78* Cuivre. Timbres
______________
* Sur le territoire de la Fédération de Russie, GOST 859-2001 s'applique , ci-après dans le texte. — Note du fabricant de la base de données.

GOST 3022−80 Hydrogène technique. Caractéristiques

GOST 3956−76 Gel de silice technique. Caractéristiques

GOST 4160−74 Bromure de potassium. Caractéristiques

GOST 6709−72 Eau distillée. Caractéristiques

GOST 9245−79 Mesure des potentiomètres DC. Spécifications générales

GOST 9293-74 (ISO 2435-73) Azote gazeux et liquide. Caractéristiques

GOST 13033−84 Système d'État des appareils industriels et des équipements d'automatisation. Appareils et moyens d'automatisation électrique analogique. Spécifications générales

GOST 14261−77 Acide chlorhydrique de haute pureté. Caractéristiques

GOST 17433−80 Pureté industrielle. Air comprimé. Classes de pollution

GOST 17746−96 Éponge en titane. Caractéristiques

GOST 18300−87 Alcool éthylique technique rectifié. Caractéristiques

GOST 19627−74 Hydroquinone (paradioxybenzène). Caractéristiques

GOST 21241−89 Pincettes médicales. Exigences techniques générales et méthodes d'essai

GOST 22056−76 Tubes isolants électriques en fluoroplaste 4D et 4DM. Caractéristiques

GOST 23780−96 Éponge en titane. Méthodes d'échantillonnage et de préparation

GOST 25086−87 Métaux non ferreux et leurs alliages. Exigences générales pour les méthodes d'analyse

GOST 25664−83 Métol (sulfate de 4-méthylaminophénol). Caractéristiques

GOST 28498−90 Thermomètres en verre liquide. Exigences techniques générales. Méthodes d'essai

GOST 28723−90 Débitmètres à grande vitesse, électromagnétiques et vortex. Exigences techniques générales et méthodes d'essai

GOST 29298–92* Tissus ménagers en coton et mixtes. Spécifications générales
______________
* Sur le territoire de la Fédération de Russie, GOST 29298–2005 s'applique , ci-après dans le texte. — Note du fabricant de la base de données.

3 Exigences générales

3.1 Exigences générales pour les méthodes d'analyse - selon GOST 25086 .

3.2 L'échantillonnage et la préparation des échantillons sont effectués conformément à GOST 23780 .

3.3 La fraction massique d'hydrogène est trouvée par deux échantillons.

3.4 Lors de la construction d'un graphique d'étalonnage, chaque point est construit selon la moyenne arithmétique des résultats de quatre mesures.

4 Méthode chromatographique

4.1 Instruments de mesure, accessoires et réactifs

Type de chromatographe en phase gazeuse "Gazokhrom-3101", équipé d'un détecteur thermochimique, ou d'un appareil similaire.

Microdoseur de gaz contenant des doses étalons de 1 à 18 mm (fourni avec le chromatographe "Gazokhrom-3101" et en distributeur indépendant).

Distributeur de bâtonnets contenant des doses d'étalonnage de 0,125 à 0,5 cm (fourni avec le chromatographe "Gazokhrom-3101").

Compteur numérique automatique de paramètres de pics chromatographiques (intégrateur) selon le document réglementaire en vigueur.

Potentiomètre automatique KSP-4 selon GOST 9245 .

Four électrique tubulaire démontable type SUOL.

Autotransformateur type LATR-1M.

Millivoltmètre de type M-45300 avec un régulateur à thyristor selon GOST 13033 .

Chronomètre, classe 3, deuxième division valeur 0,2 s selon le document réglementaire en vigueur.

Débitmètre à mousse de savon selon GOST 28723 .

Réacteur à quartz en quartz à double fusion (Figure 1). L'épaisseur de paroi doit être d'au moins 1 mm.

Figure 1. Réacteur à quartz en quartz à double fusion

Image 1

Capsules de quartz (Figure 2).

Figure 2. Capsules de quartz

Figure 2

Connexion en fluoroplastique pour le réacteur (Figure 3), composée de : raccord 1, écrou-raccord 2, joint en caoutchouc 3, raccord 4, réacteur en quartz avec épaulement 5.

Figure 3. Connexion fluoroplastique pour le réacteur

figure 3

Régulateur de pression: (0,5−0,7) MPa, (0,05-0,4) MPa.

