ГОСТ 21132.1-98

ГОСТ 21132.1-98 Алюміній та алюмінієві сплави. Методи визначення водню у твердому металі вакуум-нагрівом (зі зміною N 1)

ГОСТ 21132.1-98

Група В59

МІЖДЕРЖАВНИЙ СТАНДАРТ

АЛЮМІНІЙ І СПЛАВИ АЛЮМІНІЄВІ

Методи визначення водню в твердому металі вакуум-нагрівом

Aluminium та aluminium alloys.
Методи для визначення hydrogen in solid metal by vacuum hot extraction

МКС 77.040*
ОКП 17 3230
_______________
* В покажчику «Національні стандарти» 2008 рік ОКС 77.120.10. -
Примітка виробника бази даних.

Дата введення 2000-01-01

Передмова

1 РОЗРОБЛЕН ВАТ «Всеросійський інститут легких сплавів» (ВАТ ВІЛС), Міждержавним технічним комітетом зі стандартизації МТК 297 «Матеріали та напівфабрикати з легких сплавів»

ВНЕСЕН Держстандартом Росії

2 ПРИЙНЯТЬ Міждержавною Радою зі стандартизації, метрології та сертифікації (протокол N 14-98 від 12 листопада 1998 р.)

За ухвалення проголосували:

3 Постановою Державного комітету Російської Федерації зі стандартизації та метрології від 21 квітня 1999 р. N 132 міждержавний стандарт ГОСТ 21132.1-98 введено в дію безпосередньо як державний стандарт Російської Федерації з 1 січня 2000 р.

4 ВЗАМІН ГОСТ 21132.1-81

ВНЕСЕН Зміна N 1, затверджена та введена в дію на території Р. Ф. Наказом Ростехрегулювання від 21.03.2008 N 56-ст з 01.09.2008.

Зміна N 1 внесена виробником бази даних за текстом ІКС N 6, 2008 рік.

1 Область застосування

Цей стандарт встановлює два методи визначення водню у твердому металі алюмінію та алюмінієвих сплавів: метод вакуум-нагріву з аналізатором по тиску та метод вакуум-нагріву з мас-спектрометричним аналізатором у динамічному режимі (при масовій частці водню від 0,06 до 0,7 млн ).

2 Нормативні посилання

У цьому стандарті використані посилання на такі стандарти:

ГОСТ 1012-72 Бензини авіаційні. Технічні умови

ГОСТ 1790-77 Дріт із сплавів хромель Т, алюмель, копель та константан для термоелектродів термоелектричних перетворювачів

ГОСТ 3118-77 Кислота соляна. Технічні умови

ГОСТ 4658-73 Ртуть. Технічні умови

ГОСТ 5556-81 Вата медична гігроскопічна. Технічні умови

ГОСТ 9293-74 Азот газоподібний та рідкий. Технічні умови

ГОСТ 10484-78 Кислота фтористоводнева. Технічні умови

ГОСТ 18300-87 Спирт етиловий технічний ректифікований. Технічні умови

ГОСТ 25086-87 Кольорові метали та їх сплави. Загальні вимоги до методів аналізу

3 Загальні вимоги

3.1 Загальні вимоги до методів аналізу – за ГОСТ 25086 з доповненням.

3.1.1 Масову частку водню в аналізованих сплавах визначають двох зразках однієї проби, зважених з похибкою трохи більше 0,01 р. За результат аналізу приймають середнє арифметичне результатів двох паралельних визначень.

4 Метод вакуум-нагріву з аналізатором тиску в режимі накопичення

4.1 Сутність методу

Метод заснований на екстракції водню з аналізованого металу, нагрітого нижче за температуру плавлення, в діапазоні від 500 до 600 °C, у вакуумі при залишковому тиску (6,65-9,31)·10 Па.

Гази, що виділяються, збирають в калібрований об'єм, по зміні тиску визначають їх кількість. Водень з газової суміші видаляють дифузійним шляхом через нагрітий фільтр паладієвий, і по різниці тисків визначають кількість водню в екстрагованої газової суміші.

