GB/T 33817-2017 铜及铜合金管材内表面碳含量的测定方法

　　ICS 77 . 120 . 99 H 13

　　中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准

　　GB/T 33817—2017

　　铜及铜合金管材内表面碳

　　含量的测定方法

　　Methodfordeterminationofthe

　　carboncontentontheinnersurfaceofcopperandcopper-alloytube

　　2017-05-31 发布 2017-12-01 实施

　　中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中 国 国 家 标 准 化 管 理 委 员 会

　　发

　　布

　　GB/T 33817—20 17

　　前 言

　　本标准按照 GB/T 1 . 1—2009 给出的规则起草。

　　本标准由中国有色金属工业协会提出。

　　本标准由全国有色金属标准化技术委员会(SAC/TC 243)归口 。

　　本标准负责起草单位：浙江省冶金产品质量检验站有限公司、浙江海亮股份有限公司、浙江天宁合金材料有限公司。

　　本标准主要起草人：孔水龙、俞耿华、何幼其、魏连运、马勇、王云岗、赵学龙、钱晓东、陈旭光。

　　GB/T 33817—20 17

　　铜及铜合金管材内表面碳

　　含量的测定方法

　　1 范围

　　本标准规定了铜及铜合金管或管件内表面碳含量的测定方法。

　　本标准适用于铜及铜合金管或管件内表面碳含量的定量检测，测量范围为 5 mg/m2 ~500 mg/m2 。

　　2 术语和定义

　　下列术语和定义适用于本文件。

　　2.1

　　残碳 residualcarbon

　　R单质形式存在的碳。

　　2.2

　　潜碳 potentialcarbon

　　p有机化合物形式存在的碳(如：有机化合物：油，油脂等)。

　　2.3

　　全碳 totalcarbon

　　T碳和潜碳的总和。

　　3 方法提要

　　在氧气流中将铜及铜合金管或管件样品加热到一定温度，燃烧其内壁上存在的碳。 用红外吸收光谱法测定产生的二氧化碳，分别测定残碳及全碳的含量。

　　潜碳含量通过全碳量减去残碳量计算得出。

　　4 试剂

　　4 . 1 氧气(最低质量纯度 99 . 99%) ：可通过净化装置净化到 99 . 99%纯度的氧气。

　　4 . 2 去离子水(不含二氧化碳)：将去离子水煮沸 30 min,在冷却至室温的过程中通氧气(4 . 1) 15 min,使用前制备。

　　4 . 3 四氯乙烯(分析纯)。

　　4 . 4 三氯乙烯(分析纯)。

　　4 . 5 三氯乙烷(分析纯)。

　　4.6 硝酸(1+1)。

　　4 . 7 甘露醇标准溶液 A：称取 1 . 264 0 g甘露醇(C6 H14 O6 ,预先经 100 ℃ ~105 ℃烘干并置于干燥器中

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　　冷却至室温)，置于 100 mL 的烧杯中，加去离子水(4 . 2) 溶解。 移入 100 mL 容量瓶中，以去离子水(4 . 2)稀释至刻度 ，混匀。 此溶液 1 μL含 5 μg 碳 。

　　4 . 8 甘露醇标准溶液 B：移取 10 . 00 mL甘露醇标准溶液(4 . 7)于 100 mL容量瓶中，以去离子水(4 . 2)稀释至刻度 ，混匀。 此溶液 1 μL含 0 . 5 μg 碳 。

　　4 . 9 二氧化碳气体(最低质量纯度 99 . 99%) 。

　　4 . 10 碱石棉 。

　　4 . 1 1 无水高氯酸镁。

　　5 仪器设备

　　5 . 1 管式炉加热-红外分析碳硫仪

　　装置连接示意图如图 1 所示。 燃烧过程在石英管道中进行。

　　说明：

　　1 — 氧气瓶：附氧气表、减压阀;

　　2 —净化炉：盛满氧化铜，可以使温度维持在 450 ℃ ~500 ℃ ;

　　3 — 干燥塔：下部盛碱石棉，上部盛无水高氯酸镁，中间隔玻璃棉，塔顶塔底均铺有玻璃棉;

　　4 — 三通活塞：辅助调节氧气流量;

　　5 —管式电炉：可以加热至 800 ℃的温度;

　　6 —石英管：大约 600 mm 长，可以承受维持 800 ℃的温度;

