ГОСТ 10157-2016 Аргон газообразный и жидкий. Технические условия (с Поправкой)

6 Методы анализа

6.1 Общие указания

Общие указания по проведению анализа - по ГОСТ 27025.

Допускается применение других средств измерения с метрологическими характеристиками и оборудования с техническими характеристиками не хуже, а также реактивов по качеству не ниже указанных в настоящем стандарте.

Допускается применять другие методы анализа, обеспечивающие требуемую точность и достоверность результатов определения. Применяемые методики должны быть аттестованы в установленном порядке.

При разногласиях в оценке качества продукта анализ проводят методами, указанными в настоящем стандарте.

Результаты определения округляют до того количества значащих цифр, которому соответствует норма по данному показателю.

По согласованию с потребителем допускается округлять результаты определения до количества значащих цифр, установленных требованиями договора (контракта).

Все применяемые средства измерений должны быть поверены, испытательное оборудование - аттестовано.

6.2 Отбор проб

6.2.1 Пробу газообразного аргона отбирают из наполненного баллона при давлении не ниже (14,7±0,5) МПа [(150±5) кгс/см] или (19,6±1,0) МПа [(200±10) кгс/см] и температуре от 15°С до 30°С, непосредственно в прибор для анализа с помощью редуктора или вентиля тонкой регулировки и стальной или медной соединительной трубки от места отбора пробы до прибора. Редуктор или вентиль промывают анализируемым газом двукратным подъемом давления до 0,98 МПа (10 кгс/см) и сбросом давления; соединительную трубку продувают не менее чем десятикратным объемом анализируемого газа. При определении объемной доли водяных паров пробу отбирают через трубку из нержавеющей стали.

6.2.2 Пробу жидкого аргона отбирают в установку (рисунок 1), основными частями которой являются: криогенный сосуд СК-6, рассчитанный на давление 0,03 МПа (0,3 кгс/см), с крышкой, снабженной двумя трубками, одна из которых доходит до дна сосуда, вторая - короткая, закрыта зажимом и змеевиковый испаритель из трубы ДКРНМ 3х0,5 НД МЗ по ГОСТ 617, длиной 500 мм.

1 - резиновая трубка с зажимом; 2 - медная трубка 6x1; 3 - крышка; 4 - резиновая трубка; 5 - змеевиковый испаритель; 6 - сосуд с водой; 7 - криогенный сосуд; 8 - трубка из нержавеющей стали 3х0,7; 9 - прокладка

Рисунок 1 - Установка по отбору жидкого аргона

Перед отбором пробы жидкого аргона криогенный сосуд охлаждают, наливая 50-100 см анализируемого жидкого аргона. Неиспарившийся остаток жидкости выливают из сосуда и сразу наливают в него пробу жидкого аргона, заполняя сосуд примерно на объема.

При открытом зажиме 1 закрывают криогенный сосуд крышкой и присоединяют к нему змеевиковый испаритель, погруженный в сосуд с водой, нагретой до температуры 50°С-60°С. Короткую трубку присоединяют к баллону с газообразным аргоном высшего сорта через редукционный вентиль, которым регулируют скорость поступления жидкого аргона в испаритель.

Допускается отбирать пробу жидкого аргона непосредственно в прибор для анализа через змеевиковый испаритель. При этом змеевиковый испаритель, погруженный в сосуд с водой, присоединяют к вентилю емкости с жидким аргоном с помощью трубки из нержавеющей стали внутренним диаметром 1,5-2,5 мм.

6.3 Определение объемной доли аргона

6.3.1 Объемную долю аргона , %, вычисляют по формуле

, (1)

где - объемная доля кислорода, %;

- объемная доля азота, %;

- объемная доля водяных паров, %;

- объемная доля суммы углеродсодержащих соединений в пересчете на , %.

6.4 Определение объемной доли кислорода

6.4.1 Аппаратура, реактивы и растворы

Колба Кн-1-100-29/32 по ГОСТ 25336.

Пипетки вместимостью 2, 10 и 25 см по ГОСТ 29227.

Бюретки вместимостью 1 и 5 см по ГОСТ 29251.

Весы неавтоматического действия с наибольшим пределом взвешивания 200 г и погрешностью ±0,2 мг.

