ГОСТ 2604.2-86 (СТ СЭВ 5283-85). Чугун легированный. Методы определения серы
(утв. Постановлением Госстандарта СССР от 17.12.1986 № 3893)
Постановлением Госстандарта СССР от 17 декабря 1986 г. № 3893
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР
Alloycast iron. Methods for determination of sulphur
Срок действия с 1 января 1988 года до 1 января 1993 года
ИНФОРМАЦИОННЫЕ ДАННЫЕ
1. Разработан и внесен Министерством черной металлургии СССР.
Исполнители: В.Д. Чехранов, канд. техн. наук; М.А. Дружинин, канд. техн. наук (руководитель темы); Ю.Д. Худик; Т.Я. Каленченко; З.Д. Будник; Т.Н. Полторацкая; Л.В. Шеенко.
2. Утвержден и введен в действие Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 17.12.1986 № 3893.
4. Ссылочные нормативно-технические документы
| Обозначение НТД, на который дана ссылка | Номер пункта, подпункта, перечисления, приложения |
|---|---|
| ГОСТ 2604.0-77 | 1.1 |
| ГОСТ 5583-78 | 2.2; 3.2 |
| ГОСТ 9147-80 | 2.2, 3.2 |
| ГОСТ 3118-77 | 2.2 |
| ГОСТ 24363-80 | 2.2 |
| ГОСТ 4328-77 | 2.2 |
| ГОСТ 20490-75 | 2.2 |
| ГОСТ 4204-77 | 2.2 |
| ГОСТ 4460-77 | 2.2 |
| ГОСТ 435-77 | 2.2 |
| ГОСТ 4202-75 | 2.2 |
| ГОСТ 4232-74 | 2.2 |
| ГОСТ 10163-76 | 2.2 |
| ГОСТ 860-75 | 2.2 |
| ГОСТ 859-78 | 2.2 |
| ГОСТ 16539-79 | 2.9 |
| ГОСТ 13610-79 | 2.2 |
Настоящий стандарт устанавливает титриметрический и кулонометрический методы определения серы в легированных чугунах при массовой доле ее от 0,004 до 0,1%.
Стандарт соответствует СТ СЭВ 5283-85 в части определения серы в легированном чугуне.
1. ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ
1.1 Общие требования к методам анализа — по ГОСТ 2604.0-77.
2. ТИТРИМЕТРИЧЕСКИЙ МЕТОД
2.1 Сущность метода
Метод основан на сжигании навески чугуна в токе кислорода при 1250 — 1350 °C, поглощении образующейся двуокиси серы водой и титровании образующейся сернистой кислоты раствором йодид-йодата калия в присутствии индикатора крахмала.
2.2 Аппаратура, реактивы и растворы
Установка для определения серы (черт. 1) состоит из источника кислорода (кислородопровод или баллон) 1, снабженного редукционным вентилем для регулирования тока кислорода; склянки Тищенко 2, содержащей раствор марганцовокислого калия в растворе гидроокиси калия; склянки Тищенко 3, заполненной серной кислотой; сушильной колонки 4, наполненной в нижней части гранулами калия гидроокиси, в верхней — безводным хлористым кальцием или ангидроном. Система очистки кислорода может состоять из хлоркальциевой трубки, колонки с аскаритом и U-образной трубки, содержащей в первой половине (по ходу газа) асбест, пропитанный двуокисью марганца, а во второй — ангидрон; ротаметра 5 для измерения расхода кислорода; трехходового крана 6; горизонтальной трубчатой электропечи 7 с водяным охлаждением и силитовыми нагревателями, обеспечивающей температуру нагрева 1250 — 1350 °C при помощи регулятора напряжения 8 и терморегулятора любого типа 9 (допускается применять трубчатые электропечи любого типа, обеспечивающие необходимую температуру); трубки огнеупорной муллитокремнеземистой 10 длиной 600 — 800 мм, с внутренним диаметром 18 — 22 мм, предварительно прокаленной по всей длине при температуре 1250 — 1350 °C. 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 которые вставляют стеклянные или иные некорродирующие соединительные трубки. Внутренние поверхности пробок должны быть защищены от обгорания асбестовыми или некорродирующими прокладками; фарфоровых неглазурованных лодочек 11 (перед применением лодочку прокаливают в токе кислорода при рабочей температуре 1250 — 1350 °C в условиях анализа и хранят в эксикаторе. Шлиф крышки эксикатора не покрывают смазывающими веществами); стеклянной трубки 12 с расширением, заполненной стекловатой для очистки смеси газов от механических примесей, образующихся при сгорании навески и уносимых из печи током кислорода; бюретки 13 вместимостью 25 см3 (или микробюретки) с титрованным раствором йодид-йодата калия; прибора для поглощения двуокиси серы и титрования 14.
Прибор (черт. 2) состоит из двух стеклянных сосудов (поглотительного и сосуда сравнения) одинаковой формы. В поглотительном сосуде протекает процесс поглощения и титрования двуокиси серы, в сосуде сравнения — находится раствор сравнения для контроля окраски раствора при титровании.
