ГОСТ Р 54153-2010. Национальный стандарт Российской Федерации. Сталь. Метод атомно-эмиссионного спектрального анализа
(утв. и введен Приказом Росстандарта от 21.12.2010 № 910-ст)
Примечание
Текст данного документа приведен с учетом поправки, введенной в действие с 23.07.2024, опубликованной в «ИУС», № 10, 2024. Документ введен в действие с 01.01.2012.
Утвержден и введен в действие
Приказом Федерального агентства
по техническому регулированию
и метрологии
от 21 декабря 2010 г. № 910-ст
НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
МЕТОД АТОМНО-ЭМИССИОННОГО СПЕКТРАЛЬНОГО АНАЛИЗА
Steel. Method of atomic emission spectral analysis
1 января 2012 года
Цели и принципы стандартизации в Российской Федерации установлены Федеральным законом от 27 декабря 2002 г. № 184-ФЗ «О техническом регулировании», а правила применения национальных стандартов Российской Федерации — ГОСТ Р 1.0-2004 «Стандартизация в Российской Федерации. Основные положения».
1. Разработан Закрытым акционерным обществом «Институт стандартных образцов».
2. Внесен Техническим комитетом по стандартизации ТК 145 «Методы контроля металлопродукции».
3. В настоящем стандарте учтены основные нормативные положения стандартов АСТМ Е415-08, АСТМ Е1086-08, АСТМ Е1009-95.
4. Утвержден и введен в действие Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 21 декабря 2010 г. № 910-ст.
Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодно издаваемом информационном указателе «Национальные стандарты», а текст изменений и поправок — в ежемесячно издаваемых информационных указателях «Национальные стандарты». В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ежемесячно издаваемом информационном указателе «Национальные стандарты». Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет.
Настоящий стандарт разработан впервые в связи с совершенствованием спектрального оборудования, расширением аналитических возможностей приборов, а также с учетом современных требований к точности измерений показателей качества стали в Российской Федерации.
1.1. Настоящий стандарт устанавливает атомно-эмиссионный спектральный метод с фотоэлектрической регистрацией спектра для определения в стали массовой доли элементов, %:
углерод . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . от 0,002 до 3,0; сера . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . от 0,001 до 0,20; фосфор . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . от 0,001 до 0,20; кремний . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . от 0,002 до 5,0; марганец . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . от 0,0005 до 35,0; хром . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . от 0,001 до 35,0; никель . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . от 0,001 до 45,0;
кобальт . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . от 0,0005 до 20,0;
медь . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . от 0,001 до 5,0; алюминий . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . от 0,001 до 10,0; алюминий кислоторастворимый (к.р.). . . . . . . . . от 0,002 до 0,20; мышьяк . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . от 0,0002 до 0,5; молибден . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . от 0,0002 до 10,0; вольфрам . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . от 0,002 до 20; ванадий . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . от 0,001 до 10,0; титан . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . от 0,001 до 5,0; ниобий . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . от 0,001 до 3,0; цирконий . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . от 0,001 до 0,5; свинец . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . от 0,001 до 0,5; олово . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . от 0,0005 до 0,25; цинк . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . от 0,001 до 0,05; сурьма . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . от 0,001 до 0,05; бор . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . от 0,0001 до 0,10; висмут . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . от 0,001 до 0,05; кальций . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . от 0,0005 до 0,05; азот . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . от 0,001 до 0,05; магний . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . от 0,001 до 0,20; церий . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . от 0,001 до 0,20.
1.2. Настоящий стандарт распространяется на анализ образцов стали, имеющих диаметр, достаточный, чтобы перекрыть отверстие камеры обыскривания (для обеспечения герметичности камеры).