Установка для определения кислорода состоит из сосуда для анализа (рисунок 2), бутыли для поглотительного раствора вместимостью 5-10 дм со сливной трубкой (сифоном) и пробирок для колориметрирования (рисунок 3).

Сосуд для анализа типа СВ-7631 МЗ имеет два объема - А и Б, разделенные двухходовым краном 2, снабженным отростком для присоединения к месту отбора пробы, и краном 1 для введения в сосуд поглотительного раствора. Вместимость объема А около 5 дм, объема Б - около 25 см.

I - соединение сосуда А с атмосферой; II - кран закрыт; III - соединение сосуда А с сосудом Б; 1 - одноходовой кран; 2 - двухходовой кран

Рисунок 2 - Сосуд для анализа типа СВ-7631 МЗ

Рисунок 3 - Пробирка для колориметрирования

Аргон газообразный по настоящему стандарту.

Азот газообразный по ГОСТ 9293, технический, 1 сорт.

Аммиак водный по ГОСТ 3760, растворы с массовой долей 25% и 4%.

Аммоний хлористый по ГОСТ 3773.

Вода дистиллированная по ГОСТ 6709.

Калий йодистый по ГОСТ 4232, раствор с массовой долей 10%.

Кислота уксусная по ГОСТ 61, х.ч., ледяная.

Крахмал растворимый по ГОСТ 10163, раствор с массовой долей 1%.

Натрий серноватистокислый (тиосульфат натрия) 5-водный по ГОСТ 27068, раствор молярной концентрации с()=0,05 моль/дм.

Медь (II) сернокислая 5-водная по ГОСТ 4165, раствор молярной концентрации с(1/2 )=0,05 моль/дм.

Хлорид меди (I) по ГОСТ 4164.

Проволока медная круглая электротехническая типа ММ, диаметром 0,8-2,5 мм, в виде спирали.

Смазка для кранов.

Раствор однохлористой меди аммиачный (поглотительный раствор); готовят из расчета 12 г однохлористой меди, 36 г хлористого аммония, 145 см раствора аммиака с массовой долей 25% на 1 дм воды. Раствор готовят в бутыли, заполненной спиралями из медной проволоки. В бутыль наливают воду и раствор аммиака, затем вносят навески хлористого аммония и хлорида меди. Раствор продувают аргоном до полного растворения солей и обесцвечивания раствора, после чего защищают от доступа воздуха.

Раствор сернокислой меди молярной концентрации с(1/2 )=0,05 моль/дм готовят следующим образом: 12,484 г свежеперекристаллизованной сернокислой меди растворяют в воде в колбе вместимостью 1 дм. Титр раствора определяют йодометрическим методом.

Йод, выделившийся при добавлении к 25 см анализируемого раствора 10 см раствора йодистого калия и 2-3 см уксусной кислоты, титруют раствором тиосульфата натрия в присутствии крахмала до обесцвечивания раствора. Поправочный коэффициент () для раствора сернокислой меди вычисляют как частное от деления на 25 объема раствора серноватистокислого натрия, израсходованного на титрование.

Образцовые растворы готовят в пробирках для колориметрирования, в каждую из которых наливают раствор сернокислой меди в количествах, указанных в таблице 2, и затем доводят объем раствора до 25 см раствором аммиака с массовой долей 4%.

Срок годности образцовых растворов - 6 мес.


Таблица 2

6.4.2 Проведение анализа

Перед проведением анализа сосуд промывают хромовой смесью, затем водой и высушивают в токе азота.

Открывают краны 1 и 2 (см. рисунок 2) и присоединяют сосуд для анализа к месту отбора пробы. Продувают сосуд не менее чем десятикратным объемом анализируемого газа. Уменьшив поток газа, закрывают кран 1, затем кран 2 и отсоединяют прибор от места отбора пробы. Давление газа в приборе выравнивают с атмосферным быстрым поворотом крана 2, кончик которого предварительно погружают в воду. Отмечают барометрическое давление и температуру окружающей среды.

Заполняют объем Б через кран 1 поглотительным раствором, предварительно сливая из сифона первую порцию раствора.

Кран 1 закрывают и подбирают образцовый раствор, совпадающий по окраске с раствором в объеме Б.

Открыв кран 2 (при закрытом кране 1), переливают поглотительный раствор в объеме А и энергично встряхивают сосуд до полного поглощения раствором кислорода из анализируемого газа.