В поглотительный сосуд впаяна Г-образная трубка, оканчивающаяся барботером с поплавком, через которую в сосуд поступают газообразные продукты сгорания. В нижней части сосуда имеется кран для слива раствора. Крючок для введения и извлечения лодочек из трубки изготовляют из жаропрочной низкоуглеродистой проволоки любого сечения диаметром 3 — 5 мм, длиной 500 — 600 мм.
Трубки огнеупорные муллитокремнеземистые.
Лодочки фарфоровые по ГОСТ 9147-80.
Кислота соляная по ГОСТ 3118-77.
Калия гидроокись по ГОСТ 24363-80.
Натрия гидроокись по ГОСТ 4328-77.
Калий марганцовокислый по ГОСТ 20490-75, раствор с массовой концентрацией 40 г/дм3 в растворе гидроокиси калия с массовой концентрацией 400 г/дм3; 40 г марганцовокислого калия растворяют при нагревании в 700 — 800 см3 воды. После охлаждения добавляют 400 г гидроокиси калия и доводят водой до 1 дм3.
Кислота серная по ГОСТ 4204-77.
Кальций хлористый по ГОСТ 4460-77.
Марганец (II) сернокислый 5-водный по ГОСТ 435-77.
Ангидрон (магний хлорнокислый безводный).
Асбест, пропитанный двуокисью марганца, используемый для заполнения поглотительной колонки: 13 г сернокислого марганца растворяют в небольшом количестве воды и этим раствором пропитывают 90 г асбестового волокна, предварительно прокаленного при 800 — 1000 °C, добавляют 7 г марганцовокислого калия, растворенного в 200 см3 воды, кипятят в течение нескольких минут. Затем фильтруют на воронку Бюхнера, промывая горячей водой до отсутствия в фильтрате сернокислых солей. Пропитанный двуокисью марганца асбест сушат при 105 °C.
Калий йодноватокислый по ГОСТ 4202-75.
Калий йодистый по ГОСТ 4232-74.
Калия йодид-йодат, титрованный раствор: 0,0862 г йодноватокислого калия, 17 г йодистого калия и 0,4 г гидрата окиси калия растворяют в 1 дм3 воды. Для определения серы в чугуне с массовой долей менее 0,05% титрованный раствор разбавляют в соотношении 1:1.
Раствор хранят в склянке из темного стекла. Массовую концентрацию раствора йодид-йодата калия устанавливают по стандартным образцам, сжигаемым в условиях анализа, с известной массовой долей серы и химическим составом, близким к составу анализируемой пробы чугуна. Массовую концентрацию раствора йодид-йодата калия (Т) в г/см3 серы вычисляют по формуле
где c — массовая доля серы в стандартном образце, %;
m — масса навески стандартного образца, г;
V — объем раствора йодид-йодата калия, израсходованный на титрование стандартного образца, см3;
V_{1} — объем раствора йодид-йодата калия, израсходованный на титрование контрольного опыта (лодочка + плавень), см3.
Крахмал по ГОСТ 10163-76, раствор с массовой концентрацией 0,5 г/дм3, свежеприготовленный: 0,5 г крахмала растворяют при нагревании в 50 см3 воды, полученный раствор выливают в колбу с 500 см3 воды, приливают 15 см3 соляной кислоты и доводят объем водой до 1 дм3, перемешивают. Затем небольшими порциями при перемешивании приливают раствор йодид-йодата калия до получения слабо-голубой окраски раствора.
Плавни: олово по ГОСТ 860-75 или олово гранулированное;
медь металлическая по ГОСТ 859-78;
железо карбонильное радиотехническое по ГОСТ 13610-79 или железо карбонильное, ос. ч.
Массовая доля серы в плавне не должна превышать величины абсолютных допускаемых расхождений для соответствующих диапазонов концентраций.
2.3 Подготовка к анализу
Печь нагревают до рабочей температуры. Установку собирают при помощи резиновых трубок согласно черт. 1 (соединения должны быть максимально короткими) и проверяют на герметичность следующим образом: пропускают кислород через установку со скоростью 20 — 30 пузырьков в минуту. Затем плотно пережимают резиновую трубку перед поглотительным сосудом. Спустя 2 — 3 мин должно прекратиться выделение пузырьков в промывных склянках, после чего выдерживают еще 2 — 3 мин. Если пузырьки больше не выделяются, систему считают герметичной.
Полноту выгорания серы из фарфоровой трубки проверяют следующим образом: один конец фарфоровой трубки присоединяют к источнику с очищенным кислородом, а второй — с поглотительным сосудом. В оба сосуда наливают по 90 — 110 см3 раствора крахмала слабо-голубой окраски и пропускают ток кислорода. Неизменяемость окраски раствора в поглотительном сосуде свидетельствует о полноте выгорания серы из фарфоровой трубки.
