ГОСТ 22536.3-88 (СТ РЕВ 485-75) Сталь вуглецевий і чавун нелегований. Метод визначення фосфору

ГОСТ 22536.3-88
(СТ РЕВ 485-75)

Група В09

ДЕРЖАВНИЙ СТАНДАРТ СПІЛКИ РСР

СТАЛЬ ВУГЛЕНИСТА І чавун НЕЛЕГОВАНИЙ

ГОСТ 22536.12-88 Сталь вуглецевий і чавун нелегований. Методи визначення ванадію

ГОСТ 22536.12-88

Група В09

ДЕРЖАВНИЙ СТАНДАРТ СПІЛКИ РСР

СТАЛЬ ВУГЛЕНИСТА І чавун НЕЛЕГОВАНИЙ

Методи визначення ванадію

Carbon steel and unalloyed cast iron. Методи для визначення vanadium

ОКСТУ 0809

Строк дії з 01.01.90
до 01.07.95 *
______________________________
* Обмеження терміну дії знято
за протоколом N 4-93 Міждержавної Ради
зі стандартизації, метрології та сертифікації.
(ІВД N 4, 1994 рік). - Примітка "КОДЕКС".

ІНФОРМАЦІЙНІ ДАНІ

1. Розроблено та внесено Міністерством чорної металургії СРСР

ВИКОНАВЦІ

Д. К. Нестеров, канд. техн. наук; С. І. Рудюк , канд. техн. наук; С. В. Спіріна , канд. хім. наук (керівник теми); В. Ф. Коваленко , канд.техн. наук; Н. Н. Гриценко , канд.техн. наук; Є. В. Підпружнікова ; Л. І. Березова

2. ЗАТВЕРДЖЕНИЙ І ВВЕДЕНИЙ У ДІЮ Постановою Державного комітету СРСР за стандартами від 25.08.88 N 3018

3. ВЗАМІН ГОСТ 22536.12-77

4. ПОСИЛУВАЛЬНІ НОРМАТИВНО-ТЕХНІЧНІ ДОКУМЕНТИ

Цей стандарт встановлює фотометричний (при масовій частці ванадію від 0,05 до 0,25%), титриметричний (при масовій частці ванадію 0,02-0,25%) та кулонометричний (при масовій частці ванадію 0,005-0,25%). визначення ванадію.

Екстракційно-фотометричний метод визначення ванадію наведено у додатку.

1. ЗАГАЛЬНІ ВИМОГИ

1.1. Загальні вимоги до методів аналізу - за ГОСТ 22536.0-87.

1.2. Похибка результату аналізу (при довірчій ймовірності =0,95) не перевищує межі , наведеного у табл. 1, при виконанні умов:

розбіжність результатів двох (трьох) паралельних вимірів має перевищувати (при довірчої ймовірності =0,95) значення ( ), наведеного у табл. 1;

відтворене в стандартному зразку значення масової частки ванадію не повинно відрізнятися від атестованого більш ніж на допустиме (при довірчій ймовірності =0,85) значення , наведене у табл.1.

При невиконанні однієї з вищезгаданих умов проводять повторні вимірювання масової частки ванадію. Якщо і при повторних вимірах вимоги до точності результатів не виконуються, результати аналізу визнають невірними, виміри припиняють до виявлення та усунення причин, що спричинили порушення нормального перебігу аналізу.

Розбіжність двох середніх результатів аналізу, виконаних у різних умовах (наприклад, при внутрішньолабораторному контролі відтворюваності) не повинна перевищувати (при довірчій ймовірності 0,95) значення , наведеного у табл. 1.

Таблиця 1

2. ФОТОМЕТРИЙ МЕТОД

2.1. Сутність методу

Метод заснований на утворенні забарвленої в жовтий колір ванадіївофосфорновольфрамової гетерополікислоти в кислому середовищі при взаємодії ванадію (V) з фосфорною кислотою та вольфраматом натрію та вимірюванні оптичної щільності забарвленого розчину при =400 нм.

Заліза, що заважає, усувають додаванням ортофосфорної кислоти.

