GB/T 223.82-2018 钢铁 氢含量的测定 惰性气体熔融-热导或红外法

　　ICS 77 . 080 . 0 1 H 1 1

　　中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准

　　GB/T 223 . 82—2018代替 GB/T 223 . 82—2007

　　钢铁 氢含量的测定

　　惰性气体熔融-热导或红外法

　　Steelandiron—Determinationofhydrogencontent—Thermalconductivity/

　　infraredmethodafterfusionunderinertgas

　　2018-05-14 发布 2019-02-01 实施

　　国家市场监督管理总局中国国家标准化管理委员会

　　发

　　布

　　GB/T 223 . 82—2018

　　前 言

　　本部分为 GB/T 223 的第 82 部分。

　　本部分按照 GB/T 1 . 1—2009 给出的规则起草。

　　本部分代替 GB/T 223 . 82—2007《钢铁 氢含量的测定 惰气脉冲熔融热导法》，与 GB/T 223 . 82— 2007 相比主要内容变化如下：

　　— 修改了标准名称;

　　— 修改了测定范围;

　　— 增加了红外法检测的内容;

　　— 取制样中增加了超声清洗、粉末状样品、屑状样品等内容;

　　— 校准中增加了单点校准和多点校准的内容;

　　— 增加了“7 分析步骤”，原“5 . 2 仪器准备”、“7 校准”和“8 测量”均放入第 7 章;

　　— 修改了“9 精密度”中重复性限和再现性限的公式。

　　本部分由中国钢铁工业协会提出。

　　本部分由全国钢标准化技术委员会(SAC/TC 183)归口 。

　　本部分起草单位：中国科学院金属研究所、钢铁研究总院、宝山钢铁股份有限公司、武汉钢铁股份有限公司、上海梅山钢铁股份有限公司、攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司、鞍钢股份有限公司、宝钢特钢有限公司、首钢京唐钢铁联合有限责任公司、宝钢特钢韶关有限公司、钢研纳克检测技术有限公司。

　　本部分主要起草人：朱跃进、姜志民、李素娟、孙明月、罗倩华、王红静、郑明月、徐方虎。

　　本部分所代替标准的历次版本发布情况为：

　　—GB/T 223 . 82—2007 。

　　GB/T 223 . 82—2018

　　钢铁 氢含量的测定

　　惰性气体熔融-热导或红外法

　　1 范围

　　GB/T 223 的本部分规定了用惰性气体熔融-热导或红外法测定氢含量的方法。

　　本部分适用于钢铁中质量分数为 0.6 μg/g~30.0 μg/g 的氢含量的测定。

　　2 规范性引用文件

　　下列文件对于本文件的应用是必不可少的。 凡是注 日期的引用文件，仅注 日期的版本适用于本文件 。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。

　　GB/T 6379 . 1 测试方法与结果的准确度(正确度和精密度) 第 1 部分：总则与定义(GB/T 6379. 1 — 2004, ISO 5725-1:1994, IDT)

　　GB/T 6379 . 2 测试方法与结果的准确度(正确度和精密度) 第 2 部分：确定标准测量方法的重复性和再现性的基本方法(GB/T 6379 . 2—2004 , ISO 5725-2:1994, IDT)

　　GB/T 20066 钢和铁 化学成分测定用试样的取样和制样方法(GB/T 20066—2006 , ISO 14284 : 1996, IDT)

　　3 原理

　　试料置于经脱气的石墨坩埚中，在惰性气氛下加热熔融。 试料中的氢以分子的形式释放并进入载气流中，经色谱柱与其他气体分离后，在热导池中检测;或氢分子随载气流通过热的氧化铜后转化为水，在特定的红外池中检测。 根据热导率或红外吸收强度信号变化，计算出氢含量。

　　4 试剂与材料

　　4 . 1 高纯载气，纯度为 99 . 99%以上，可以是氩气、氮气或氦气，根据仪器制造商推荐而定。

　　4 . 2 动力气，氮气、氩气或压缩空气，油和水含量小于 0 . 5%;禁用可燃气体。

　　4 . 3 四氯化碳、丙酮或乙醚，分析纯。

　　4 . 4 无水高氯酸镁，颗粒试剂。

　　4 . 5 分子筛，其性能满足测试要求。

　　4.6 Schutze试剂或线性氧化铜：热导法用 Schutze试剂，红外法用线性氧化铜。

　　4 . 7 石墨(电极)坩埚，一次性使用，由高纯石墨制成。

　　4 . 8 钢(铁)中氢标准物质/标准样品。

　　5 仪器

　　惰性气体熔融-热导或红外检测氢分析仪，包括脉冲石墨电极炉、分析气流杂质去除系统、辅助净化系统以及热导池或红外池氢测量系统。

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　　6 取制样

　　6 . 1 -般要求

　　按照 GB/T 20066 的规定取样和制样。

　　6 . 2 炉前取制样

　　炉前取样应使用专用的取样装置。 一种新的炉前取样方法或新取样装置使用前，应对其可靠性和有效性进行评估，并出具评估报告备案。 炉前取得的样品若需较长时间保存(不超过 24 h),可在样品快速冷却后直接存放于干冰或液氮中，样品和容器一起运输或传递。 短时间(不超过 1 h)可保存于干燥器中，在操作时使用镊子并避免水汽在样品表面凝结。