4.2 Підготовка зразків для аналізу

4.2.1 Із заготівлі (проби) шириною та товщиною не менше 10х10 мм, довжиною від 70 до 130 мм виточують два зразки діаметром (8,0±0,1) мм, довжиною (20,0±0,5) мм наступним чином :

- Проточують заготівлю по довжині до діаметра 8,5 мм;

- Проводять чистову обробку торця;

- Проводять чистову обробку зразка механічною подачею супорта. Частота обертання шпинделя повинна бути від 1200 до 1500 об/хв, значення подачі супорта – від 0,04 до 0,10 мм на один оберт шпинделя, глибина різання – від 0,1 до 0,2 мм. Ріжучу кромку різця попередньо полірують алмазною пастою. Кути заточування різця підбирають експериментально залежно від марки металу. Обточування проводять без охолоджувальної емульсії;

- Відрізають зразки довжиною (20,0±0,5) мм кожен. При цьому не допускається підтримувати їх пінцетом, щоб уникнути зміни якості поверхні. Необхідно, щоб кожен зразок падав у скляну бюксу, розташовану під заготівлею;

— кожен зразок затискають у патрон у поліетиленовій цанзі та обточують другий торець. Як матеріал цанги допускається також використовувати тефлон або тарнамід.

(Змінена редакція, зміна N 1).

4.2.2 Зразки зважують. Відразу після зважування зразки необхідно помістити в трубку завантаження установки. Допускається залишати зразки повітря не більше 3 год.

4.3 Апаратура, реактиви та матеріали

Установка вакуум-нагріву з аналізатором тиску для визначення масової частки водню (рисунок 1), що має пульт управління, складається з основних складальних одиниць і елементів:

- електропіч опору 15, що забезпечує температуру нагрівання від 300 до 900 °C, з хромель-алюмелевим термоелектричним перетворювачем за ГОСТ 1790 і потенціометром типу КСП-4 для вимірювання та реєстрації температури;

- Вакуумна система, за допомогою якої в установці створюють розрідження (6,65-9,31) · 10 Па; в неї входять форвакуумний насос 14 типу 2НВР-5ДМ, дифузійний парортутний насос 13 типу Н50Р, скляний парортутний насос 4 і скляні трубопроводи;

- Скляний екстракційний вузол, що складається зі змінної кварцової екстракційної трубки 1 (малюнок 2а), з'єднаної за допомогою водоохолоджуваного шліфу 2 із завантажувальною трубкою 3;

— аналітична система, що складається з каліброваної ємності, обмеженої з одного боку умовною середньою лінією скляного парортутного насоса 4, з іншого ртутним затвором 11. Екстрагований зі зразка газ перекачується в калібровану ємність, що включає балон 8, скляним парортут;

- паладієвий фільтр (трубка зовнішнім діаметром 2,5 мм, довжиною 100 мм, товщиною стінки 0,1 мм) з піччю нагріву 7, що служить для видалення водню з екстрагованої суміші, що знаходиться в аналітичній системі, при його нагріванні до температури від 600 до 700 °C;

- Компресійний манометр Мак-Леода 9 з діапазоном вимірювань від 1,33 · 10 до 79,8 Па для вимірювання тиску зібраних в аналітичній системі газів;

- Крани і , за допомогою яких здійснюють підйом і опускання ртуті в манометрі Мак-Леода 9 і 11 затворі при з'єднанні їх поперемінно з атмосферою або форвакуумним балоном 12;

- пастка 5 і капілярна пастка 6, що охолоджуються рідким азотом; служать для виморожування парів води в установці;

- Манометрична лампа 10 типу ПМТ-2 для контролю розрідження.

Малюнок 1 — Схема установки вакуум-нагріву з аналізатором тиску

Малюнок 1 — Схема установки вакуум-нагріву з аналізатором тиску

Малюнок 2 — Екстракційна трубка

а - трубка без вкладиша; б - трубка з вкладишем

Малюнок 2 — Екстракційна трубка

Допускається використання іншої аналогічної аналітичної апаратури, що передбачає проведення аналізу тим самим методом та забезпечує отримання метрологічних параметрів, встановлених цим стандартом.

Ртуть металева згідно з ГОСТ 4658 .

Бензин згідно з ГОСТ 1012 .