Régulateur de débit gaz de 20 à 1000 cm3 /minute

Un ensemble de tamis de sol, fractions de 0,1 à 2,0 mm.

tuyau PVC (5.0−6.0)/1.0 selon le document réglementaire en vigueur.

Tube fluoroplastique (colonne chromatographique) conforme à GOST 22056 , (3,5−4,0)/0,6, 3m.

Azote gazeux HF selon GOST 9293 .

Hydrogène grade B selon GOST 3022 .

Air comprimé conformément à GOST 17433 ou une conduite d'air avec une pression d'air d'au moins 0,5 MPa.

Éthanol (alcool éthylique) technique rectifié conformément à GOST 18300 .

Charbon actif (pour la purification des gaz) selon le document réglementaire en vigueur.

Gel de silice, fractions de 0,5 à 1,0 mm (pour la purification des gaz) selon GOST 3956 .

Zéolithe CaA (5A), fractions de 0,25 à 0,50 mm.

Zéolithe NaX (13X), fractions de 0,5 à 1,0 mm (pour la purification des gaz).

Acide chlorhydrique selon GOST 14261 , dilué 1:4.

Échantillons standard de titane selon GOST 8 .315.

Mélanges de gaz d'étalonnage avec une fraction volumique certifiée d'hydrogène.

4.2 Procédure de préparation des mesurages

L'échantillon de titane analysé doit se présenter sous la forme de morceaux ou de copeaux d'une épaisseur maximale de 0,5 mm et d'une longueur maximale de 1,0 mm, obtenus par traitement mécanique de l'échantillon.

Avant analyse, le réacteur en quartz et les capsules sont lavés avec une solution d'acide chlorhydrique, de l'eau jusqu'à neutralité et de l'éthanol. Le réacteur et les capsules sont séchés et calcinés à une température de 1373 K dans un four électrique à moufle ou tubulaire. Sur le réacteur depuis sa partie large, l'épaulement est meulé pour obtenir une surface plane.

Les zéolithes CaA et NaX sont préalablement régénérées par chauffage sous vide, en augmentant la température à une vitesse de 50–60 deg/min jusqu'à 653 K, et maintenues à cette température pendant 3–4 h.

Le montage est assemblé selon la figure 4. Le montage pour déterminer l'hydrogène dans le titane se compose de : filtres de purification d'azote 1A, 2A, 3A ; des filtres purificateurs d'air 1B, 2B, 3B, remplis respectivement de charbon actif, de gel de silice et de tamis moléculaires NaX ; régulateurs de débit d'azote 4A ; régulateurs de pression d'air 4B; microdoseur 5; vanne doseuse à tige 6; réacteur 7; fours électriques 8 ; colonne chromatographique 9 remplie de zéolithe CaA (5A) ; détecteur thermochimique 10 à deux chambres ; potentiomètre 11 et intégrateur 12.

Figure 4. Installation pour le dosage de l'hydrogène dans le titane

Figure 4

Les unités de l'installation sont reliées par un tube en PVC. Le point de raccordement du réacteur à l'installation est assemblé conformément à la figure 3. A l'aide des régulateurs de pression 4B et de débit 4A (figure 4), le débit d'air dans les deux lignes est réglé à 60 cm /min, consommation d'azote dans les deux lignes 60 cm /minute La température de chauffage du four électrique 8 et du réacteur à quartz 7 est fixée à (1323 ± 50) K. Les jonctions sur le réacteur ne doivent pas se trouver dans la zone de chauffage. Le chromatographe en phase gazeuse, le potentiomètre et l'intégrateur sont mis en marche conformément au mode d'emploi. Réglez le courant du pont du détecteur sur 150 mA. L'étanchéité de l'installation est vérifiée en serrant la sortie du gaz vecteur et en appliquant une pression de service à l'installation. En cas de baisse de pression de service, relevée par un manomètre, les joints sont saponifiés avec une solution savonneuse. Élimine les fuites de gaz.