2.2. Апаратура та реактиви

Спектрофотометр або фотоелектроколориметр.

Кислота сірчана за ГОСТ 4204-77 або ГОСТ 14262-78 , розведена 1:4.

Кислота ортофосфорна за ГОСТ 6552-80 .

Кислота азотна за ГОСТ 4461-77 або за ГОСТ 11125-84 .

Аміак водний за ГОСТ 3760-79 .

Калій марганцевокислий за ГОСТ 20490-75 , розчин з масовою концентрацією 40 г/дм .

Натрій азотистокислий за ГОСТ 4197-74 розчин з масовою концентрацією 100 г/дм .

Амоній ванадієвокислий мета за ГОСТ 9336-75 .

Натрій вольфрамовокислий 2-водний за ГОСТ 18289-78 розчин з масовою концентрацією 50 г/дм .

Залізо карбонільне радіотехнічне за ГОСТ 13610-79 .

Стандартні розчини ванадію.

Розчин А: 2,296 г ванадієвокислого амонію розчиняють у 100 см води, додають 2-4 краплі аміаку, переводять розчин у мірну колбу місткістю 1 дм. , розбавляють водою до мітки та перемішують.

1 см розчину, містить А 0,001 г ванадію.

Розчин Б: 10 см розчину, А поміщають у мірну колбу місткістю 100 см , доводять до мітки водою і ретельно перемішують.

1 см розчину містить Б 0,0001 г ванад

і я.

2.3. Проведення аналізу

2.3.1. Наважку сталі або чавуну масою 0,5 г (при масовій частці ванадію 0,05-0,10%) або 0,3 г (при масовій частці ванадію 0,10-0,25%) поміщають у конічну колбу місткістю 100 см і розчиняють 15 см сірчаної кислоти (1:4) при помірному нагріванні.

Після повного розчинення навішування доливають по краплях азотну кислоту до припинення спінювання розчину. Розчин випарюють до появи парів сірчаної кислоти. Вміст колби охолоджують, доливають 30 см води та нагрівають до розчинення солей. Якщо є осад (графіт, кремнієва кислота), його відфільтровують та промивають п'ять-шість разів гарячою водою. Фільтр з осадом відкидають, а фільтрат випарюють до об'єму 30-50 см. . Розчин переводять у мірну колбу місткістю 100 см .

До охолодженого розчину додають розчин марганцевокислого калію до утворення стійкого забарвлення. Через 3-5 хв надлишок марганцевокислого калію відновлюють розчином азотистокислого натрію, додаючи його повільно по одній краплі до знебарвлення розчину при безперервному перемішуванні.

Потім доливають 5 см фосфорної кислоти, нагрівають розчин до кипіння, додають 10 см. розчину вольфрамовокислого натрію, розчин витримують при 80-90 °С протягом 2-3 хв, охолоджують, доливають до мітки водою і перемішують.

Оптичну щільність розчину вимірюють на спектрофотометрі при довжині хвилі 400 нм або фотоелектроколориметр зі світлофільтром, що має область пропускання в інтервалі довжин хвиль 400-450 нм. Як розчин порівняння застосовують розчин випробуваної проби, приготований без додавання вольфрамовокислого натрію.

Результати аналізу обчислюють за градуювальним графіком або методом порівняння зі стандартним зразком, близьким за складом до аналізованої проби та проведеним через усі стадії аналізу

.

2.3.2. Побудова градуювального графіка

У шість конічних колб місткістю 100 см поміщають 0,3-0,5 г карбонильного заліза в залежності від навішування проби, п'ять з них послідовно доливають стандартний розчин Б у кількості 2,0; 4,0; 5,0; 6,0; 8,0 см що відповідає 0,0002; 0,0004; 0,0005; 0,0006; 0,0008 г ванадію. Шоста навішування служить щодо контрольного досвіду.

У колби доливають по 15 см сірчаної кислоти та розчиняють залізо при помірному нагріванні. Далі аналіз проводять, як зазначено у п. 2.3.

Як розчин порівняння використовують розчин контрольного досвіду.