В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:
ГОСТ Р 8.563-2009 Государственная система обеспечения единства измерений. Методики (методы) измерений
ГОСТ Р ИСО 5725-1-2002 Точность (правильность и прецизионность) методов и результатов измерений. Часть 1. Основные положения и определения
ГОСТ Р ИСО 5725-6-2002 Точность (правильность и прецизионность) методов и результатов измерений. Часть 6. Использование значений точности на практике
ГОСТ Р 52361-2005 Контроль объекта аналитический. Термины и определения
ГОСТ Р 52781-2007 Круги шлифовальные и заточные. Технические условия
ГОСТ 8.315-97 Государственная система обеспечения единства измерений. Стандартные образцы состава и свойств веществ и материалов. Основные положения
ГОСТ 12.0.004-90 Система стандартов безопасности труда. Организация обучения безопасности труда. Общие положения
ГОСТ 12.1.004-91 Система стандартов безопасности труда. Пожарная безопасность. Общие требования
ГОСТ 12.1.019-2009 Система стандартов безопасности труда. Электробезопасность. Общие требования и номенклатура видов защиты
ГОСТ 12.4.009-83 Система стандартов безопасности труда. Пожарная техника для защиты объектов. Основные виды. Размещение и обслуживание
ГОСТ 6456-82 Шкурка шлифовальная бумажная. Технические условия
ГОСТ 7565-81 (ИСО 377-2-89) Чугун, сталь и сплавы. Метод отбора проб для определения химического состава
ГОСТ 10157-79 Аргон газообразный и жидкий. Технические условия
ГОСТ 21963-2002 Круги отрезные. Технические условия
Примечание. При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодно издаваемому указателю «Национальные стандарты», который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по соответствующим ежемесячно издаваемым информационным указателям, опубликованным в текущем году. Если ссылочный стандарт заменен (изменен), то при пользовании настоящим стандартом следует руководствоваться заменяющим (измененным) стандартом. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, применяется в части, не затрагивающей эту ссылку.
В настоящем стандарте применены термины с соответствующими определениями по ГОСТ Р ИСО 5725-1, ГОСТ 8.563, МИ 1317 [1], РМГ 61 [2], РМГ 29 [3], РМГ 91 [4], Р 50.2.056-2007 [5], а также следующие термины с соответствующими определениями:
3.1. Методика измерений (МВИ): совокупность операций и правил, выполнение которых обеспечивает получение результатов измерений с установленными характеристиками погрешности (неопределенности).
3.2. Интенсивность спектральных линий: мощность, излучаемая единицей объема источника в интервале длин волн, соответствующем полной ширине данной спектральной линии.
3.3. Стандартный образец материала (вещества): материал (вещество), одно или несколько свойств которого установлены метрологически обоснованными процедурами, к которому приложен документ, выданный уполномоченным органом, содержащий значения этих свойств с указанием характеристик погрешностей (неопределенностей) и утверждение о прослеживаемости.
3.4. Государственный стандартный образец: стандартный образец материала (вещества), признанный федеральным органом исполнительной власти Российской Федерации, осуществляющим функции в сфере технического регулирования и метрологии.
3.5. Стандартный образец предприятия: стандартный образец материала (вещества), признанный руководством предприятия.
3.6. Аналитический сигнал: сигнал, содержащий количественную информацию о величине, функционально связанной с содержанием элемента и регистрируемой в ходе анализа материала.
3.7. Градуировочная характеристика: функциональная зависимость аналитического сигнала от содержания элемента, выраженная в виде формулы, графика или таблицы.
3.8. Характеристика погрешности результатов анализа: граница интервала, в котором погрешность измерений находится с доверительной вероятностью 0,95.
3.9. Показатель точности результатов анализа: значения характеристики погрешности (неопределенности), установленные для любого результата анализа, полученного при соблюдении требований и правил данной методики при ее реализации в конкретной лаборатории (соответствует расширенной неопределенности с коэффициентом охвата 2).
3.10. Неопределенность измерений: параметр, связанный с результатом измерений и характеризующий рассеяние значений, которые можно приписать измеряемой величине.
3.11. Стандартная неопределенность: неопределенность результатов измерений, выраженная в виде стандартного отклонения.
3.12. Расширенная неопределенность: величина, определяемая интервалом вокруг математического ожидания результатов измерений, охватывающим большую долю распределения значений, которые обоснованно могут быть приписаны измеряемой величине.
3.13. Прецизионность: степень близости друг к другу независимых результатов измерений, полученных в конкретных регламентированных условиях.
3.14. Повторяемость (сходимость): прецизионность в условиях, при которых результаты измерений получены одним методом, с использованием одного оборудования, на одной поверхности пробы, в одной лаборатории, одним и тем же оператором и практически одновременно.