Спирт етиловий технічний ректифікований за ГОСТ 18300 .

Олія вакуумна.

Гума вакуумна.

Кислота соляна за ГОСТ 3118 , розчин 1:9.

Кислота фтористоводнева згідно з ГОСТ 10484 .

Азот рідкий згідно з ГОСТ 9293 .

Вата медична гігроскопічна ГОСТ 5556 .

Батіст.

Державні стандартні зразки складу алюмінієвих сплавів по Держреєстру: N 6007-91, 5060-89, 3263-91П, 7084-93, 7085-93, 7219-96, 7220-96, 7804-842 Допускається використання стандартних зразків з атестованою масовою часткою водню від 0,06 до 0,7 млн. .

(Змінена редакція, зміна N 1).

4.4 Проведення аналізу

4.4.1 Перевіряють вакуумні крани, які мають вільно, без зусиль обертатися. На всіх кранах необхідно не рідше двох разів на місяць міняти вакуумне мастило, яке наносять тонким шаром. Мастило не повинно потрапляти у вакуумні комунікації.

4.4.2 Завантажують аналізовані зразки в трубку завантаження 3 (рисунок 1). В одну серію завантажують трохи більше десяти зразків.

4.4.3 Наносять вакуумне мастило на шліф екстракційної трубки 1 і притирають її до водоохолоджуваного шліфу 2. Не допускається попадання вакуумного мастила на внутрішню поверхню кварцової трубки.

4.4.4 Для створення форвакууму у всій установці необхідно:

- Закрити всі крани;

- Включити форвакуумний насос 14;

- Кран з'єднати з форвакуумним балоном 12 і відкачати повітря з нього протягом 15-20 хв; закрити кран , а крани , і з'єднати з високовакуумною магістраллю відкачування через дифузійний парортутний насос 13.

При такому положенні кранів відкачують повітря з екстракційної трубки 1 і дифузійного парортутного насоса 13 до створення розрідження не менше 1,33 Па. Розрідження контролюють лампою 10;

- Закривають всі крани. Кран з'єднують із магістраллю крана та обережно відкривають кран з'єднавши аналітичну систему з форвакуумним насосом. При цьому ртуть у манометрі Мак-Леода 9 і ртутному затворі 11 підніматиметься. Ртуть необхідно опустити, з'єднавши крани і з форвакуумним балоном 12. Відкачування проводять до створення розрідження не менше 1,33

Па.

4.4.5 Для створення у всій системі високого вакууму необхідно:

- Включити водяне охолодження парортутних дифузійних насосів 4 і 13 і шліфу 2;

- Включити нагрівання парортутних дифузійних насосів 4 і 13;

- Крани , і з'єднати з парортутним дифузійним насосом 13 і через 10 хв включити насос, пастку 5 залити рідкий азот. Відкачування проводять до створення в системі вакууму не менше 1,33 · 10 Па. Ступінь розрідження контролюють манометричною лампою 10 і манометром Мак-Леода 9.

4.4.6 Дегазацію екстракційної трубки 1. Для цього насувають електропіч опору на трубку і включають її. Температура дегазації (900±20), тривалість 1 год.

4.4.7 Визначають поправку контрольного досвіду, яка має перевищувати 7·10 см /год при обсязі аналітичної системи 1000 см . Для цього знижують температуру печі до робочої та вимірюють натікання в аналітичну систему. Температуру проведення аналізу встановлюють на 30-40 ° С нижче за температуру плавлення аналізованого сплаву.

Заливають рідкий азот капілярну пастку 6, кран з'єднують з аналітичною системою через парортутний дифузійний насос 4, піднімають ртуть у затворі 11. Через 20 хв (тривалість виміру поправки контрольного досвіду) вимірюють тиск в аналітичній системі.

(Змінена редакція, зміна N 1).

4.4.8 Після визначення поправки контрольного досвіду ртуть у затворі 11 опускають, і в аналітичній системі з екстракційною трубкою створюється високий вакуум.

