СТАЛЬ УГЛЕРОДИСТАЯ
И ЧУГУН НЕЛЕГИРОВАННЫЙ

Методы определения серы

ГОСТ 22536.2-87
(СТ СЭВ 5283-85)

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО СТАНДАРТАМ

Москва

ГОСУДАРСТВЕННЫЕ СТАНДАРТЫ СОЮЗА ССР

Срок действия c 01.01.88

до 01.01.98

Несоблюдениестандарта преследуется по закону

Настоящий стандарт устанавливает титриметрический,кулонометрический методы и метод инфракрасной спектроскопии определения серы вуглеродистой стали и нелегированном чугуне при массовой доле от 0,002 до 0,40%.

(Измененная редакция,Изм. № 1).

1. ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ

1.1. Общие требования к методам анализа - по ГОСТ 22536.0-87 .

2. ТИТРИМЕТРИЧЕСКИЙ МЕТОД

2.1. Сущность метода

Метод основан на сжигании навески пробы в токе кислорода притемпературе 1250 - 1350 °С, поглощении двуокиси серы водой и титрованииобразующейся сернистой кислоты раствором смеси йодноватокислого и йодистогокалия или раствором йода в присутствии индикатора крахмала.

2.2. Аппаратураи реактивы

Установкадля титриметрического определения серы (черт. 1), состоящая из баллона скислородом или кислородопровода 1, снабженногоредукционным вентилем и манометром для пуска и регулирования тока кислорода;промывной склянки 2, содержащейраствор марганцовокислого калия с массовой концентрацией 40 г/дм³ врастворе гидрооксида калия с массовой концентрацией 400 г/дм³; склянкиТищенко с концентрированной серной кислотой 3,V-образнойтрубки 4, заполненной безводнымхлористым кальцием или ангидроном (допускается проводить сухую очисткукислорода; для этого вместо склянок 2,3, 4 используют хлоркальциевую трубку, колонку с аскаритом и V-образную трубку, содержащую в первойполовине (по ходу газа) асбест, пропитанный двуоксидом марганца, во второй -ангидрон); ротаметра для измерения расхода кислорода 5; трубчатой горизонтальной печи с силитовыми нагревателями,обеспечивающими нагрев 1250-1350 °С 6;терморегулятора 7, с помощью которогоподдерживают постоянной температуру печи; регулятора напряжений 8 (допускается применять другие типытрубчатых печей, обеспечивающих необходимую температуру); огнеупорноймуллитокремнеземистой трубки 9 понормативно-технической документации, предназначенной для сжигания навески,длиной 600-800 мм, с внутренним диаметром 20-22 мм. Концы трубки должнывыступать из печи не менее чем на 200 мм с каждой стороны (трубку закрываютметаллическими затворами или хорошо подогнанными резиновыми пробками сотверстиями и с металлическими наконечниками, предотвращающими обгораниепробок. В отверстия пробок вставляют стеклянные или латунные соединительныетрубки. Перед употреблением фарфоровую трубку прокаливают по всей длине в печипри рабочей температуре); лодочки фарфоровой по ГОСТ 9147-80 10, предназначенной для сжиганиянавески, выдерживающей температуру 1350 °С (перед применением лодочкупрокаливают в токе кислорода при рабочей температуре и хранят ее в эксикаторе,шлиф крышки которого не должен покрываться смазывающими веществами); фильтра 11для поглощения твердых оксидов, образующихся при сжигании навески и уносимыхтоком кислорода из печи (фильтр представляет собой стеклянный шарообразный илицилиндрический сосуд, заполненный стеклянной или хлопчатобумажной ватой);микробюретки 12 или бюреткивместимостью 25 см³, содержащей раствор йодид-йодата калия илираствор йода; поглотительного сосуда 13высотой 250-265 мм и диаметром 30-35 мм; сосуда для раствора сравнения 14 высотой 250-265 мм и диаметром 30-35мм. Схема ячейки, состоящей из поглотительного сосуда и сосуда сравнения,приведена на черт. 2. В поглотительный сосуд впаянаГ-образная стеклянная трубка диаметром 7 мм, оканчивающаяся барботером споплавком 15 (см. черт. 1), черезкоторую в поглотительный сосуд поступают газообразные продукты сжигания. Впоглотительном сосуде протекает процесс поглощения и титрования двуоксида серы,в сосуде сравнения находится раствор сравнения для контроля окраски раствора вовремя титрования. Допускается применять ячейку другой формы и без сосудасравнения.