3.15. Внутрилабораторная прецизионность: прецизионность в условиях, при которых результаты измерений получают при вариации всех факторов, формирующих разброс результатов при применении методики в конкретной лаборатории.
3.16. Воспроизводимость: прецизионность в условиях, при которых результаты измерений получены одним методом на идентичных объектах испытаний в различных лабораториях.
3.17. Предел повторяемости (сходимости): допускаемое для принятой вероятности P = 0,95 расхождение между наибольшим и наименьшим из результатов двух единичных измерений, полученных в условиях повторяемости.
3.18. Критический диапазон: допускаемое для принятой вероятности P = 0,95 расхождение между результатами n единичных измерений, полученных в условиях повторяемости.
3.19. Предел внутрилабораторной прецизионности: допускаемое для принятой вероятности P = 0,95 расхождение между двумя результатами измерений, полученными в условиях внутрилабораторной прецизионности.
3.20. Предел воспроизводимости: допускаемое для принятой вероятности P = 0,95 расхождение между двумя результатами анализа, полученными в условиях воспроизводимости.
3.21. Норматив контроля: числовое значение, являющееся критерием для признания контролируемого показателя качества результатов измерения соответствующим (или не соответствующим) установленным требованиям.
В настоящем стандарте применены следующие обозначения и сокращения:
ГСО — государственный стандартный образец;
СОП — стандартный образец предприятия;
C — значение массовой доли элемента;
r — предел повторяемости (сходимости) результатов измерений для двух параллельных определений;
CR_{0,95}(3) — критический диапазон результатов измерений для трех параллельных определений;
\delta_{\text{ст}} — норматив контроля стабильности градуировочной характеристики;
K_{X - C} , K_{T} — нормативы контроля правильности результатов измерений;
R_{\text{Л}} — предел внутрилабораторной прецизионности;
\Delta — характеристика погрешности результата анализа, P = 0,95;
u — неопределенность результата измерений;
U — расширенная неопределенность результата измерений;
Метод основан на возбуждении атомов элементов материала пробы электрическим разрядом, разложении излучения атомов элементов в спектр, измерении аналитических сигналов, пропорциональных интенсивности или логарифму интенсивности спектральных линий, и последующем определении массовых долей элементов с помощью градуировочной характеристики.
Отбор и подготовка проб — по ГОСТ 7565. Поверхность пробы, предназначенную для обыскривания, затачивают на плоскость. На поверхности не допускаются раковины, шлаковые включения, цвета побежалости и другие дефекты.
При выполнении измерений применяют следующие средства измерений и другие технические средства:
- атомно-эмиссионные спектральные установки индивидуальной градуировки с фотоэлектрической регистрацией спектра для анализа монолитных образцов стали независимо от способа возбуждения спектра;
- СО стали по ГОСТ 8.315 с аттестованным значением массовой доли элементов в соответствии с разделом 1 настоящего стандарта с погрешностью, не превышающей +/- 0,3 (в обоснованных случаях +/- 0,5) значения характеристики погрешности методики;
- абразивно-отрезные станки;
- шлифовально-полировальные станки;
- круги отрезные по ГОСТ 21963;
- круги шлифовальные заточные по ГОСТ Р 52781;
- шкурку шлифовальную бумажную по ГОСТ 6456;
- аргон газообразный высшего сорта по ГОСТ 10157.
В случае применения вакуумных атомно-эмиссионных спектральных установок используют постоянные электроды-прутки серебряные, медные и вольфрамовые диаметром от 4 до 6 мм или вольфрамовую проволоку диаметром от 1 до 2 мм, длиной не менее 50 мм в соответствии с инструкцией по эксплуатации.
Для воздушных атомно-эмиссионных спектральных установок используют медные прутки марок М00, М1, М2 по ГОСТ 859 и угольные стержни марки С3 диаметром 6 мм и длиной не менее 50 мм.
Допускается применение других средств измерений, вспомогательного оборудования и материалов, обеспечивающих точность анализа, предусмотренную настоящим стандартом.
Алгоритм выполнения измерений включает в себя подготовку спектральной установки к работе, подбор условий для анализа проб стали, построение градуировочных характеристик, проведение анализа.