4.4.9 Для аналізу зразка піднімають ртуть в затворі 11, скидають аналізований зразок в екстракційну трубку 1 сталевим штовхачем за допомогою магніту. Через 40 хв вимірюють тиск у аналітичній системі манометром Мак-Леода 9 і продовжують вимірювання через кожні 10 хв. Екстракцію вважають закінченою, якщо три наступні вимірювання тиску збігаються або змінюються на значення виправлення контрольного досвіду. Екстракція водню із зразка прийнятих розмірів триває від 1 до 2 год. останнього виміру записують до робочого журналу.

За допомогою крана з'єднують екстракційну трубку з магістраллю відкачування парортутного дифузійного насоса 13 і включають піч нагріву паладієвого фільтра 7. Водень дифундує через стінки труби паладієвої, і тиск в аналітичній системі знижується. Одночасно видаляють зразок із зони нагрівання екстракційної трубки.

4.4.10 Після закінчення видалення водню з газової суміші (при збігу результатів трьох вимірювань тиску, проведених через кожні 10 хв), вимірюють залишковий тиск в аналітичній системі, вимикають піч нагріву паладієвого фільтра 7. Кран з'єднують з аналітичною системою, опускають ртуть у затворі 11 і створюють в аналітичній системі високий вакуум.

4.4.11 Аналіз інших зразків серії проводять, як зазначено у 4.4.9, 4.4.10.

Перед аналізом кожного зразка необхідно визначати виправлення контрольного досвіду, як зазначено в 4.4.7. Під час аналізу у пастках 5 та 6 підтримують постійний рівень рідкого азоту; зміна рівня не повинна перевищувати 15 мм.

4.4.12 Для аналізу алюмінієвих сплавів, що містять компоненти з високим тиском пари, в екстракційну трубку 1 скидають перший («холостий») зразок із серії, поміщають над зразком за допомогою магніту сталеву кульку в кварцовій оболонці і проводять дегазацію зразка протягом 1 год при температурі аналізу Після закінчення аналізу зразок видаляють із зони нагріву в відросток екстракційної трубки поворотом її в шліфі 2. Потім визначають поправку контрольного досвіду 4.4.7 і проводять аналіз наступних зразків відповідно до 4.4.9 і 4.4.10.

Примітка - Проведення дегазації «холостого» зразка обумовлено необхідністю видалення вологи, адсорбованої на стінках екстракційної трубки, при взаємодії якої з сублімаціями утворюється водень, що спотворює результати аналізу. Для запобігання поширенню відгонів по всій поверхні трубки служить кварцова кулька (рисунок 2), яку використовують при аналізі кожного зразка, що містить компоненти з високим тиском пари.

4.4.13 Для проведення аналізу іншої серії зразків проводять наступні операції.

4.4.13.1 Вимикають електропіч опору 15 і через 20 хв закривають крани , .

4.4.13.2 Вимикають скляний парортутний насос 4 і випаровують рідкий азот стисненим повітрям з пастки 5. Вакуум в аналітичній системі знижується за рахунок випаровування вологи, сконденсованої на пастці. Відкачують аналітичну систему через дифузійний парортутний насос 13 до створення високого вакууму, після чого закривають кран .

4.4.13.3 Вимикають парортутний дифузійний насос 13 і через 10 хв випаровують рідкий азот із пастки 5. Через 15 хв закривають кран . Через 30 хв після вимкнення парортутного дифузійного насоса відключають воду.

4.4.13.4 Вимикають форвакуумний насос 14 та впускають у насос повітря через кран , поєднавши його з атмосферою.

4.4.13.5 У низьковакуумну магістраль через кран впускає повітря атмосфери.

4.4.13.6 Кранами і з'єднують екстракційну трубку 1 з низьковакуумною магістраллю і від'єднують її від водоохолоджуваного шліфу 2.

Завантажують нову партію зразків.

4.4.14 При вимкненні установки, коли серія завантажених зразків не повністю проаналізована, проводять операції, зазначені в 4.4.13.2 −4.4.13.4.

4.4.15 Повітря в аналітичну систему та парортутний дифузійний насос 13 впускають тільки при загальному профілактичному ремонті установки та усуненні несправностей.

4.4.16 Після кожної серії аналізів для видалення відгонів, що залишилися на стінках екстракційної трубки, її заповнюють водою і витримують 5-7 хв. Потім трубку заповнюють розчином соляної кислоти 1:9 і витримують до видалення відгонів, після чого промивають дистильованою водою.