Черт. 1

Черт. 2

Электропечь типа СНОЛ по нормативно-технической документации,обеспечивающая температуру нагрева не ниже 1000 °С. Крючок, с помощью котороголодочки вводят в трубку для сжигания и извлекают из нее, изготовляют изжароупорной низкоуглеродистой проволоки диаметром 3-5 мм и длиной 500-600 мм.

Кислород чистотой не менее 99 % по ГОСТ5583-78.

Кислота соляная по ГОСТ 3118-77 или ГОСТ 14261-77.

Кислота серная по ГОСТ 4204-77 или ГОСТ 14262-78.

Калия гидрооксид по ГОСТ 9286-82 или натрия гидрооксид поГОСТ 4328-77.

Калий марганцовокислый по ГОСТ 20490-75, раствор с массовойконцентрацией 40 г/дм³ в растворе гидрооксида калия с массовойконцентрацией 400 г/дм³.

Кальций хлористый по ТУ 6-09-4711-81.

Известь натронная или натронный асбест (аскарит).

Магний хлорнокислый безводный (ангидрон) Mg(ClO₄)₂.

Крахмал растворимый по ГОСТ 10163-76.

Раствор с массовой концентрацией 0,5 г/дм³(применяют при титровании раствором смеси йодноватокислого и йодистого калия):0,5 г растворимого крахмала растирают в фарфоровой ступке с 50 см³воды и вливают суспензию тонкой струей в 950 см³ кипящей воды. Кполученному раствору приливают 15 см³ соляной кислоты, охлаждают иприливают небольшими порциями при перемешивании раствор йодид-йодата калия дополучения слабо-голубой окраски раствора.

Раствор с массовой концентрацией 1 г/дм³(применяют при титровании раствором йода); 1 г растворимого крахмала растираютв фарфоровой ступке с 50 см³ воды и вливают суспензию тонкой струейв 950 см³ кипящей воды, прибавляют две капли соляной кислоты икипятят раствор 5 мин, охлаждают и приливают небольшими порциями приперемешивании раствор йода, до получения слабо-голубой окраски раствора.

Калий йодноватокислый по ГОСТ 4202-75;

Калий йодистый по ГОСТ 4232-74.

Стандартный раствор йодноватокислого калия; 0,0862 гйодноватокислого калия, 17,0 г йодистого калия и 0,4 г гидрооксида калиярастворяют в воде и доводят объем раствора до 1 дм³. Раствор хранятв склянке из темного стекла. При определении массовой доли серы менее 0,01 %необходимо исходный раствор йодноватокислого калия разбавить в соотношении 1:4или 1:6.

Йод кристаллический по ГОСТ 4159-79 стандартный раствор;1,9845 г йода растворяют с 15 г йодистого калия в 60 см³ воды вколбе с пришлифованной пробкой. После полного растворения йода растворпереливают в склянку из темного стекла, разбавляют водой до объема 5 дм³и хорошо перемешивают.

Массовую концентрацию растворов йодноватокислого калия илийода устанавливают по стандартным образцам с известной массовой долей серы ихимическим составом, близким к составу анализируемой пробы. Сжигание навесокстандартных образцов проводят в тех же условиях, что и анализ. Массовуюконцентрацию (Т), выраженную вграммах серы на 1 см³ раствора, вычисляют по формуле

,

гдеС_со - массовая доля серы встандартном образце, %;

m - масса навески стандартного образца, г;

V - объем раствора йодноватокислого калияили йода, израсходованный на титрование раствора стандартного образца, см³;

V₁- объем раствора йодноватокислого калия или йода, израсходованный на титрованиераствора контрольной пробы, см³.

Плавни: олово по ГОСТ 860-75 или медь по ГОСТ 546-79 в виде стружки, атакже оксиды этих металлов, предварительно проверенные в условиях анализа насодержание серы. Допускается применять другие плавни. Все плавни должны бытьпроверены на содержание серы, которое не должно превышать величины допускаемыхрасхождений для соответствующего значения массовой доли серы, приведенных втабл. 1.

Марганец диоксид по ГОСТ 4470-79,

Эфир этиловый по ГОСТ 22300-76.

Спирт этиловый ректификованный технический по ГОСТ 18300-87.

Ацетон по ГОСТ 2603-79.

(Измененная редакция,Изм. № 1).

2.3. Подготовка к анализу

Перед началом работы нагревают печь до требуемой температурыи проверяют установку на герметичность.

Полноту выжигания серы из фарфоровой трубки и лодочкиопределяют следующим образом: при достижении в печи температуры 1250-1350 °Струбку закрывают с обеих сторон пробками, наливают в оба сосуда по 110-120 см³крахмального раствора слабо-голубой окраски, открыв кран, пропускают токкислорода со скоростью 2,5 дм³/мин.