4.3 Procédure de mesure

4.3.1 Un échantillon pesant 0,03-0,1 g est placé dans une capsule de quartz. Le réacteur est placé dans un plan horizontal et ouvert. À l'aide d'une pince à épiler selon GOST 21241, la capsule de quartz est placée dans le réacteur et fermée en vissant l'écrou-raccord sur le manchon. Après 4 à 5 min, en faisant tourner le réacteur autour de l'axe de 90° (l'extrémité large du réacteur est en haut), la capsule avec l'échantillon est introduite dans la zone de chauffe. Le pic chromatographique de l'hydrogène est enregistré sur un potentiomètre magnétophone. L'aire du pic chromatographique est calculée à l'aide d'un intégrateur. L'identification est effectuée en comparant le temps de rétention absolu de l'hydrogène dans l'échantillon, l'échantillon standard et le mélange de gaz d'étalonnage utilisé pour l'étalonnage.

L'expérience témoin est réalisée dans les mêmes conditions avec une capsule de quartz vide.

4.3.2 Sur la base des valeurs obtenues de l'aire du pic chromatographique d'hydrogène dans l'échantillon et des valeurs de l'expérience de contrôle, calculez la fraction massique d'hydrogène dans l'échantillon.

4.3.3 L'étalonnage de l'installation est effectué à l'aide d'hydrogène pur (99,99 %) ou de mélanges de gaz d'étalonnage avec une fraction volumique d'hydrogène certifiée, à l'aide d'un dispositif de microdosage contenant des doses d'étalonnage N 5-7, et d'une vanne de stockage avec des doses d'étalonnage remplaçables de 0,125cm et plus haut. Une fois que l'appareil est entré en mode et atteint une ligne zéro stable sur la bande graphique du potentiomètre à enregistrement automatique, l'hydrogène est fourni à «l'entrée» du gaz d'étalonnage sur le microdoseur à l'aide d'un tube en PVC (du cylindre, de la ligne ).

L'étalonnage est réalisé (à une fraction massique d'hydrogène de 0,001% à 0,02%) en dosant successivement l'hydrogène avec un microdoseur en utilisant les doses N 5, 6, 7, ce qui correspond à 8 ; Onze; 17 millimètres hydrogène, et une vanne doseuse à tige, utilisant des doses de 0,125 et 0,25 cm . Lorsque la fraction massique d'hydrogène est de 0,02 % à 0,10 %, le calibrage est réalisé à l'aide d'une vanne doseuse à tige, en utilisant des doses de 0,125 ; 0,25 ; 0,375 et 0,5cm .

Sur la base des valeurs obtenues de l'aire du pic chromatographique, le coefficient d'étalonnage absolu est calculé ou un graphique d'étalonnage est construit conformément à GOST 25086 .

Facteur d'étalonnage , g/(μV s), calculé par la formule

, (une)

où — volume de la quantité dosée d'hydrogène, cm ;

2 est la masse d'une mole d'hydrogène, g ;

est l'aire du pic chromatographique, en tenant compte du facteur d'échelle, μV s;

22400 - le volume d'une mole d'hydrogène dans des conditions normales, cm .

Lors de l'utilisation de mélanges de gaz d'étalonnage pour étalonner l'installation, le facteur d'étalonnage absolu , g/(μV s), calculé par la formule

, (2)

où est la fraction volumique d'hydrogène dans le mélange de gaz d'étalonnage, %.

Il est permis d'utiliser des échantillons standards de titane pour l'étalonnage de l'installation. La procédure d'exécution des mesures est conforme à 4.3.1. Facteur d'étalonnage , g/(μV s), dans ce cas calculé par la formule

, (3)

où est le poids de l'échantillon standard, g ;

— valeur certifiée de la fraction massique d'hydrogène dans l'échantillon standard, % ;

est l'aire du pic d'hydrogène chromatographique pour l'échantillon standard, μV s.

Pour les déterminations individuelles du facteur d'étalonnage condition doit être remplie

. (quatre)

La valeur calculée du facteur d'étalonnage est utilisée pour quantifier la teneur en hydrogène dans l'échantillon.

4.4 Traitement des résultats de mesure

Fraction massique d'hydrogène , %, calculé par la formule

, (5)

où — coefficient d'étalonnage absolu, g/(μV s) ;

est l'aire du pic chromatographique de l'hydrogène dans l'échantillon, μV s ;

est l'aire du pic chromatographique de l'hydrogène dans l'expérience témoin, μV s;

- poids de l'échantillon, g.

4.5 Erreur de mesure admissible

4.5.1 Écart entre les résultats de mesure et les résultats d'analyse (avec un niveau de confiance 0,95) ne doit pas dépasser les valeurs admissibles spécifiées dans le tableau 1.