За знайденими величинами оптичної щільності та відповідним значенням маси ванадію будують градуювальний графік. Допускається побудова градуювального графіка координатах: оптична щільність — масова частка ванадію.

2.4. Обробка результатів

2.4.1. Масову частку ванадію ( ) у відсотках обчислюють за формулою

,

де - Маса ванадію, знайдена за градуювальним графіком, г;

- Маса навішування проби, р.

2.4.2. Норми точності та нормативи контролю точності визначення масової частки ванадію наведено у табл. 1.

3. ТИТРИМЕТРИЙ МЕТОД

3.1. Сутність методу

Метод заснований на окисленні ванадію (IV) марганцевокислим калієм у сірчанокислому середовищі та титруванні ванадію (V) розчином солі амоній-заліза (II) сірчанокислого. Кінцеву точку титрування визначають амперометрично, потенціометрично чи візуально.

3.2. Апаратура та реактиви

Установка для потенціометричного чи амперометричного титрування ванадію, що забезпечує задані метрологічні характеристики точності визначення.

Кислота сірчана за ГОСТ 4204-77 або ГОСТ 14262-78 , розведена 1:1, 1:4 і 1:50.

Кислота азотна за ГОСТ 4461-77 або за ГОСТ 11125-84 .

Кислота ортофосфорна за ГОСТ 6552-80 .

Калій марганцевокислий за ГОСТ 20490-75 , розчин з масовою концентрацією 25 г/дм .

Залізо (II) сірчанокисле 7-водне за ГОСТ 4148-78 , свіжоприготовлений розчин: 2 г сірчанокислого заліза (II) розчиняють у воді, додають 5 см сірчаної кислоти, розчин розбавляють до 100 см і перемішують.

Натрій азотистокислий за ГОСТ 4197-74 , свіжоприготовлений розчин з масовою концентрацією 20 г/дм .

Сечовина за ГОСТ 6691-77 , свіжоприготовлений розчин з масовою концентрацією 200 г/дм .

Натрій вуглекислий за ГОСТ 83-79 , розчин з масовою концентрацією 2 г/дм .

Кислота фенілантранілова, розчин з масовою концентрацією 2 г/дм : 0,2 г фенілантранілової кислоти розчиняють у 100 см. гарячого розчину вуглекислого натрію з масовою концентрацією 2 г/дм .

Стандартні розчини ванадію - за п. 2.2.

Амоній-залізо (II) сірчанокислий (сіль Мора) за ГОСТ 4208-72 , стандартні розчини з молярною концентрацією еквівалента 0,01 моль/дм (розчин А) та 0,002 моль/дм (Розчин Б).

Розчин А: 4 г солі Мора розчиняють за 1 дм сірчаної кислоти (1:50).

Розчин Б: 200 см розчину, А поміщають у мірну колбу місткістю 1 дм , розбавляють до мітки водою і перемішують.

Масову концентрацію розчину солі Мора встановлюють за стандартним розчином ванадію. Для цього 5-10 см стандартного розчину ванадію, А або 10-20 см розчину Б поміщають у склянку місткістю 250 см , Додають 50-70 см сірчаної кислоти (1:4), 10 см розчину сірчанокислого заліза та проводять через усі стадії аналізу, як наведено у п. 3.3. Отриманий розчин титрують відповідним розчином солі Мора, встановлюючи кінцеву точку титрування амперометричним або потенціометричним методом або візуально, як наведено в розд. 3.3.

Масову концентрацію розчину солі Мора ( ), виражену в грамах ванадію на один кубічний сантиметр розчину обчислюють за формулою

,

де - масова концентрація стандартного розчину ванадію, А або Б, г/см ;

- Об'єм стандартного розчину ванадію, А або Б, взятий для встановлення масової концентрації розчину солі Мора, см ;

- Об'єм розчину солі Мора, витрачений на титрування, см .