　　7 — 除水除尘器：内置无水高氯酸镁;

　　8 — 流量调节器：调节流量;

　　9 — 红外吸收器：带一氧化碳转换器。

　　图 1 装置连接示意图

　　5 . 2 移液器

　　标称容量不小于 40 μL 。

　　5 . 3 卡尺或千分尺

　　分辨力不大于 0 . 1 mm。

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　　6 试样

　　6 . 1 -般要求

　　铜及铜合金管或管件试样经清洁与制备后进行的碳含量测定，应符合下列要求：

　　a) 金属工具应没有涂漆;

　　b ) 夹具的材料应为铜、铝、钢材，材料应洁净;

　　c) 在试样制备前，所有的切割刀和钳子等工具都应脱脂处理，脱脂处理应用带有四氯乙烯或三氯乙烯或三氯乙烷的软布擦拭;

　　d) 应有适当的保护手套以避免皮肤直接接触试样表面;

　　e) 在清洁操作和试验操作之间，试样应保持在无污染环境中，如清洁实验窒或放有氢氧化钠小球的干燥器。 试验应在试样清洁后 5 h之内完成，否则试样应重新清洁。

　　6 . 2 试样的清洁

　　6 . 2 . 1 试样的清洁及封闭方法

　　6 . 2 . 1 . 1 试样的清洁方法

　　试样的清洁方法见表 1 中的规定。

　　表 1 试样的清洁方法

　　6 . 2 . 1 . 2 试样的封闭方法

　　一般试样采用适当尺寸的硅树脂或氯丁橡胶封堵管材的一端的封闭方法。 软态铜及铜合金管或管件也可采用将管材放置在夹具中，压扁管头一端约 20 mm,将压扁的一端折叠，再次将管材放置在夹具

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　　中，压扁相邻一端约 20 mm 的封闭方法。

　　6 . 2 . 2 残碳含量试样的清洁

　　对试样的内表面采用方法 A清洁，然后进行封闭，对外表面采用方法 B 清洁，得到残碳含量试样。对于硬态管材，也可对试样的内表面采用方法 A 清洁，然后进行封闭，对外表面采用方法 C 清洁，得到残碳含量试样。

　　6 . 2 . 3 全碳含量试样的清洁

　　对试样先进行封闭，然后对外表面采用方法 B清洁，得到全碳含量试样。 对于硬态管材，也可对试样的外表面采用方法 C清洁，得到全碳含量试样。

　　6 . 2 . 4 空白试样的清洁

　　直接使用方法 B对试样的内外表面进行清洁，得到空白试样。

　　6 . 3 试样的制备

　　6 . 3 . 1 对于使用方法 B清洁过的试样，从塞紧或压扁的铜及铜合金管或管件端部(如需要，应先去掉端部的塞子)切除 25 mm 长部分。

　　6 . 3 . 2 用清洁的量具测量所需的管材长度，以达到内表面积为 2 000 mm2 ~2 500 mm2 。

　　6 . 3 . 3 用清洁的方形锯或密齿的弓形锯等工具切取需要的长度，应避免试样过热。

　　6 . 3 . 4 如试样的长度大于样品放置室中规定的燃烧装置燃烧区的长度，将管材切为两段，以便两段试样可同时进入燃烧区。 如使用电动锯，也应保证与管材所有表面接触的锯面已进行脱脂处理。 当对管材进行切割和锉时，应保证管样固定牢固(如置入钳子中)，而无过分的扭曲。

　　6 . 3 . 5 当铜及铜合金管或管件直径超过炉子直径时，使用压扁铜及铜合金管或管件的方式得到一个内表面积符合试验要求的试样。

　　7 试验步骤

　　7 . 1 试样

　　取制备完毕的试样(见 6 . 3) 。

　　7 . 2 测定次数

　　独立地进行两次测定，取其平均值。

　　7 . 3 分析前的准备

　　通入氧气，检查整个装置的管路及活塞是否漏气。 调节并保持仪器装置在正常的工作状态。 接通电源，升温至 600 ℃ ± 10 ℃ 。推荐的分析条件参见附录 A。

　　7 . 4 空白试验

　　7 . 4 . 1 在测量之前，进行两次空白试验。

　　7 . 4 . 2 取空白试验试样(见 6 . 2 . 4、6 . 3) ,按 7 . 6 进行测定，空白值用空白试样的总表面积(内外表面积)来计算。 空白值为两个试样测试所获得的算术平均值，空白值应不大于 1 . 5 mg/m2 。