Tableau 1

En pourcentage

4.5.2 Vérification de l'exactitude des résultats d'analyse

Le contrôle de l'exactitude des résultats d'analyse est effectué selon un échantillon standard qui n'a pas été utilisé pour calibrer l'appareil, conformément à GOST 25086 .

Il est permis de contrôler la précision des résultats d'analyse en faisant varier le poids de l'échantillon.

4.6 Exigences de qualification

Un chimiste analytique avec une qualification d'au moins 4ème catégorie est autorisé à effectuer l'analyse.

5 Méthode spectrale

5.1 Instruments de mesure, accessoires et réactifs

Un ensemble d'échantillons standard avec une gamme de teneur en hydrogène couvrant les limites de teneur en hydrogène dans le titane spongieux.

Tour type TV-16 ou machines similaires.

Marque de tige de cuivre M-0, M-1 selon GOST 859 pour la fabrication de contre-électrodes d'un diamètre de 6 mm.

Éthanol (alcool éthylique) technique rectifié conformément à GOST 18300 .

Calicot grossier et batiste selon GOST 29298 .

Générateur d'impulsions basse tension. Le générateur est un appareil électrique qui permet d'obtenir des décharges pulsées à basse tension (~300 V) entre l'échantillon analysé et la contre-électrode. Le principe de fonctionnement du générateur repose sur la charge de la ligne de formage, constituée de filtres en U connectés en série, à une tension donnée, suivie de sa décharge lorsque l'échantillon est amené à la contre-électrode à la distance de claquage.

Spectrographe avec optique en verre ISP-51 et une caméra avec une distance focale 270 millimètres.

Microphotomètre de type MF-2, IFO-460 ou appareils similaires.

Spectroprojecteur de type PS-18, SPP-2 ou appareils similaires.

Plaques spectrales "Infra" selon le document réglementaire en vigueur.

Thermomètre de laboratoire selon GOST 28498 .

Photocuvettes ou autres récipients pour le traitement des plaques photographiques.

Développeur.

Solution A :

- eau distillée selon GOST 6709 - - 1000 cm3 ;

— métol selon GOST 25664– — 1 g;

- sulfite de sodium (sulfite de sodium) selon GOST 195 : cristallin - 52 g, anhydre - 26 g;

- hydroquinone selon GOST 19627– - 5 g.

Résolution B :

- eau distillée selon GOST 6709 - - 1000 cm3 ;

- carbonate de sodium (carbonate de sodium) anhydre selon GOST 83– - 20 g;

- bromure de potassium (bromure de potassium) selon GOST 4160– - 1 g.

Avant le développement, les solutions A et B sont mélangées dans un rapport volumique de 1:1.

Fixateur:

- eau distillée selon GOST 6709 - - 1000 cm3 ;

- thiosulfate de sodium selon GOST 244- - 300 g ;

- sulfite de sodium (sulfite de sodium) anhydre selon GOST 195– - 26 g.

Steelomètre photoélectrique FES-1 avec un appareil d'enregistrement (EPS-154, EPS-164 ou voltmètre numérique type V-4−14).

5.2 Comment se préparer aux mesures

Pour déterminer la teneur en hydrogène, des échantillons obtenus à partir d'une billette pressée selon GOST 23780 préparée pour les essais mécaniques sont utilisés.

Avant l'analyse, les contre-électrodes en cuivre, les échantillons analysés et standard sont traités sur un tour. Les extrémités des échantillons et des contre-électrodes en cuivre sont soigneusement traitées avec une fraise de finition avec une rugosité de la surface usinée ne dépassant pas 10 microns, les arêtes vives sont éliminées (chanfreinées). Les fissures, cavités, rayures, inclusions non métalliques et autres défauts ne sont pas autorisés sur la surface d'extrémité des éprouvettes. La contre-électrode en cuivre après affûtage doit avoir un cône pointu avec une génératrice lisse avec un angle au sommet (60 ± 5) °.

5.3 Procédure de mesure

5.3.1 Réalisation de mesures sur l'installation photographique ISP-51 est réalisée avec une largeur de fente de 0,03-0,04 mm; tension de charge - 250-300 V, ligne analytique - 656,28 nm.

Les spectres des échantillons standards et de l'échantillon analysé sont photographiés sur une plaque photographique. L'enregistrement du spectre est effectué à partir d'une décharge pulsée.