9.1. Подготовку установки к выполнению измерений проводят в соответствии с инструкцией по обслуживанию и эксплуатации установки.
9.2. Условия проведения анализа на атомно-эмиссионных спектральных установках приведены в Приложении Б (таблицы Б.1, Б.2).
9.3. Длины волн спектральных линий и диапазоны значений массовых долей элементов приведены в Приложении Б (таблица Б.3).
9.4. Первичную градуировку спектральной установки осуществляют экспериментально при внедрении МВИ с использованием ГСО, СОП или однородных проб, проанализированных стандартизованными или аттестованными методиками.
9.5. Для получения градуировочной характеристики рекомендуется применять не менее трех образцов.
9.6. Процедуру градуировки выполняют в соответствии с инструкцией по работе с программным обеспечением атомно-эмиссионной спектральной установки.
9.7. Градуировочные характеристики используют для определения массовых долей контролируемых элементов непосредственно или с учетом влияния химического состава и физико-химических свойств объекта.
9.8. При использовании спектральных установок, не имеющих программного обеспечения, градуировку осуществляют в соответствии с инструкцией по эксплуатации. Градуировочные характеристики выражают в виде графика, формулы или таблицы.
9.9. При работе на атомно-эмиссионных спектральных установках необходимо ежедневно, а также после ремонта проверять положение градуировочной характеристики (коррекция дрейфа). Процедура коррекции дрейфа должна быть регламентирована инструкцией по эксплуатации прибора или другими документами.
9.10. Допускается введение в результаты измерений поправок, учитывающих влияние химического состава, структуры и других физико-химических характеристик анализируемых проб.
10.1. Контроль стабильности градуировочных характеристик осуществляют не реже одного раза в смену для верхнего и нижнего пределов диапазона измерений с помощью СО или однородных проб. Допускается проводить контроль только для верхнего (нижнего) предела или середины диапазона измерений.
Для СО (пробы) выполняют два измерения в условиях повторяемости и проверяют приемлемость полученных результатов измерений в соответствии с пунктом 10.2.
10.2. Если результаты признаны приемлемыми, вычисляют среднее арифметическое значение C и разность \Delta C по формуле
где C_{0} — значение массовой доли в СО (пробе), полученное при построении градуировочной характеристики.
10.3. Если \Delta C превышает допускаемое значение \delta_{\text{ст}} в соответствии с Приложением А, таблица А.1, измерения повторяют. Если при повторных измерениях \Delta C превышает допускаемое значение, осуществляют восстановление градуировочной характеристики.
11.1. Выполняют два измерения массовой доли элементов в пробе в условиях повторяемости.
11.2. Абсолютное расхождение полученных по пункту 11.1 результатов измерений сравнивают с пределом повторяемости r в соответствии с Приложением А, таблица А.1.
Если абсолютное расхождение между результатами двух измерений не превышает предела r
результаты признают приемлемыми и в качестве окончательно приводимого результата принимают среднее арифметическое значение двух измерений.
11.3. Если условие (2) не выполняется, проводят еще одно измерение и вычисляют разность между максимальным (C_{max}) и минимальным (C_{min}) результатами измерений. Полученное значение сравнивают с критическим диапазоном CR_{0,95} , определенным по формуле (3), в соответствии с Приложением А, таблица А.1.
Если абсолютное расхождение между результатами трех измерений не превышает предела CR_{0,95} , определенного по формуле (3),
где C_{max} — максимальное значение трех измерений;
C_{min} — минимальное значение трех измерений,
то результаты признают приемлемыми и в качестве окончательно приводимого результата принимают среднее арифметическое значение трех измерений.
11.4. Если условие (3) не выполняется, результаты измерений располагают в ряд по возрастанию (C_{1}<C_{2}<C_{3}) и в качестве окончательного результата принимают значение второго наименьшего измерения (C_{2}) с последующим выяснением и устранением причин повышенного разброса результатов.
11.5. Числовое значение результата анализа должно оканчиваться цифрой того же разряда, что и соответствующее значение характеристики погрешности результата анализа \Delta(U) приведенное в Приложении А, таблица А.1.