Якщо відгони не видалені, то після обробки трубки розчином соляної кислоти необхідно промити її проточною водою і заповнити фтористоводневою кислотою, витримати протягом 3-5 хв до повного видалення відгонів, промити знову проточною, потім дистильованою водою.

Промиту трубку прожарюють електропечі опору при температурі (900±20) °С протягом 30 хв.

4.5 Обробка результатів

4.5.1 Масову частку водню в аналізованому зразку , млн , обчислюють за формулою

, (1)

де - Сумарна масова частка водню, що виділився при аналізі зразка, млн ;

- масова частка "поверхневого" водню, що відповідає зразку даного сплаву даних розмірів, млн .

Сумарну масову частку водню , млн , обчислюють за формулою

, (2)

де 0,89 - коефіцієнт, млн /см ;

- Обсяг аналітичної системи, см ;

- температурний коефіцієнт,

- Температура в приміщенні, ° С;

- Тиск водню при аналізі, Па:

,

і - загальний та залишковий тиск при аналізі, Па;

- Тиск водню при проведенні контрольного досвіду, Па;

- Час аналізу, хв;

1013 - коефіцієнт, Па;

- Маса зразка, г.

(Змінена редакція, зміна N 1).

4.5.2 Для визначення масової частки "поверхневого" водню, що утворюється при взаємодії вологи, адсорбованої на поверхні зразка, з металом при температурі аналізу, пруток з алюмінію або алюмінієвого сплаву діаметром 10-12 мм поміщають в кварцову трубку і дегазують при температурі аналізу 15 год у вакуумі до видалення розчиненого в металі водню.

З прутка виточують зразки та аналізують, як зазначено в 4.4.7-4.4.10.

Масову частку «поверхневого» водню , млн , Що відповідає зразку даних розмірів, обчислюють за формулою (2).

Середнє значення масової частки «поверхневого» водню кожної марки сплаву і зразка прийнятих розмірів визначають з аналізу 15-20 зразків, проведених паралельно.

Визначення масової частки поверхневого водню можна проводити, завантажуючи в кожну партію зразків аналізованих дегазований зразок аналогічної марки сплаву.

(Змінена редакція, зміна N 1).

4.5.3 Розбіжності результатів не повинні перевищувати значень, зазначених у таблиці 1.


Таблиця 1

у млн

5 Метод вакуум-нагріву з мас-спектрометричним аналізатором у динамічному режимі

5.1 Сутність методу

Метод заснований на екстракції водню при нагріванні аналізованого зразка у високому вакуумі до температури нижче температури плавлення сплаву (зазвичай від 500 до 600 °С) і реєстрації водню, що виділяється мас-спектрометром.

5.2 Підготовка зразків для аналізу

Використовують два типи циліндричних зразків: діаметром 8 мм, висотою 20 мм та діаметром 10 мм, висотою 10 мм.

5.2.1 Порядок підготовки зразків діаметром 8 мм та висотою 20 мм – по 4.2.1.

5.2.2 Для виготовлення зразків діаметром та висотою, рівними (10,0±0,1) мм, вирізають заготовку шириною та товщиною 12 мм, довжиною від 40 до 70 мм. Далі проводять операції відповідно до 4.2.1.

5.3 Апаратура, реактиви та матеріали

Мас-спектрометр моделі МХ-7203 визначення масової частки водню [1].

Допускається використання іншої апаратури, що забезпечує одержання метрологічних параметрів, встановлених цим стандартом.

Державні стандартні зразки складу алюмінієвих сплавів по Держреєстру: N 6007-91, 5060-89, 3263-91П, 7084-93, 7085-93, 7219-96, 7220-96, 7804-842 Допускається використання стандартних зразків з атестованою масовою часткою водню від 0,06 до 0,7 млн. .

Планіметр.

Вкладиш із металевого молібдену високої чистоти, що містить не менше 99,5% молібдену. Для виготовлення вкладиша (рисунок 3) виточують із прутка молібдену циліндричну заготовку діаметром (16,0±0,5) мм, висотою (26,0±0,5) мм, виконують двосхилий виступ і два отвори відповідно до рисунка 3.