5.3.2 Les mesures sur le FES-1 sont effectuées avec une largeur de fente d'entrée de 0,04 mm et une largeur de fente de sortie de 0,12 mm. L'échelle d'accumulation (1:1 à 1:5) est déterminée par l'amplitude du signal.

Une ligne analytique d'hydrogène 656,28 nm est installée sur la fente de sortie.

L'écart analytique entre l'échantillon et la contre-électrode en cuivre est de 0,2 mm, la tension de charge est de 250 à 300 V.

Une seule impulsion est utilisée sans pré-balayage.

5.3.3 Il est permis d'utiliser d'autres instruments, équipements, matériaux, modes d'excitation et enregistrement des raies spectrales de l'hydrogène, à condition que les caractéristiques métrologiques répondant aux exigences de la présente norme soient obtenues.

5.4 Traitement des résultats de mesure

5.4.1 La fraction massique d'hydrogène pendant le fonctionnement sur le spectrographe ISP-51 est déterminée par photométrie des spectrogrammes sur un microphotomètre.

Le noircissement est mesuré dans chaque spectrogramme ligne analytique de l'hydrogène et calculer la différence de noircissement ligne analytique et arrière-plan.

Le graphique d'étalonnage est construit en coordonnées , où  fraction massique d'hydrogène dans l'échantillon standard, extraite du certificat de l'échantillon standard ; est la valeur moyenne de la différence entre le noircissement de la raie analytique de l'hydrogène et le bruit de fond dans l'échantillon standard.

Selon les valeurs obtenues pour chaque échantillon selon le graphique d'étalonnage, la fraction massique déterminée d'hydrogène dans l'échantillon analysé est trouvée.

5.4.2 La fraction massique d'hydrogène pendant le fonctionnement à FES-1 est déterminée en construisant un graphique d'étalonnage dans les coordonnées ou , selon la moyenne arithmétique des lectures d'un ensemble d'échantillons standard, où  fraction massique d'hydrogène indiquée dans le certificat pour les échantillons standard ; sont les lectures du dispositif de mesure de sortie proportionnelles à l'intensité de la raie spectrale de l'hydrogène.

Selon le graphique d'étalonnage construit, la fraction massique d'hydrogène déterminée est trouvée.

5.4.3 Il est permis d'utiliser d'autres systèmes de coordonnées, à condition d'obtenir les caractéristiques métrologiques qui satisfont aux exigences de la présente norme.

5.5 Erreur de mesure admissible

5.5.1 Divergence entre les résultats des tests et les résultats de deux analyses ne doit pas dépasser (à un niveau de confiance 0,95) des valeurs données dans le tableau 2. Dans le même temps, l'erreur des résultats d'analyse (avec un niveau de confiance 0,95) ne dépasse pas la limite donnée dans le tableau 2.


Tableau 2

En pourcentage

5.5.2 Vérification de l'exactitude des résultats d'analyse

Le contrôle de l'exactitude des résultats de l'analyse est effectué par comparaison avec les résultats de l'analyse, effectuée par des méthodes physico-chimiques.

Les résultats de l'analyse sont considérés comme exacts si la condition

, (6)

où - le résultat de l'analyse de l'échantillon témoin, obtenu par cette méthode ;

- le résultat de l'analyse du même échantillon, obtenu par la méthode physico-chimique ;

, — les valeurs des écarts admissibles entre les résultats des analyses réglementées par les normes pour les méthodes spectrales et physico-chimiques, respectivement.

5.5.3 Le contrôle opérationnel de l'exactitude des résultats d'analyse est effectué avant le début du quart de travail ou simultanément à l'analyse de tout lot d'échantillons de production. Pour effectuer le contrôle, deux échantillons standard sont sélectionnés avec des valeurs de la fraction massique d'hydrogène qui se situent dans la région des limites inférieure et supérieure de la plage de mesure, et la teneur en hydrogène de chaque échantillon standard est mesurée. Si pour au moins un échantillon standard le résultat d'analyse lors du contrôle opérationnel diffère de la valeur de la fraction massique d'hydrogène en un point donné de la caractéristique d'étalonnage de plus de 0,5 , effectuer le réglage des caractéristiques d'étalonnage.

5.6 Exigences de qualification

Un spectroscopiste de qualification non inférieure à la 4ème catégorie est autorisé à effectuer l'analyse.