　　从低温储运容器中取出样品，去除表面的碎玻璃等杂物，切除头部不洁或多孔部分;在表面结霜化尽之前，将样棒直接投入无水乙醇中，数分钟后取出，放入四氯化碳、丙酮或乙醚中。 待试样接近室温时取出并切成小段，再用四氯化碳、丙酮或乙醚清洗，晾干后尽快分析。

　　6 . 3 钢锭或型材上取制样

　　对于锻或铸工件，推荐使用锯、刨、线切割等方式取样，不推荐用水焊明火切割取样。

　　样品制备采用车、锉、磨均可，表面光洁度无严格要求。 推荐使用车床车制，并使用超声波清洗，以清除粗糙表面微量油脂和污物。 样品表面不能有厚氧化皮或线切割划痕。

　　截取合适尺寸的柱/条状样品，质量为 0 . 1 g~6 g之间，通常为 0 . 5 g~1.0 g,浸在盛有四氯化碳、丙酮或乙醚容器中，放入功率为 50 W~100 W 超声波清洗器，超声清洗约 3 min后取出，样品 自然风干或冷风吹干后进入分析步骤。 应注意观察容器中清洗剂的清洁度，定期更换。

　　充氢试样等已制备好的洁净样品，用四氯化碳、丙酮或乙醚清洗、风干或冷风吹干后，直接使用。

　　6 . 4 粉末状试样

　　粉末样品需要从大量的、混合均匀的粉体中取样。 取样后，短时间可存放于洁净的塑料自封袋中，较长时间存放于真空包装袋、氩气包装袋、密封的玻璃瓶中，纸质袋透水透气不宜使用。

　　粉末样品无需制样也难于清洗，可直接用镍箔、锡箔或锡囊包裹。 称重后应尽快分析，计算氢含量时需扣除镍箔、锡箔或锡囊的空白;粉末样品的制样与所用粉末标准物质/标准样品保持一致。

　　6 . 5 屑状试样

　　从型材或铸工件上取的屑状试样，由于加工时的氢转移，不能用做定氢试样。

　　6 . 6 其他试样

　　异型体就材取样，取样操作可用剪、锯、线切割等加工方式，应尽量避免过热和污染。 丝材可直接取样。

　　7 分析步骤

　　7 . 1 仪器准备

　　7 . 1 . 1 按仪器制造厂家提供的说明书要求开机，确认仪器上流量计和压力表等指示在指定位置。 检查仪器的杂质去除装置和辅助净化系统过滤器和试剂是否有效，若失效需清洗或更换。

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　　7 . 1 . 2 必要时，在电源连接和水冷系统开启的情况下，对仪器进行漏气检查。

　　7 . 1 . 3 配置仪器参数，预热稳定仪器。 推荐以下分析条件：

　　a) 脱气功率 3 000 W 或电流 850 A;

　　b) 分析功率 2 500 W 或电流 700 A;

　　c) 分析时间 90 s。

　　7 . 1 . 4 若长时间关机，开机后应预热 1 h 以上，通过空白测试确定仪器稳定且各项指标达到设定值。 更换过滤器、净化试剂后仪器处于非作业状态，应通过 2 次 ~3 次空烧稳定仪器。

　　7 . 2 空白试验

　　运行分析测量程序前要进行空白试验。 至少进行 3 个空白值测定，每次更换新坩埚。 空白值扣除可选择自动或手动，运行自动空白扣除功能时，仪器显示的空白值应稳定，连续 3 次空白值相差 <20%时，输入最后 3 次空白的平均值，进行自动扣除。 手动扣除空白主要针对氢含量 <1 μg/g 的样品，一对一扣除，即先做一个空白，再做一个单样。

　　7 . 3 校准(可采用任一种校准程序)

　　7 . 3 . 1 单点校准程序

　　7 . 3 . 1 . 1 选取两种钢(铁)中氢标准物质/标准样品(4 . 8),其氢含量高于或接近于待测试样的氢含量，且不超过本方法的检测范围。

　　7 . 3 . 1 . 2 按照仪器说明书的要求执行单标准点校准程序。 对其中一种标准物质/标准样品(7 . 3 . 1 . 1) 分析 3 次，取平均值，以单个氢含量点确定校准斜率，此校准曲线过原点。

