ЧУГУН ЛЕГИРОВАННЫЙ

МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СЕРЫ

 

ГОСТ 2604.2-86
(СТ СЭВ 5283-85)

 

 

 

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО СТАНДАРТАМ

Москва

 

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

Срок действия с 01.01.88

до 01.01.93

Несоблюдение стандарта преследуется по закону

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 °С, 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 °С 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 °С. 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 °С 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.

Черт. 1

Черт. 2

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.

Кислород по ГОСТ 5583-78.

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.

Аскарит (натронный асбест).

Ангидрон (магний хлорнокислый безводный).

Стекловата.

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 °С, 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 °С.

Калий йодноватокислый по ГОСТ 4202-75.

Калий йодистый по ГОСТ 4232-74.

Калия йодид-йодат, титрованный раствор: 0,0862 г йодновато-кислого 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 с - массовая доля серы в стандартном образце, %;

m - масса навески стандартного образца, г;

V - объем раствора йодид-йодата калия, израсходованный на титрование стандартного образца, см³:

V₁ - 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;

окись меди по ГОСТ 16539-79;

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;

V₁ - объем раствора йодид-йодата калия, израсходованный на титрование раствора контрольного опыта, см³;

Т - массовая концентрация раствора йодид-йодата калия, г/см³ серы;

m - масса навески анализируемого чугуна, г.

2.5.2. Абсолютные расхождения результатов трех параллельных определений при доверительной вероятности Р = 0,95 не должны превышать допускаемых значений, приведенных в таблице.

3. КУЛОНОМЕТРИЧЕСКИЙ МЕТОД

3.1. Сущность метода

Метод основан на сжигании навески чугуна в токе кислорода в присутствии плавней при температуре 1250 - 1350 °С, 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.

Кислород по ГОСТ 5583-78.

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 °С. 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 (X) в процентах вычисляют по формуле

X = a - a₁,

где а - показание цифрового табло прибора при сжигании анализируемой навески чугуна, %;

а₁ - 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 Р = 0,95 не должны превышать допускаемых значений, приведенных в таблице.

При разногласиях в оценке качества легированного чугуна применяют кулонометрический метод определения серы.

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 17.12.86 № 3893

3. ВЗАМЕН ГОСТ 2604.2-77

4. ССЫЛОЧНЫЕ НОРМАТИВНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ДОКУМЕНТЫ

СОДЕРЖАНИЕ