Обесцвечивание раствора в поглотительном сосуде припропускании кислорода в течение нескольких минут свидетельствует о выделении изтрубки восстановительных газообразных веществ, реагирующих с йодом. Непрекращая подачи кислорода, приливают к поглотительному раствору стандартныйраствор йода или смеси йодноватокислого и йодистого калия до тех пор, покаинтенсивность окраски растворов в обоих сосудах не станет одинаковой. Дляпроверки правильности работы установки сжигают 2-3 навески стандартного образцастали или чугуна в присутствии плавня, как указано в п. 2.4.Затем сжигают навеску плавня для установления поправки контрольного опыта.Перед началом работы, а также после замены фарфоровых трубок, сжигают две-трипроизвольных навески металла.

2.4. Проведениеанализа

Навеску стали (чугуна) при необходимости, предварительнопромытую эфиром, этиловым спиртом или ацетоном и высушенную массой 0,5-1,0 гпомещают в лодочку, равномерно распределяя по дну и покрывая слоем плавня вколичестве 0,5-1,0 г. При анализе углеродистых сталей допускается проводитьсжигание без плавня. Лодочку с пробой и плавнем при помощи крючка помещают внаиболее нагретую часть фарфоровой трубки и быстро закрывают трубку резиновойпробкой или затвором, в которые вставлена стеклянная или латунная трубка дляподвода кислорода. Сжигают навеску пробы при температуре 1250-1350 °С. Скоростьпропускания кислорода составляет 2,5 дм³/мин.

(Измененная редакция,Изм. № 1).

В процессе горения навески наблюдают за изменением окраскижидкости в поглотительном сосуде, где происходит поглощение оксидов серы. Вовремя сжигания окраска раствора в поглотительном сосуде должна быть все времяблизкой к окраске раствора сравнения. Для этого к раствору в поглотительномсосуде по мере уменьшения интенсивности окраски добавляют раствор йодид-йодатакалия или йода до получения одинаковой интенсивности окраски в обоих сосудах.Титрование считают законченным, когда интенсивность окраски растворов в обоихсосудах станет одинаковой. Для проверки полноты сгорания навески кислородпродолжают подавать еще в течение 1 мин. Если интенсивность окраски раствора неуменьшится, определение считают законченным, если уменьшится - титрованиепродолжают. После сжигания пробы лодочку вынимают крючком из печи.Расплавленные окислы должны иметь вид плотной, однородной массы, расположеннойпо всему дну лодочки. В противном случае следует взять новую навеску иповторить сжигание. Поглотительный раствор сливают из сосуда и промывают сосудводой.

Примерно после 20 сжиганий трубку, по которой газы подводятсяв поглотительный сосуд, а также трубки для сжигания следует очистить от оксидовжелеза ершом из мягкой проволоки.

Не допускается пользоваться зашлакованными трубками, так какэто может привести к получению заниженных результатов. Завышенные результатымогут быть получены при недостаточном предварительном прокаливании трубки илодочки, а также при обгорании пробок.

2.5. Обработкарезультатов

2.5.1. Массовую долю серы (X)в процентах вычисляют по формуле

,

где V- объем раствора йодноватокислого калия или йода,израсходованный на титрование раствора анализируемого образца, см³;

V₁- объем раствора йодноватокислого калия или йода, израсходованный на титрованиераствора контрольного опыта, см³;

Т- массовая концентрация раствора йодноватокислого калия или йода, г/см³серы;

m- масса навески анализируемого образца, г.

2.6. Нормы точности и нормативы контроля точностиопределения массовой доли серы для стали приведены табл. 1, длячугуна - табл. 2.

Таблица 1

Таблица 2

(Измененная редакция, Изм. № 1).

3. КУЛОНОМЕТРИЧЕСКИЙ МЕТОД

3.1. Сущность метода

Метод основан на сжигании навески пробы в токе кислорода притемпературе 1250-1350 °С, поглощении образовавшегося двуоксида серыпоглотительным раствором с определенным начальным значением рН и последующемизмерении на установке для кулонометрического титрования, необходимого длявосстановления исходного значения рН количества электричества, котороепропорционально содержанию серы в навеске пробы.

3.2. Аппаратураи реактивы

Кулонометрическая установка любого типа со всемипринадлежностями (кулонометр, поглотительные сосуды, рН-метр, корректор массы),обеспечивающая точность проведения анализа, указанную в таблице.

Печь трубчатая горизонтальная с силитовыми нагревателями,обеспечивающими температуру нагрева 1250-1350 °С.

Баллон с кислородом или кислородопровод.