Малюнок 3 - Вкладиш

Малюнок 3 - Вкладиш

Отриману заготівлю відпалюють у вакуумній печі при температурі 1400-1500 °С протягом 4 годин, охолоджують у вакуумі до кімнатної температури.

Заготовку обточують до діаметра (14,0±0,5) мм - див. рисунок 3.

Вкладиш закріплюють у нижній частині аналітичного відростка екстракційної трубки (рисунок 2б).

Інші матеріали та реактиви – по 4.3.

(Змінена редакція, зміна N 1).

5.4 Проведення аналізу

Перевіряють положення органів управління мас-спектрометром, яке має відповідати вказаному в таблиці 2.


Таблиця 2

5.4.1 Завантажують аналізовані зразки у завантажувальну трубку.

5.4.2 Наносять вакуумне мастило на шліф екстракційної трубки і притирають її до водоохолоджуваного шліфу. Не допускається попадання вакуумного мастила на внутрішню поверхню кварцової трубки.

5.4.3 Для створення форвакууму у всій установці необхідно:

- Подати воду в систему охолодження мас-спектрометра;

- тумблер "Мережа" стабілізатора напруги перевести в положення "Увімк";

— встановити перемикач «Мережа» на блоці живлення мас-спектрометра в положення «Увімк.», при цьому повинна спрацювати світлова сигналізація «Мережа» та включитись світлова сигналізація охолодження дифузійного насоса;

- Увімкнути форвакуумний насос, кнопка в положенні Увімк. Одночасно із включенням форнасоса включають «Мережу» УПТ, ГВЧ, ІКД та «Мережу» ЛКС.

Після досягнення необхідного форвакууму на форнасосі (положення стрілки індикатора у зеленому секторі шкали, що відповідає 10 -10 Па) відкривають вентиль VH6, створюючи в екстракційній трубці форвакуум.

5.4.4 Для створення в системі високого вакууму необхідно:

— перекрити вентиль VH6 та відкрити вентиль VH7, відкачати форбалон до входження стрілок індикаторів форвакууму форнасоса та форбалону до зелених секторів (10 -10 Па);

- Включити нагрівання дифузійного насоса натисканням кнопки «Увімк» на мнемосхемі блоку управління вакуумною системою. При включенні дифнасоса має увімкнутися його світлова сигналізація;

- через 20-25 хв, коли стрілка індикатора високого вакууму пройде дві третини білого сектора шкали, що відповідає 10 -10 Па, в пастку системи відкачування залити рідкий азот (приблизно одну третину об'єму) та забезпечити при закритих високовакуумних клапанах робочий вакуум (стрілка індикатора високого вакууму знаходиться в зеленому секторі шкали, що відповідає 10 -10 Па). Після цього пастку повністю долити рідким азотом;

— за наявності необхідного вакууму в аналізаторі та в екстракційній системі мас-спектрометра відкрити високовакуумні вентилі VH3 та VH4.

5.4.5 Проводять дегазацію екстракційної трубки. Для цього піч опору насувають на аналітичний відросток екстракційної трубки та за допомогою програматора температури встановлюють температуру дегазації 900 °C. Тривалість дегазації - 30-40 хв.

5.4.6 Знижують температуру печі до робочої.

5.4.7 Включають джерело іонів натисканням клавіші на блоці живлення, потенціометром "Емісія" задають силу струму емісії, що дорівнює 0,4-0,5 мА. На панелі блока живлення висвічуються світлодіоди «ДЖЕРЕЛО» і «КАТОД».

5.4.8 Заливають рідкий азот у пастку аналітичної системи.

5.4.9 Перекривають високовакуумний вентиль VH4 та відкривають вентиль VH1, що з'єднує екстракційну трубку з аналізатором.

5.4.10 Встановлюють атенюатор шкал «УПТ» та перемикач «ДІАПАЗОН ВИМІРЮВАНЬ» ЛКС у положення, що забезпечує найбільш зручний запис інтенсивності реєстрації водню. Швидкість протягування діаграмної стрічки має бути 720 або 300 мм/год.

