Стали легированные и высоколегированные. Методы определения серы

СТАЛИ ЛЕГИРОВАННЫЕ

И ВЫСОКОЛЕГИРОВАННЫЕ

МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СЕРЫ

ГОСТ 12345-88

Издание официальное

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО СТАНДАРТАМ

Москва

Методы определения серы
Alloyed and high-alloyed steels.
Methods of sulphur determination

ОКСТУ 0809

Срок действия с 01.07.90 до 01.07.95
Несоблюдение стандарта преследуется по закону
Настоящий стандарт устанавливает титриметрические методы определения серы: йодид-йодатный и тетраборатный (при массо­вой доле серы от 0,002 до 0,4%) и методы, основанные на приме­нении автоматических анализаторов: кулонометрический и инфра­красно-абсорбционный (при массовой доле серы от 0,001 до 0,4%).

1. ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ

1.1. Общие требования к методам анализа — по ГОСТ 20560—81.

2. ТИТРИМЕТРИЧЕСКИЙ ЙОДИД-ЙОДАТНЫЙ МЕТОД

ОПРЕДЕЛЕНИЯ СЕРЫ

2.1. Сущность метода
Метод основан на сжигании навески стали в токе кислорода при температуре 1300—1400°С в присутствии плавней с после­дующим поглощением сернистого газа .водой и титрованием обра­зующейся сернистой кислоты титрованным раствором смеси йод­новатокислого калия и йодистого калия в присутствии индикатора крахмала.
2.2. Ann а р а тур а
Установка для титриметрического йодид-йодатного метода оп­ределения серы (черт. 1) состоит из баллона с кислородом или кислородопровода У, снабженного редукционным вентилем и ма-

2—3055

Черт. 1

нометром для пуска и ’регулирования тока кислорода; склянки Тищенко 2, содержащей раствор марганцовокислого калия 40 г/дм3 в растворе гидроокиси калия или натрия 400 г/дм3; до­пускается очистка кислорода сухим способом; для этого исполь­зуют сушильную колонку 5, заполненную в нижней части натрон­ной известью или натронным асбестом (аскар,итом), а в верхней части — хлорно-кислым магнием; ротаметра или газового счет­чика 4; двухходового крана 5; трубки огнеупорной муллитокрем­неземистой 6 длиной 650—800 мм с внутренним диаметром 18— 22 мм, 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 отверстия пробок вставляют стеклянные трубки для подключения соединительных трубок. Для предотвращения обго­рания резиновых пробок их внутреннюю поверхность закрывают асбестовыми прокладками, надетыми на концы стеклянных тру­бок. Чтобы удалить примесь серы из огнеупорной трубки, ее пе­ред употреблением по всей длине прокаливают в печи при рабо­чей температуре; трубчатой печи 7, обеспечивающей температуру нагрева до 1400°С; термопары с регулятором 8 для регулирования температуры печи; фарфоровой неглазурованной лодочки 9 по ГОСТ 9’147—80, выдерживающей температуру 1400°С, предназна­ченной для сжигания навески. Перед применением лодочку про­каливают в токе кислорода при рабочей температуре и хранят ее в эксикаторе по ГОСТ Й5336—82. Шлиф крышки эксикатора не должен покрываться смазывающими веществами; трансформа­тора 10 для регулирования рабочего напряжения печи; трубки стеклянной 11с расширением или хлоркальциевой трубки, запол­ненной стеклянной ватой (или обычной ватой), для очистки сме­си газов, выходящих из печи, от механических примесей, образую­щихся при сжигании навески и уносимых из печи током кислоро­да; крана 12; микробюретки 13 или бюретки вместимостью 25 см3, содержащей титрованный раствор йодид-йодата калия; поглоти­тельного сосуда 14; контрольного сосуда сравнения 15.
Поглотительный сосуд состоит из двух стеклянных сосудов (черт. 2), соединенных двумя стеклянными палочками. В левом сосуде 1 протекает процесс поглощения и титрования двуокиси серы, в правом 2 находится раствор сравнения для контроля ок­раски раствора во время титрования.