3.3. Проведення аналізу

3.3.1. Наважку сталі або чавуну масою 2 г (при масовій частці ванадію 0,02-0,05%) або 1 г (при масовій частці ванадію 0,05-0,25%) поміщають у склянку місткістю 250 см , доливають 50-70 см сірчаної кислоти (1:4) та нагрівають до повного розчинення. До розчину додають по краплях азотну кислоту до припинення спінювання та додатково 2-3 см. . Розчин випарюють до появи пари сірчаної кислоти, охолоджують. Обмивають стінки склянки водою і знову випарюють на початок виділення парів сірчаної кислоти. Вміст склянки охолоджують, доливають 50-60 см. води та нагрівають до розчинення солей.

Якщо утворився нерозчинний осад, що містить кремнієву кислоту і графіт, його відфільтровують на фільтр «біла стрічка» і промивають 5-6 разів гарячою водою, збираючи фільтрат і промивні води в склянку місткістю 400 см . Фільтр із осадом відкидають. До розчину у склянці додають 50 см. сірчаної кислоти (1:4), охолоджують, додають 5-10 см розчину сірчанокислого закисного заліза, розбавляють водою до 150 см і знову охолоджують до 17-20 °С.

До охолодженого розчину при постійному перемішуванні додають по краплях розчин марганцевокислого калію до стійкого рожевого забарвлення. Через 1-2 хв додають по краплях розчин азотистокислого натрію до зникнення рожевого забарвлення і негайно додають 10 см. сечовини.

Через 3 хв в розчин занурюють обрану пару електродів (встановлюють при амперометрическом титруванні необхідну напругу), включають мілівольтметр-мікроамперметр, магнітну мішалку і титрують амперометрически або потенціометрично розчином солі Мора, А або Б (залежно від масової частки ванадію) з мікробюретки та відзначаючи показання приладу після кожного додавання титранта (при амперометрическом титруванні або до різкого відхилення стрілки приладу (при потенціометричному титруванні).

При візуальному визначенні кінцевої точки титрування до розчину, підготовленого для титрування, додають 5-6 крапель розчину фенілантранілової кислоти і титрують розчином солі Мора до переходу вишневого забарвлення розчину жовто-зелену.

У всіх випадках додавання розчину солі Мора виробляють з мікробюретки невеликими порціями, а в кінці титрування - по краплі.

ям.

3.4. Обробка результатів

3.4.1. Масову частку ванадію ( ) у відсотках обчислюють за формулою

,

де - масова концентрація розчину солі Мора, виражена в г/см ванадія;

- Об'єм розчину солі Мора, що відповідає кінцевій точці титрування, см ;

- Маса навішування проби, р.

3.4.2. Норми точності та нормативи контролю точності визначення масової частки ванадію наведено у табл. 1.

4. КУЛОНОМЕТРИЙ МЕТОД

4.1. Сутність методу

Метод заснований на взаємодії ванадію (V) з електрохімічно генерованими іонами заліза (II). Кінцеву точку титрування встановлюють биамперометрически з двома поляризованими платиновими електродами.

4.2. Апаратура та реактиви

Потенціостат П-5827, П-5848 або будь-який інший, який працює в режимі заданого струму.

Установка для амперометричного титрування із двома поляризованими індикаторними електродами.

Робочий генераторний електрод - вольфрамовий з площею видимої поверхні 1,0-2,0 см .

Електрод допоміжний платиновий, площею 0,5-1,0 см .

Індикаторна система: два однакові платинові електроди площею 1 см .

Джерело напруги, що забезпечує подачу напруги на електроди щонайменше 100 мВ.

Секундомір за ГОСТ 5072-79 .

Вольфрам металевий для генераторного електрода (чистота щонайменше 99%).

Гальба залізоамонійна за ГОСТ 4205-77 , розчин з молярною концентрацією 0,5 моль/дм : 240 г залізоамонійних галунів розчиняють у 500 см. води, обережно доливають 100 см сірчаної кислоти та нагрівають до повного розчинення солей. Розчин охолоджують, доливають водою до 1 дм. ретельно перемішують і фільтрують через фільтр середньої щільності.