5.4.11 У ручному режимі потенціометром «РАЗВЕРТКА ПОЧАТОК» налаштовуються на максимум піку водню, потім зміщуються з максимуму піку водню у бік початку розгорнення рівня фону і натискають кнопку «АВТ» або «СКАН». Запис піків водню (малюнок 4) відбуватиметься автоматично після натискання кнопки «АВТ». Мас-спектрометр може працювати у режимі ЕОМ.

Рисунок 4 - Кінематичні криві при газовому градуюванні

Рисунок 4 - Кінематичні криві при газовому градуюванні

5.4.12 Запис піків водню на самописний потенціометр проводять при положенні перемикача тривалої розгортки 3 або 4.

5.4.13 Магнітом видаляють кульку з екстракційної трубки, скидають зразок в екстракційну трубку за допомогою штовхача, магнітом опускають кульку і записують на стрічці ЛКС кінетичну криву виділення водню (рисунок 5).

Малюнок 5 - Кінетична крива при екстракції водню зі зразка

I - площа під кінетичною кривою виділення "поверхневого" водню, , см ;
II - площа під кінетичною кривою виділення аналізованого водню, , см

Малюнок 5 - Кінетична крива при екстракції водню зі зразка

5.4.14 Перший зразок ("холостий") із завантаженої серії використовують для дегазації екстракційної трубки шляхом наведення відгонів. Дегазацію вважають закінченою при досягненні постійного значення інтенсивності виділення водню. Зразок видаляють з екстракційної трубки, повернувши її на 90°.

5.4.15 Після наведення відгонів проводять градуювання мас-спектрометра для визначення градуювального коефіцієнта водню (див. 5.5).

5.4.16 Аналіз інших зразків серії проводять, як зазначено у 5.4.10, 5.4.12, 5.4.13.

5.4.17 Екстракцію вважають закінченою при досягненні значення інтенсивності виділення водню, що дорівнює значенню фону або перевищує це значення на 10-15% (рисунок 5). Видалення зразка із зони нагріву – по 5.4.14.

5.4.18 Для проведення аналізу іншої серії зразків проводять наступні операції:

- Вимикають піч опору, знімають її з екстракційної трубки;

- перекривають вентиль VHI та відкривають високовакуумний вентиль VH4, випаровують рідкий азот із пастки аналітичної системи;

- Перекривають вентилі VH4, VH7;

- Вимикають форвакуумний насос і впускають повітря в екстракційну трубку, для цього відкривають вентилі VH6 та VH8;

- Виймають з шліфу екстракційну трубку і видаляють вакуумне мастило з шліфу ватою, змоченою в бензині;

- поміщають у завантажувальну трубку нову серію зразків, кульку, штовхач;

- наносять на шліф вакуумне мастило, вставляють шліф екстракційної трубки і водоохолоджуваний шліф і притирають;

- Закривають вентиль VH8 і створюють в екстракційній трубці форвакуум, відкривши вентиль VH6;

- Закривають вентиль VH6, відкривають вентиль VH7 і високовакуумний вентиль VH4 і відкачують систему на високий вакуум. Далі надходять, як зазначено у 5.4.5-5.4.17.

5.4.19 Вимкнення мас-спектрометра проводять відповідно до інструкції з експлуатації.

5.5 Градуювання мас-спектрометра

5.5.1 Мас-спектрометри моделі MX-7203 градуюють чистим воднем або з використанням стандартних зразків (СО) складу алюмінієвих сплавів з атестованою масовою часткою водню.

5.5.2 Градуювання мас-спектрометра чистим воднем

Градуювальний коефіцієнт , см /см , обчислюють за формулою

, (3)

де - Об'єм одного грам-молю водню, см ;

- Початковий тиск водню в каліброваному обсязі, Па;

- калібрований об'єм, см ;

- Універсальна газова постійна, см · Па / моль · град;

- Температура в приміщенні, ° С;

- Площа діаграми під кінетичною кривою, см (Малюнок 4);

- Один грам-моль водню.

Градуювальний коефіцієнт встановлюють як середнє арифметичне результатів трьох вимірів.

до 4).