　　7 . 3 . 1 . 3 用另一种标准物质/标准样品(7 . 3 . 1 . 1)作为试样进行分析操作，用以验证校准。 分析结果处于该标准物质/标准样品标准值不确定度范围内，执行 7 . 3 . 1 . 5 程序。

　　7 . 3 . 1 . 4 如果分析结果超出标准物质/标准样品不确定度范围，找出原因并改正，重复 7 . 3 . 1 . 1~7 . 3 . 1 . 3的操作过程。

　　7 . 3 . 1 . 5 按照仪器说明书的程序以方法形式保存此校准，并对此方法命名。

　　7 . 3 . 2 多点校准程序

　　7 . 3 . 2 . 1 至少选取 4 种钢(铁)中氢标准物质/标准样品(4 . 8),其氢含量不同，且均不超出本方法的检测范围。

　　7 . 3 . 2 . 2 按照仪器说明书的要求执行多标准点校准程序，至少分析 3 种标准物质/标准样品(7 . 3 . 2 . 1) ,每种标准物质/标准样品分析 3 次，分别取其平均值，以多个氢含量点确定校准曲线斜率和截距，此曲线不一定过原点。

　　7 . 3 . 2 . 3 用另一种中间含量的标准物质/标准样品(7 . 3 . 2 . 1)作为试样进行分析操作，分析结果用以验证校准。 分析数据处于该标准物质/标准样品标准值不确定度范围内，执行 7 . 3 . 2 . 5 程序。

　　7 . 3 . 2 . 4 如果分析结果超出标准物质/样品不确定度范围，找出原因并改正，重复 7 . 3 . 2 . 1~7 . 3 . 2 . 3 的操作过程。

　　7 . 3 . 2 . 5 按照仪器说明书的程序以方法形式保存此校准，并对此方法命名。

　　7 . 3 . 3 校准的频次要求

　　仪器应每年至少校准一次，出现以下任何一种非正常情况时，应对仪器进行重新校准，以确保测量的可靠性和有效性：

　　a) 仪器出现被污染症状，做任何样品均拖长尾;

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　　b) 对分析结果有影响的突发故障;

　　c) 主要参数被更改。

　　在每次分析前和分析结束后应用钢(铁)中氢标准物质/标准样品(4 . 8) 对校准进行确认(当没有上述标准物质/标准样品时，也可以用控制样品代替)。 当测量结果超出标准值不确定度范围时，应查找原因，重新进行校准。

　　7 . 4 试样分析

　　7 . 4 . 1 选择合适的分析方法(7 . 3 . 1 . 5 或 7 . 3 . 2 . 5) 。所用分析条件应与校准时所用分析条件一致，如测量样品为粉末样样品，应用相应的标准物质/标样样品进行校准。

　　7 . 4 . 2 按照仪器说明书要求的程序输入样品信息。

　　7 . 4 . 3 称取试样 0 . 5 g~1.0 g,精确至 0 . 001 g(如有特殊要求，称取试样最多可至 5 . 0 g)。多数仪器通过天平和仪器的联机将称量质量自动载入，不具备此功能时，按仪器说明书的要求人工输入试料质量。

　　7 . 4 . 4 将试料(7 . 4 . 3) 放入进样器中，在选定的分析条件下进行分析，分析结束后仪器 自动显示分析结果。

　　8 结果计算

　　氢含量以质量分数(μg/g)计 。

　　9 精密度

　　本方法的精密度试验由 10 个协作单位 10 个实验室对氢元素的 6 个含量水平进行测定，每个实验室对每个含量水平在 GB/T 6379 . 1 规定的重复性条件下测定 2 次 ~ 3 次 。各实验室报出的原始数据(测定值)参见附录 A(资料性附录)。原始数据按照 GB/T 6379 . 2 进行统计分析，精密度见表 1 。

　　表 1 精密度

　　重复性限(r)、再现性限(R)按以上表 1 给出的方程求得。

　　式中m 是两个测定值的平均值，单位为 μg/g。

　　在重复性条件下，获得的两次独立测试结果的绝对差值不大于重复性限(r)，大于重复性限(r)的情况以不超过 5%为前提;

　　在再现性条件下，获得的两次独立测试结果的绝对只差不大于再现性限(R)，大于再现性限(R)的情况以不超过 5%为前提。

　　10 试验报告

　　试验报告应包括以下内容：

　　a) 所有辨别样品、实验室及分析日期所需的内容;

　　b) 本部分所用的方法;

　　c) 结果及表达形式;

　　d) 测量过程中观察到的异常现象;

　　e) 任何本部分中未规定的操作或任何可能影响结果的操作。

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　　附 录 A

　　(资料性附录)

　　精密度试验原始数据

　　精密度试验原始数据见表 A. 1 。

　　表 A.1 精密度试验原始数据

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　　表 A.1(续)