Амоній-залізо (II) сірчанокислий (сіль Мора) за ГОСТ 4208-72 , розчин з масовою концентрацією 12 г/дм : 12 г солі Мора розчиняють і 400-500см води, обережно доливають 50 см сірчаної кислоти, охолоджують, доливають водою до 1 дм , перемішують і фільтрують через сухий фільтр середньої густини.

Кислота сірчана за ГОСТ 4204-77 або ГОСТ 14262-78 , розчин з молярною концентрацією еквівалента 0,1 моль/дм .

Інші реактиви та розчини по

п. 3.2.

4.3. Проведення аналізу

Наважку сталі або чавуну залежно від масової частки ванадію (див. табл. 2) розчиняють та готують розчин до титрування до моменту його охолодження згідно з п. 3.3.1.

Таблиця 2

До отриманого розчину доливають 1-2 см солі мору.

Склянку з аналізованим розчином встановлюють на мішалку, включають перемішування, додають 10 см розчину залізоамонійних галунів, по краплях додають розчин марганцевокислого калію до стійкого протягом 1 хв рожевого забарвлення розчину. Через 1-2 хв додають по краплях розчин азотистокислого натрію до зникнення рожевого забарвлення і негайно 1-2 г сечовини.

У склянку опускають генераторний та індикаторні електроди, накладають на індикаторні електроди напругу поляризації 50-100 мВ. В іншу склянку, заповнену розчином сірчаної кислоти з молярною концентрацією еквівалента 0,1 моль/дм опускають платиновий електрод і замикають ланцюг сольовим містком, заповненим розчином сірчаної кислоти тієї ж концентрації.

Відзначають початкове положення індикатора вимірювального приладу (мікроамперметра), включеного в систему індикації кінцевої точки титрування, включають генераторний струм і секундомір. Електроліз ведуть, поки індикатор вимірювального приладу не почне відхилятися від початкового положення. У цей момент вимикають генераторний струм, одночасно зупиняють секундомір і записують показання індикатора (мікроамперметра) та часу. В ході титрування контролюють ще 2-3 рази показання індикаторної системи, включаючи генераторний струм і секундомір на 3-10 с і записуючи кожен раз показання.

Будують графік залежності показань індикаторної системи від часу і знаходять час, що відповідає кінцевій точці титрування. Воно буде відповідати точці перетину прямолінійних ділянок обох гілок кривої.

4.4. Обробка результатів

4.4.1. Масову частку ванадію ( ) у відсотках обчислюють за формулою Фарадея:

;

;

де - Число Фарадея ( =96500 Кл);

- Атомна маса ванадію ( = 50,95 г);

- Число електронів, що беруть участь у відновленні ванадію ( =1);

- Сила генераторного струму, А;

- Час, що відповідає кінцевій точці титрування, с;

- Маса навішування проби,

м.

4.4.2. Норми точності та нормативи контролю точності визначення масової частки ванадію наведено у табл. 1.

ДОДАТОК (рекомендований). ЕКСТРАКЦІЙНО-ФОТОМЕТРИЧНИЙ МЕТОД ВИЗНАЧЕННЯ ВАНАДІЇ З БФГА ПРИ МАСОВИЙ ДОЛІ 0,02-0,25%

ПРИКЛАДНА ПРОГРАМА

Рекомендоване

1. Сутність методу

Метод заснований на утворенні пофарбованого у фіолетовий колір комплексного з'єднання ванадію (V) з -фенілбензогідроксамової кислоти в розчині соляної кислоти з молярною концентрацією еквівалента 6 моль/дм , екстрагування його хлороформом та вимірювання оптичної щільності забарвленого розчину при довжині хвилі 530 нм.

2. Апаратура та реактиви

Апаратура та реактиви - за п. 2.2 цього стандарту з доповненнями.

Спектрофотометр або фотоелектроколориметр.

Кислота соляна за ГОСТ 3118-77 або за ГОСТ 14261-77 .

Кислота сірчана за ГОСТ 4204-77 або ГОСТ 14262-78 , розведена 1:4.

Кислота азотна за ГОСТ 4461-77 або за ГОСТ 11125-84 .