Черт. 2

В левый сосуд впаяна Г-образная стеклянная трубка диамет­ром 7 мм, оканчивающаяся барботером с поплавком, через кото­рый в поглотительный сосуд поступают газообразные продукты сжигания. В нижней части сосуда имеется кран для слива рас­твора.
Допускается применение поглотительной ячейки другой фор­мы без сосуда сравнения.
Крючок, с помощью которого лодочки вводят в трубку для сжигания и извлекают из нее, изготовляют из жароупорной низ­коуглеродистой проволоки ’квадратного или круглого сечения сто­роной квадрата или диаметром 3—5 мм, длиной 500—600 мм.
2.3. Реактивы и растворы
Кислород по ГОСТ 5583—78 чистотой не менее 99%.
Кислота соляная по ГОСТ 3118—77 или ГОСТ 14261—77.
Калия гидроокись по ГОСТ 24363—80 или натрия гидроокись по ГОСТ 4328—77.
Калий марганцовокислый по ГОСТ 20490—75, раствор 40 г/дм3
в растворе гидроокиси калия 400 г/дм3: 40 г марганцовокислого калия растворяют при нагревании в 700—800 см3 воды. После охлаждения в раствор добавляют 400 г гидроокиси калия и раз­бавляют водой до 1000 см3. Раствор должен быть свежеприготов­ленным.
Магний хлорнокислый безводный (ангидрон) по нормативно- технической документации.
Калий йодноватокислый по ГОСТ 4202—75.
Калий йодистый по ГОСТ 4232—74.
Калий йодид-йодат, титрованный раствор: 0,111 г йодновато­кислого калия, 15 г йодистого калия и 0,4 г гидрата окиси калия помещают в стакан вместимостью 250 см3 и растворяют в 100 см3 воды. Раствор переносят в мерную колбу вместимостью 1000 см3, доливают до метки водой и перемешивают. Раствор хранят в оклянке из темного стекла.
1 см3 раствора соответствует 0,00005 г серы.
Для определения серы в материалах, содержащих менее 0,02% серы, титрованный раствор разбавляют в соотношениях (1:1); (1:4); (1:6).
Крахмал растворимый по ГОСТ 10163—76.
Раствор с массовой концентрацией 0,5 г/дм3: 0,5 г раствори­мого крахмала растирают в фарфоровой ступке с 50 см3 воды и суспензию вливают тонкой струей в 950 см3 кипящей воды. К по­лученному раствору приливают 15 см3 соляной кислоты, охлаж­дают -и приливают небольшими порциями при перемешивании раствор йодид-йодата до получения бледно-голубой окраски рас­твора.
Плавни: медь металлическая по ГОСТ 546—79 или ГОСТ 859—78 или по другой нормативно-технической документации; окись меди по ГОСТ 16539—79, ос. ч. или по другой нормативно- технической документации; железо карбонильное радиотехниче­ское по ГОСТ 13610—79 или по другой нормативно-технической документации.
Допускается применение в качестве плавня пятиокиси ванадия.
Массовая доля серы в плавне или смеси плавней, применяе­мых при сжигании навески, не должна превышать величины до­пускаемых расхождений, приведенных в табл. 2.
2.4. Подготовка к анализу
Для приведения установки (см. черт. 1) в рабочее состояние концы огнеупорной .муллитокремнеземистой трубки закрывают ме­таллическим затвором или резиновыми пробками со вставленны­ми в них стеклянными или металлическими некорродирующими трубками. Затем, один конец трубки соединяют с помощью рези­нового шланга с баллоном, содержащим кислород, или кислоро- допроводом через поглотительные склянки для очистки кислоро­да, а второй — с поглотительным сосудом. Соединения должны быть, по возможности, короткими. После этого в оба сосуда при­ливают по 50—80 см3 раствора крахмала бледно-голубой окраски. Пропускают ток кислорода со скоростью 2 дм3/мин. Если крах­мальный раствор в поглотительном сосуде через 3—4 мин обес­цветится (что указывает на выделение из фарфоровой трубки га­зов, восстанавливающих раствор йодноватистого калия), то, не прекращая тока кислорода, к поглотительному раствору прили­вают из бюретки раствор йодноватокислого калия до тех пор, пока интенсивность окраски раствора в поглотительном и конт­рольном сосудах не будет одинаковой.
Участок системы между трубкой сжигания и поглотительным сосудом должен быть сухим.
Для проверки установки на герметичность закрывают кран 12 и подают в систему кислород. Установка герметична, если в склян­ке 2 через некоторое время прекратится появление пузырьков газа. В противном случае установку следует разобрать, стеклян­ные части и соединительные трубки проверить, краны протереть, смазать вазелином и вновь проверить установку на герметичность.
Перед началом работы, а также после замены трубок сжига­ют две-три произвольных навески стали.
2.5. Проведение анализа
2.5.1. В зависимости от массовой доли серы в анализируемой пробе берут навеску в количестве, приведенном в табл. 1.
Таблица 1
Массовая доля серы, %
От 0,002 до 0,05 включ.
Св. 0,05 »0,1 »
»0,1 » 0,4 »
2.5.2. Навеску стали помещают в прокаленную фарфоровую ло­дочку и прибавляют равномерным слоем 1 г меди или окиси меди при анализе легированных сталей. При анализе высоколегирован-
ных сталей применяют 1,5 г смеси плавней, состоящих из желе­за и меди или окиси меди и железа, и в обоих случаях (в соотно­шении 1 : 2.
Закрывают краны 5 и 12. Лодочку с навеской пробы помеща­ют в наиболее нагретую часть трубки, которую быстро закрывают металлическим затвором или резиновой пробкой, затем осторож­но открывают кран 5 и подают кислород в печь со скоростью 2 дм3/мин. Навеску пробы выдерживают под давлением в течение 20 с, открывают осторожно кран 12 и подают газ в поглотитель­ный сосуд.
В процессе горения навески наблюдают за изменением окраски раствора в поглотительном сосуде, в котором происходит погло­щение окислов серы. Во время сжигания навески окраска раство­ра в поглотительном сосуде должна быть все время близкой к окраске раствора в контрольном сосуде. Для этого к раствору в поглотительном сосуде (по мере уменьшения интенсивности окра­ски) добавляют из бюретки по каплям раствор йодноватокислого калия.
Титрование считают законченным, когда интенсивность окрас­ки растворов в обоих сосудах будет одинаковой. Продолжитель­ность измерения (сжигания навески металла) — 3 мин.
2.5.3. Для проверки полноты сгорания навески кислород про­должают подавать в течение 30 с. Если интенсивность окраски раствора не уменьшается, определение считают законченным. По­сле сжигания анализируемой пробы лодочку извлекают из печи крючком, поглотительный раствор сливают из сосуда и промы­вают сосуд водой.
2.6. Обработка результатов
2.6.1. Массовую долю серы (X) в процентах вычисляют по <
Х= (У-Ур.Г. 100)
т
где V— объем раствора йодноватокислого калия, израсходован­ный на титрование раствора анализируемого образца, см3;
V\ — объем раствора йодноватокисл