Возвращают раствор в объем Б и подбирают образцовый раствор, совпадающий по окраске с раствором в объеме Б.

6.4.3 Обработка результатов

Объемную долю кислорода , %, вычисляют по формуле

, (2)

где - объем пробы газа, равный вместимости объема А, см;

- объем кислорода, соответствующий выбранному образцовому раствору до поглощения кислорода, см;

- объем кислорода, соответствующий выбранному образцовому раствору после поглощения кислорода, см;

- коэффициент для приведения объема сухого газа к температуре 20°С и 101,3 кПа (760 мм рт.ст.) определяют по таблице, приведенной в приложении Б.

За результат анализа принимают среднеарифметическое значение результатов двух параллельных определений, относительное расхождение между которыми не превышает допускаемое расхождение, равное 15%.

Допускаемая относительная суммарная погрешность результата анализа ±30% при доверительной вероятности 0,95.

Объемную долю кислорода допускается определять многошкальными приборами с гальванической ячейкой с твердым электролитом (при этом объемная доля водорода и горючих примесей не должна превышать 1% измеряемой объемной доли кислорода), а также из наполнительного трубопровода промышленными автоматическими газоанализаторами непрерывного действия по ГОСТ 13320 с относительной точностью не менее 10%, например, типа ГЛ.

При разногласиях в оценке объемной доли кислорода анализ проводят колориметрическим методом с применением раствора хлористой меди по 6.4.2.

6.5 Определение объемной доли азота

6.5.1 Аппаратура

Спектральные газоанализаторы различных типов с относительной погрешностью не более 15%.

Смеси газовые поверочные с объемной долей азота в аргоне 5 ppm - ГСО N 3992-87, 10 ppm - ГСО N 3994-87, 20 ppm - ГСО N 3995-87, 50 ppm - ГСО N 3997-87, 90 ppm - ГСО N 3994-87 по Госреестру.

6.5.2 Проведение анализа

Принцип работы газоанализатора основан на измерении интенсивности излучения молекулярной полосы азота, возбуждаемого электрическим разрядом в анализируемом газе.

Подготовка к анализу и его проведение выполняются согласно инструкции по эксплуатации прибора.

6.5.3 Обработка результатов

Объемную долю азота , %, определяют в соответствии с установившимися показаниями прибора.

Объемную долю азота допускается определять газоадсорбционным хроматографическим методом с применением хроматографа с высокочувствительным детектором по теплопроводности с пороговой чувствительностью по азоту не более 5 ppm.

Объемную долю азота в аргоне допускается определять и другими приборами с относительной погрешностью не более 15%.

При разногласиях в оценке объемной доли азота анализ проводят спектральным методом.

6.6 Определение объемной доли водяных паров

6.6.1 Аппаратура

Влагомеры газов кулонометрические, рассчитанные на измерение микроконцентраций водяных паров, с относительной погрешностью измерения не более 10% при концентрациях от 0 до 20 ppm и не более 5% при более высоких концентрациях.

6.6.2 Проведение анализа

Кулонометрический метод основан на непрерывном количественном извлечении водяных паров из испытуемого газа гигроскопичным веществом и одновременном электролитическом разложении извлекаемой воды на водород и кислород, при этом ток электролиза является мерой концентрации водяных паров.

Прибор соединяют с местом отбора пробы трубкой из нержавеющей стали. Расход газа устанавливают (50±1) см/мин. Переключатель диапазонов измерения устанавливают так, чтобы показания прибора были в пределах второй трети измерительной шкалы, градуированной в миллионных долях (ppm). Ток электролиза измеряют микроамперметром.

Температура баллона с анализируемым газом должна быть не ниже 15°С. Анализ проводят по инструкции, прилагаемой к прибору.

6.6.3 Обработка результатов

Объемную долю водяных паров , ppm, определяют в соответствии с установившимися показаниями прибора.

Допускается определять объемную долю водяных паров конденсационным методом, приведенным в приложении В.

При разногласиях в оценке объемной доли водяных паров анализ проводят кулонометрическим методом.

6.7 Определение объемной доли суммы углесодержащих соединений в пересчете на

6.7.1 Аппаратура, реактивы и растворы

Установка для анализа (рисунок 4), состоит из электрической печи, рассчитанной для нагревания до температуры 900°С, кварцевой трубки внутренним диаметром от 25 до 30 мм, заполненной окисью меди, абсорбера (рисунок 5) и газового барабанного счетчика с жидкостным затвором типа РГ-700.