5.5.3 Градуювання мас-спектрометра за стандартними зразками

Градуювальний коефіцієнт визначають з використанням стандартних зразків наступним чином:

— одночасно із серією аналізованих зразків завантажують два стандартні зразки;

- аналізують перший ЗІ відповідно до інструкції з експлуатації мас-спектрометра;

градуювальний коефіцієнт мас-спектрометра по СО , Гмлн /см , обчислюють за формулою

, (4)

де - Атестована масова частка водню в СО, млн ;

- масова частка «високотемпературного» поверхневого водню для зразка даного сплаву, млн ;

- Маса зразка, г;

- площа під кінетичною кривою виділення водню із СО, см .

Другий С. О. аналізують у разі порушення режиму роботи мас-спектрометра

.

5.6 Обробка результатів

5.6.1 Масову частку водню в аналізованому зразку , млн , обчислюють з використанням ЕОМ відповідно до інструкції з експлуатації мас-спектрометра.

5.6.2 Масову частку водню в аналізованому зразку , млн без використання ЕОМ з градуюванням по СО обчислюють за формулою

, (5)

де - площа під кінетичною кривою виділення водню з аналізованого зразка, см (Малюнок 5);

- масова частка «високотемпературного» поверхневого водню для зразка даного сплаву, млн .

Площа вимірюють планіметруванням, допускається вимір зважуванням.

Для вимірювання зважуванням вирізують квадрат із діаграмної стрічки зі стороною 10 см, площею 100 см , зважують на аналітичних терезах з похибкою не більше 0,001 г (маса ). Вирізують із діаграмної стрічки ділянку, відповідну площі, яка обмежена з одного боку кривою виділення водню з аналізованого зразка, з іншого - лінією фону (рисунок 5 - II ); зважують цю ділянку діаграмної стрічки (маса ) та обчислюють площу , см , за формулою

. (6)

5.6.3 Масову частку водню в аналізованому зразку , млн без використання ЕОМ з градуюванням по чистому водню обчислюють за формулою

, (7)

де 89 - коефіцієнт, млн В·г/см ;

- градуювальний коефіцієнт мас-спектрометра по чистому водню, см /см .

5.6.4 Для визначення масової частки «високотемпературного» поверхневого водню використовують дегазовані дроти — див. 4.5.2.

При градуюванні мас-спектрометра по чистому водню з дегазованих прутків виточують зразки 4.2.1 і проводять їх аналіз, як зазначено в 5.4; масову частку «високотемпературного» поверхневого водню , млн , розраховують за формулою

, (8)

де - градуювальний коефіцієнт мас-спектрометра по чистому водню, см /см ;

- площа під кінетичною кривою виділення водню з аналізованого дегазованого зразка, см .

Середнє значення масової частки високотемпературного поверхневого водню для кожної марки сплаву і прийнятих розмірів зразка визначають за результатами паралельного аналізу 15-20 зразків.

При градуюванні мас-спектрометра за стандартними зразками масову частку високотемпературного поверхневого водню визначають наступним чином:

— з дегазованого прутка та з прутка стандартного зразка виточують по 4.2.1 два зразки, проводять їх аналіз за 5.4;

- Визначають значення площ під кінетичними кривими виділення водню відповідно для СО ( ) та дегазованого зразка ( ), як зазначено в 5.6.2;

- обчислюють градуювальний коефіцієнт мас-спектрометра за формулою

, (9)

де - Атестована масова частка водню в СО, млн .

Масову частку «високотемпературного» поверхневого водню , млн , розраховують за формулою

. (10)

Середнє значення масової частки високотемпературного поверхневого водню для кожної марки сплаву і прийнятих розмірів зразка визначають за результатами паралельного аналізу 15-20 зразків.

5.6.5 Розбіжності результатів не повинні перевищувати значень, зазначених у таблиці 3.


Таблиця 3

у млн

ДОДАТОК, А (довідкове). Бібліографія

ДОДАТОК А
(довідкове)

[1] ТУ 25-7401-014-87 Мас-спектрометр MX-7203 (Виробниче об'єднання «Електрон» - м. Суми)



Електронний текст документа
підготовлений ЗАТ «Кодекс» та звірений за:
офіційне видання
М: ІПК Видавництво стандартів, 1999