Для проверки правильности работы установки сжигают 2 — 3 навески стандартного образца чугуна, при необходимости в присутствии плавня согласно п. 2.3. Затем сжигают навеску плавня для установления поправки контрольного опыта.
2.4 Проведение анализа
Навеску чугуна массой 0,5 г помещают в фарфоровую лодочку и, при необходимости, покрывают плавнем в соотношении (1:1).
Лодочку с навеской помещают в наиболее нагретую часть фарфоровой трубки, которую быстро закрывают затвором или пробкой и выдерживают в течение 1 мин без доступа кислорода при помощи трехходового крана, а затем пропускают ток кислорода со скоростью 2 — 3 дм3/мин.
Когда двуокись серы, поступающая из печи в поглотительный сосуд, начнет обесцвечивать раствор, из бюретки приливают раствор йодид-йодата калия с такой скоростью, чтобы жидкость все время оставалась слабо-голубого цвета.
Титрование считают законченным, когда интенсивность окраски растворов в обоих сосудах будет одинаковой и не изменится в течение 1 мин.
По окончании сжигания навески лодочку извлекают из трубки крючком, а поглотительный раствор заменяют свежим.
2.5 Обработка результатов
2.5.1 Массовую долю серы (X) в процентах вычисляют по формуле
где V — объем раствора йодид-йодата калия, израсходованный на титрование анализируемого раствора, см3;
V_{1} — объем раствора йодид-йодата калия, израсходованный на титрование раствора контрольного опыта, см3;
T — массовая концентрация раствора йодия-йодата калия, г/см3 серы;
m — масса навески анализируемого чугуна, г.
2.5.2. Абсолютные расхождения результатов трех параллельных определений при доверительной вероятности P = 0,95 не должны превышать допускаемых значений, приведенных в таблице.
| Массовая доля серы, % | Абсолютные допускаемые расхождения, % |
|---|---|
| От 0,004 до 0,010 Св. 0,010 « 0,020 » 0,020 « 0,050 » 0,050 « 0,100» | 0,002 0,005 0,008 0,01 |
3. КУЛОНОМЕТРИЧЕСКИЙ МЕТОД
3.1 Сущность метода
Метод основан на сжигании навески чугуна в токе кислорода в присутствии плавней при температуре 1250 — 1350 °C, поглощении образующейся двуокиси серы поглотительным раствором с определенным рН, изменением рН и последующим измерением количества электричества, израсходованного на восстановление исходного рН, пропорционального массовой доле серы в анализируемой пробе.
3.2 Аппаратура, реактивы, растворы
Кулонометрическая установка АС-7932 или аналогичная установка любого другого типа со всеми принадлежностями для определения серы.
Трубки огнеупорные муллитокремнеземистые.
Лодочки фарфоровые по ГОСТ 9147-80. Перед применением лодочки прокаливают при рабочей температуре в токе кислорода и хранят в эксикаторе. Шлиф крышки эксикатора не покрывают смазывающими веществами.
Поглотительный и вспомогательный растворы готовят согласно инструкции к применяемой кулонометрической установке.
В качестве плавня применяется пятиокись ванадия высокой чистоты в количестве 0,2 г. Массовая доля серы контрольного опыта не должна превышать величины абсолютных допускаемых расхождений для соответствующих диапазонов концентраций.
3.3 Подготовка к анализу
Прибор подготавливают к работе в соответствии с инструкцией.
Проверяют герметичность газового тракта.
Для удаления следов двуокиси серы перед началом работы через установку пропускают ток кислорода и прокаливают фарфоровую трубку до получения минимального постоянного показания прибора.
Градуировку прибора проводят по стандартным образцам с составом, близким к анализируемому чугуну.
Контроль правильности работы установки проводят через каждые 2 — 3 ч сжиганием навески стандартного образца.
3.4 Проведение анализа
Навеску чугуна массой 0,5 г помещают в лодочку и покрывают 0,2 г пятиокиси ванадия. Лодочку с навеской и плавнем помещают в наиболее нагретую часть трубки, которую быстро закрывают металлическим затвором, нажимают на кнопку «сброс», чем устанавливают индикаторное цифровое табло на «нуль». Сжигают навеску при температуре 1250 — 1350 °C. В процессе сгорания навески на цифровом табло идет непрерывный отсчет показаний. После остановки счета записывают результаты анализа. Параллельно через все стадии анализа проводят не менее трех контрольных анализов и получают среднее арифметическое значение контрольного опыта.
3.5 Обработка результатов
3.5.1 Массовую долю серы (Х) в процентах вычисляют по формуле
где а — показание цифрового табло прибора при сжигании анализируемой навески чугуна, %;
a_{1} — среднее арифметическое значение показаний цифрового табло прибора, полученное в результате сжигания плавня при проведении контрольных опытов.
3.5.2. Абсолютные расхождения результатов трех параллельных определений при доверительной вероятности P = 0,95 не должны превышать допускаемых значений, приведенных в таблице.
При разногласиях в оценке качества легированного чугуна применяют кулонометрический метод определения серы.