Бюретки вместимостью 25 и 50 см с ценой деления 0,1 см по ГОСТ 29251.

Пипетки вместимостью 20 см по ГОСТ 29227.

Колба 1-1000-2 по ГОСТ 1770.

Весы неавтоматического действия с наибольшим пределом взвешивания 200 г и погрешностью ±0,2 мг.

Секундомер механический.

Аргон газообразный, очищенный дополнительно от двуокиси углерода, с помощью щелочного поглотителя любого типа или низкотемпературной адсорбцией до остаточной объемной доли не более 5·10%.

Вода дистиллированная по ГОСТ 6709, свежепрокипяченная.

1 - электрическая печь; 2 - кварцевая трубка; 3 - окись меди; 4 - абсорбер; 5 - счетчик барабанный газовый

Рисунок 4 - Установка для анализа

1 - пять полных витков трубки диаметром (6±1) мм; 2 - стеклянная перемычка; 3 - место впая газопроводящей линии

Рисунок 5 - Абсорбер

Барий хлористый по ГОСТ 4108.

Кислота соляная, раствор молярной концентрации с(HCI)=0,01 моль/дм (0,01 н); готовят из фиксанала соляной кислоты.

Меди (II) окись по ГОСТ 16539.

Спирт этиловый ректификованный технический, высший сорт, по ГОСТ 18300, раствор с массовой долей 60%.

Фенолфталеин, спиртовой раствор с массовой долей 0,1%.

Бария гидроокись 8-водная по ГОСТ 4107, раствор молярной концентрации с(1/2 )=0,01 моль/дм; готовят следующим образом: 1,8 г и 0,35 г растворяют в 200-300 см горячей воды в мерной колбе вместимостью 1000 см, охлажденный раствор доводят водой до метки и фильтруют в токе аргона. Раствор при хранении и использовании должен быть защищен от атмосферного воздуха.

6.7.2 Проведение анализа

Определяют концентрацию раствора гидроокиси бария (контрольная проба). Для этого отбирают в абсорбер 20 см раствора и титруют в токе аргона, очищенного от диоксида углерода, раствором соляной кислоты в присутствии 2-3 капель раствора фенолфталеина.

Анализируемый аргон пропускают через трубку с окисью меди, нагретую до температуры 800°С-850°С, в течение 10 мин со скоростью около 5 дм/ч и выбрасывают в атмосферу. Затем присоединяют к трубке абсорбер, в который вливают 20 см раствора гидроокиси бария и пропускают через установку 20 дм анализируемого аргона, поддерживая скорость газа около 10 дм/ч. После этого раствор в абсорбере титруют в токе аргона, очищенного от диоксида углерода, соляной кислотой в присутствии 2-3 капель раствора фенолфталеина, до обесцвечивания раствора.

6.7.3 Обработка результатов

Объемную долю суммы углеродсодержащих соединений в пересчете на , %, вычисляют по формуле

, (3)

где - объем раствора соляной кислоты, израсходованный на титрование контрольной пробы, см;

- объем раствора соляной кислоты, израсходованный на титрование раствора после поглощения диоксида углерода, см;

0,12 - коэффициент, учитывающий эквивалентные соотношения раствора гидроокиси бария молярной концентрации с(1/2 )=0,01 моль/дм и диоксида углерода;

- объем газа, взятый для анализа, приведенный к нормальным условиям, см.

За результат анализа принимают среднеарифметическое значение результатов двух параллельных определений, относительное расхождение между которыми не превышает допускаемое расхождение, равное 10%.

Допускаемая относительная суммарная погрешность результата анализа ±25% при доверительной вероятности 0,95.

Допускается определять объемную долю суммы углеродсодержащих соединений в пересчете на газохроматографическими методами, приведенными в приложении Г.

При разногласиях в оценке объемной доли суммы углеродсодержащих соединений в пересчете на анализ проводят титрометрическим методом.

6.8 Объемные доли кислорода и суммы углеродсодержащих соединений в пересчете на допускается определять газоадсорбционным хроматографическим методом с применением хроматографа с высокочувствительным аргоновым разрядным детектором с пороговой чувствительностью не выше 0,5 ppm по каждой определяемой примеси.