　　7 . 4 . 3 如果空白值较大，应重新评估试样的制备和设备的空白值。

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　　7 . 5 校正试验

　　7 . 5 . 1 根据试样中碳含量，选择相应的量程或通道，用已知的碳含量的试样进行校准，也可以用空白试验的试样加入甘露醇标准溶液(4 . 7 或 4 . 8)或二氧化碳气体(4 . 9)进行校正，测得结果的波动应在允许差范围内，以确认仪器的线性，否则应按仪器说明书校正仪器，得到精确的线性校正系数。

　　7 . 5 . 2 当分析条件变化时要重新测定空白值并进行校正试验。

　　7 . 6 测定

　　7 . 6 . 1 启开玻璃磨口塞，迅速将试样放入石英管内，用长钩推至瓷管加热区中部，立即塞紧磨口塞，燃烧不少于 2 min。

　　7 . 6 . 2 经过燃烧和测量之后，启开玻璃磨口塞，用长钩将试样拉出。

　　7 . 6 . 3 分析时应能快速出峰，且不存在拖尾现象。

　　7 . 6 . 4 对于内径小于 1 . 5 mm 的铜管，需要注意其毛细管效应对测定结果的影响，必要时应剖开铜管，消除毛细管效应。

　　8 分析结果的计算

　　8 . 1 试样内表面积的计算

　　铜及铜合金管或管件试样为规则的圆柱形，通过测量管材的内径和长度计算得到内表面面积，按式

　　(1)计算。 测量精确到 0 . 1 mm。

　　当管材太长需切为两段时，切割导致的长度减少，应对表面积进行重新计算。

　　S=d × π × L ……………………( 1 )

　　式中：

　　S — 内表面积，单位为平方毫米(mm2 ) ;

　　d — 内径，单位为毫米(mm) ;

　　L —长度，单位为毫米(mm) 。

　　其他形状试样的内表面积的计算，按相应方法计算。

　　8 . 2 试样内表面碳含量的计算

　　碳含量以 mg/m2 表示，为两个试样测试所获得的 算 术 平 均 值。 碳 含 量 包 括：残 碳(CR)、全 碳(CT)、潜碳(CP),分别按式(2)、式(3)和式(4)计算：

　　C ……………………( 2 )

　　C ……………………( 3 )

　　CP = CT - CR ……………………( 4 )

　　式中：

　　CR —残碳，单位为毫克每平方米(mg/m2 ) ;

　　CT —全碳，单位为毫克每平方米(mg/m2 ) ;

　　CP —潜碳，单位为毫克每平方米(mg/m2 ) ;

　　mR —残碳试验质量，单位为毫克(mg) ;

　　mT —全碳试验质量，单位为毫克(mg) ;

　　m0 —空白试验质量，单位为毫克(mg) ;

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　　S —试样内表面积，单位为平方毫米(mm2 ) ;

　　S0 —空白试样内外表面积，单位为平方毫米(mm2 ) 。

　　9 精密度

　　9 . 1 重复性

　　在重复性条件下获得的两次独立测试结果的测定值，在以下给出的平均值范围内，选两个测定结果的绝对差值不超过重复性限(r)，超过重复性限(r)的情况不超过 5%。重复性限(r)按表 2 中数据采用线性内插法求得。

　　表 2 重复性限

　　9 . 2 再现性

　　在再现性条件下获得的两次独立测试结果的测定值，在以下给出的平均值范围内，选两个测定结果的绝对差值不超过再现性限(R)，超过再现性限(R)的情况不超过 5%。再现性限(R)按表 3 中数据采用线性内插法求得。

　　表 3 再现性限

　　10 试验报告

　　试验报告至少包含以下内容：

　　a) 试样的编号;

　　b) 本标准编号;

　　c) 测试材料的产品名称;

　　d) 结果 ;

　　e) 试验中有任何异常的情况;

　　f) 任何本标准未规定的操作，或在该标准中是可选择的操作;

　　g) 试验人签名、试验日期;

　　h) 负责人签名。

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　　附 录 A

　　(资料性附录)

　　推荐分析条件

　　推荐分析条件见表 A. 1 。

　　表 A.1 分析条件