Трубки огнеупорные муллитокремнеземистые понормативно-технической документации длиной 600-800 мм, с внутренним диаметром20-22 мм.

Лодочки фарфоровые по ГОСТ 9147-80.

Электропечь типа СНОЛ по нормативно-техническойдокументации, обеспечивающая температуру нагрева не ниже 1000 °С.

Перед применением лодочку прокаливают в токе кислорода прирабочей температуре и хранят ее в эксикаторе, шлиф крышки которого не долженпокрываться смазывающими веществами.

Поглотительный и вспомогательный растворы готовят в соответствиис типом применяемой кулонометрической установки.

Плавни: пятиокись ванадия по нормативно-техническойдокументации;

медь по ГОСТ 546-79, олово по ГОСТ860-75, железо карбонильное радиотехническое по ГОСТ 13610-79 или железокарбонильное ос.ч. Допускается применять другие плавни. Массовая доля серы вплавне не должна превышать величины абсолютных допускаемых расхождений длясоответствующих диапазонов концентраций, приведенных в таблице.

Спирт этиловый ректификованный технический по ГОСТ 18300-87.

Эфир этиловый по ГОСТ 22300-76.

Ацетон по ГОСТ 2603-79.

(Измененная редакция,Изм. № 1).

3.3. Проведение анализа

Прибор подготавливают к работе в соответствии с инструкцией.Для удаления следов серы из установки перед началом анализа через установкупропускают ток кислорода и прокаливают трубку. Пропускание кислорода ипрокаливание трубки проводят до получения минимального постоянного показанияприбора.

Для контроля правильности работы установки перед началомработы и через каждые 2-3 ч во время работы сжигают две-три навескистандартного образца стали или чугуна с известной массовой долей серы, близкойк определяемой.

Навеску пробы массой, установленной в зависимости от типакулонометрической установки, помещают в фарфоровую лодочку и покрываютравномерным слоем плавня. Соотношение масс навесок плавня и пробы составляет1:1 или 2:1.

Лодочку с навеской и плавнем помещают в рабочую часть печи исжигают пробу при температуре 1250-1350 °С.

Анализ считают законченным, если показания прибора илисчетчика не изменяются в течение 1 мин или изменяются на величину холостогосчета прибора.

3.4. Обработкарезультатов

3.4.1. Массовую долю серы (X)в процентах вычисляют по формуле

X = А- А₁,

где А- показание цифрового табло прибора, полученное в результате сжигания навескианализируемой пробы, %;

А₁- среднее арифметическое значение показаний цифрового табло прибора, полученноев результате сжигания плавня при проведении контрольных анализов, %.

3.4.2. Нормы точности и нормативы контроля точностиопределения массовой доли серы для стали приведены в табл. 1, длячугуна - в табл. 2.

(Измененная редакция,Изм. № 1).

4. МЕТОД ИНФРАКРАСНОЙ СПЕКТРОСКОПИИ

4.1. Сущность метода

Метод основан на сжигании навески пробы в токе кислорода тритемпературе 1350-1700 °С и определении количества образовавшегося двуоксидасеры путем измерения поглощенной им инфракрасной радиации.

4.2. Аппаратура иреактивы

Автоматический анализатор, основанный на абсорбцииинфракрасной радиации любого типа со всеми принадлежностями.

Плавень и вспомогательные материалы в зависимости от типаприменяемого анализатора.

4.3. Проведение анализа

Анализ проводят в зависимости от типа анализатора.

4.4. Обработкарезультатов

4.4.1. Массовую долю серы в процентах определяют поцифровому указателю анализатора за вычетом результата контрольного опыта.

4.4.2. Нормы точности и нормативы контроля точности определениямассовой доли серы для стали приведены в табл. 1, для чугуна - в табл. 2.

(Измененная редакция,Изм. № 1).

ИНФОРМАЦИОННЫЕДАННЫЕ

1.РАЗРАБОТАН И ВНЕСЕН Министерством черной металлургии СССР

ИСПОЛНИТЕЛИ

Д.К. Нестеров,канд. техн. наук; С.И. Рудюк, канд.техн. наук; Н.Н. Гриценко, канд.хим. наук, (руководитель темы); В.Ф.Коваленко, канд. техн. наук; С.В.Спирина канд. хим. наук (руководитель темы); О.М. Киржнер

2. УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕПостановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 20.02.87 № 301

3.Стандарт полностью соответствует СТ СЭВ 5283-85

4. ВЗАМЕН ГОСТ 22536.2-77

5. ССЫЛОЧНЫЕ НОРМАТИВНО-ТЕХНИЧЕСКИЕДОКУМЕНТЫ

СОДЕРЖАНИЕ