Кислота ортофосфорна за ГОСТ 6552-80 .

-фенілбензогідроксамова кислота (БФГА), розчин з масовою концентрацією 2 г/дм у хлороформі.

Аміак водний за ГОСТ 3760-79 .

Хлороформ за ГОСТ 20015-84 .

Калій марганцевокислий за ГОСТ 20490-75 розчин з масовою концентрацією 0,3 г/дм .

Амоній ванадієвокислий мета за ГОСТ 9336-75 .

Стандартні розчини ванадію А і Б готують, як наведено в п. 2.2 цього стандарту.

Залізо карбонільне радіотехнічне за ГОСТ 13610-79 .

3. Проведення аналізу

3.1. Наважку сталі або чавуну масою 0,5 г (при масовій частці ванадію 0,02-0,1%) або 0,25 г (при масовій частці ванадію 0,1-0,25%) поміщають у склянку місткістю 200 см , додають 30 см сірчаної кислоти (1:4), 5 см ортофосфорної кислоти та розчиняють при помірному нагріванні.

Після повного розчинення навішування доливають по краплях азотну кислоту до припинення спінювання розчину. Розчин випарюють до появи парів сірчаної кислоти. Обмивають стінки склянки водою і випарюють знову до появи парів сірчаної кислоти. Солі розчиняють у 20 см води при нагріванні, охолоджують і переводять у мірну колбу місткістю 100 см , доливають до мітки водою і перемішують. У разі аналізу чавуну розчин фільтрують на фільтр середньої щільності та промивають осад 5-6 разів гарячою водою, збираючи фільтрат та промивні води у мірну колбу місткістю 100 см. . Фільтр із осадом відкидають.

Аліквотну частину розчину 15 см поміщають у ділильну вирву місткістю 100 см , послідовно при перемішуванні додають розчин марганцевокислого калію до появи стійкого рожевого забарвлення і 3-4 краплі надлишок, витримують протягом 1 хв, додають 15 см розчину соляної кислоти, 10 см розчину БФГА у хлороформі та струшують протягом 1 хв.

Хлороформний екстракт зливають у мірну колбу місткістю 25 см . До розчину в ділильній лійці додають 5 см. розчину БФГА у хлороформі та струшують протягом 30 с. Отримані екстракти об'єднують, доливають хлороформом до мітки, перемішують і через 1 годину вимірюють оптичну щільність розчинів на спектрофотометрі при довжині хвилі 530 нм або на фотоелектроколориметр зі світлофільтром, що має область пропускання в інтервалі довжин хвиль 500-560. Як розчин порівняння використовують хлороформ.

Результати аналізу обчислюють за градуювальним графіком або методом порівняння зі стандартним зразком, близьким за складом до аналізованої проби та проведених через всі стадії аналізу.

Зі значення оптичної густини кожного аналізованого розчину віднімають значення оптичної густини контрольного

досвіду.

3.2. Побудова градуювального графіка

У шість склянок місткістю 200 см поміщають 0,5 або 0,25 г карбонильного заліза (залежно від навішування проби). У п'ять із них доливають 0,5; 1,0; 3,0; 5,0 та 7,0 см стандартного розчину Б, що відповідає 0,00005; 0,00010; 0,00030; 0,00050; 0,00070 г ванадію. Шоста склянка служить щодо контрольного досвіду. У всі склянки доливають по 30 см сірчаної кислоти (1:4), 5 см ортофосфорної кислоти та розчиняють залізо при помірному нагріванні. Далі надходять, як наведено у п. 3.

За знайденими значеннями оптичної щільності та відповідним їм значенням маси ванадію будують градуювальний графік. Допускається побудова градуювального графіка координатах: оптична щільність — масова частка ванадію.

4. Обробка результатів

4.1. Масову частку ванадію ( ) у відсотках обчислюють за формулою

,

де -Маса ванадію в аналізованій пробі, знайдена за градуювальним графіком, г;

- Маса навішування проби, р.

4.2. Норми точності та нормативи контролю точності визначення масової частки ванадію наведено у табл. 1.