12.1 Контроль правильности результатов анализа
12.1.1. Контроль правильности проводят выборочным сравнением результатов спектрального анализа проб с результатами химического анализа, выполняемого по стандартизованным или аттестованным методикам. Норматив контроля K_{X - C} представлен в Приложении А, таблица А.1.
12.1.2. При невозможности выполнения пункта 12.1.1 в полном объеме методами химического анализа допускается выполнять контроль правильности измерений по результатам воспроизведения аттестованных значений массовой доли элементов в ГСО или СОП. Норматив контроля K_{T} представлен в Приложении А, таблица А.1.
12.1.3. Число результатов при контроле правильности должно быть не менее 0,3% общего числа определений за контролируемый период.
12.1.4. Правильность измерений считают удовлетворительной, если число расхождений результатов, превышающих допускаемое значение K_{X - C} или K_{T} , составляет не более 5% числа проконтролированных результатов.
12.2 Контроль внутрилабораторной прецизионности результатов измерений
12.2.1. С целью контроля внутрилабораторной прецизионности результатов измерений выполняют определения массовой доли элементов в проанализированных ранее пробах, изменяя влияющие факторы (разное время, разные операторы и т.д.).
12.2.2. Число повторных измерений должно быть не менее 0,3% общего числа измерений за контролируемый период.
12.2.3. Внутрилабораторную прецизионность результатов измерений считают удовлетворительной, если число расхождений результатов первичного и повторного анализов, превышающих допускаемое значение R_{\text{Л}} , приведенное в Приложении А, таблица А.1, составляет не более 5% числа проконтролированных результатов.
12.3. При соблюдении условий разделов 11 и 12 характеристика погрешности (расширенная неопределенность) результата измерений не превысит значения \Delta(U) , приведенного в Приложении А, таблица А.1.
Результаты измерений оформляют протоколом, записью в журнале или регистрируют на электронных носителях.
Совместно с результатом измерений представляют характеристику погрешности \Delta (расширенную неопределенность U) и представляют в виде
где \overline{C} — результат измерения элемента в пробе;
\Delta(U) — значение характеристики погрешности результата измерений (расширенная неопределенность).
Примечание. Вместо указания характеристики погрешности (расширенной неопределенности) допускается сопровождать результат ссылкой на настоящий стандарт.
Результаты, полученные в двух лабораториях, признают приемлемыми, если абсолютное расхождение между ними не превышает предела воспроизводимости R, приведенного в Приложении А, таблица А.1.
Выполнение измерений может производить оператор, владеющий техникой работы на атомно-эмиссионной спектральной установке.
При выполнении измерений следует соблюдать следующие требования безопасности:
- электробезопасность при работе с электроустановками по ГОСТ 12.1.019 [5];
- организацию обучения работающих безопасности труда по ГОСТ 12.0.004 [6];
- помещение лаборатории должно соответствовать требованиям пожарной безопасности по ГОСТ 12.1.004 [7] и иметь средства пожаротушения по ГОСТ 12.4.009 [8];
- требования инструкции по охране труда и промышленной безопасности (ОТ и ПБ), действующей в лаборатории.
СПЕКТРАЛЬНЫХ УСТАНОВКАХ ПРИВЕДЕНЫ В ТАБЛИЦАХ Б.1 - Б.3
1. Рекомендация Государственная система обеспечения единства МИ 1317-2004 измерений. Результаты и характеристики погрешности измерений. Формы представления. Способы использования при испытаниях образцов продукции и контроле их параметров
2. Рекомендации Государственная система обеспечения единства
по межгосударственной измерений. Показатели точности, правильности, стандартизации прецизионности методик количественного
РМГ 61-2003 химического анализа. Методы оценки
3. Рекомендации Государственная система обеспечения единства
по межгосударственной измерений. Метрология. Основные термины и стандартизации определения
4. Рекомендации Государственная система обеспечения единства
по межгосударственной измерений. Совместное использование понятий стандартизации "погрешность измерения" и "неопределенность
РМГ 91-2009 измерения». Общие принципы
5. Рекомендации Государственная система обеспечения единства по стандартизации измерений. Образцы материалов и веществ Р 50.2.056-2007 стандартные. Термины и определения
------------------------------------------------------------------