化学分析操作规程.docx

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化学分析操作规程

化学分析操作规程

受控状态

制   订

审   核

批   准

生效日期

目  录

第一部分：

基本规定………………………………………………………3

第二部分：

化学分析用试样的制备………………………………………5

第三部分：

化学元素试剂分析方法………………………………………7

1. 钢铁中碳的化学成份测定……………………………………7

2. 钢铁中硫的化学成份测定……………………………………9

3. 钢铁中硅的化学成份测定…………………………………12

4. 钢铁中磷的化学成份测定…………………………………13

5. 钢铁中锰的化学成份测定…………………………………14

6. 钢铁中Cr、Ni、Cu的化学成份测定………………………16

7. 合金中钼的化学成份测定…………………………………18

第一部分：

基本规定

1.   目的

     根据规定的要求，对采购金属件产品，公司生产的半成品或成品等化学成份进行测量与分析，控制符合要求的产品投入使用和交付。

2.   范围

2.1  适用于本公司用化学试剂方法对采购的金属件产品进行化学成份分析。

2.2  本规程可对碳（C）、硫（S）、锰（Mn）、硅（Si）、磷（P）、铬（Cr）、镍（Ni）、铜（Cu）、钼（Mo）、铌（Nb）、钒（V）、钛（Ti）等十二种化学元素成份进行测量与分析。

3.   职责

3.1  化学分析岗位试验人员负责在光谱分析仪无法工作特殊情况下，采用普通的化学试剂法对公司规定产品（含采购产品）进行化学成份检验，并出具试验报告。

3.2  岗位操作人员负责对所用化学试剂的正确使用和妥善保管。

对危险或有毒试剂用品实行登记。

3.3  生产部抽查组和相关分厂负责试样的提取，并送至化验室进行制备。

4.   作业程序

4.1  岗位要求

4.1.1作业要求

（1）采购金属件化学成份要求

    主要依据对应产品的国家标准以及与供方签订的相关技术协议等规定实施测量，并作为分析判定准则。

（2）公司制造的产品化学成份要求

     主要依据对应产品的国家标准，以及与顾客签订的技术协议等规定实施测量，并作为分析判定准则。

4.1.2 质量工作要求

（1）试验人员具备岗位操作资格证书，并能熟练采用试剂法进行检验。

（2）熟悉并执行本化学成份分析岗位操作规程及有关检验标准。

（3）根据有关部门的委托试验申请，按照规定要求进行相关产品的化学成份分析试验，如实填写并保存试验原始数据，出具分析报告，并及时通知对应部门。

当发现质量异常，应及时通知相关部门并向本部门领导报告。

（4）配合生产部相关主管，做好数据统计并定期汇报本岗位的相关质量工作。

4.2  本岗位作业流程

    取样→制样→确定产品分析要求→测量化学成份→分析并判定结果→记录原始参数→出具分析报告（必要时，含不合格复试报告）

4.3  作业方法

4.3.1根据采购产品送检单位的委托，针对具体的样品及检验要求，结合本规程中的相应化学成份测量方法分别进行测试并出具报告。

4.3.2对于本单位不能测试的某化学成份情况，可委托具备检验资质的外单位检测并提供相应的试验报告。

 5.  记录

《化学分析报告》

第二部分：

化学分析用试样的制备

1.  化学分析试样制取

    本文中试样的制取适用于本化验室常规分析试样的制取。

2.  质量要求

执行标准GB222-84《钢的化学分析用试样取法及成品化学成份允许偏差》。

3.  操作过程

 样品的提供与交接

化验室收到试样和送样单时，应认真检查分析项目和试样状态，有问题应立即向送检人员提出，明确后再收取和登记，并及时取样或妥善保管，以防止试样搞混。

4.  金属制品试样制备

钢材的化学分析用试样样屑，可以钻取、刨取或用某些工具机制取、样屑应粉碎并混合均匀，制样前应检查加工现场和工具是否干燥、清洁、无油污和其它杂物，以确保试样纯净。

制取样时，不能用水、油或其它润滑剂冷却加工工具，金属表面有油污时，取样前应用无水乙醇、乙醚等溶剂洗净、风干，并应去除金属表面铁锈、氧化铁皮及其它附着物，将表面除去一层后再制样。

如遇钢铁试样有缩孔或气泡，应及时与送检部门联系，重新送样。

试样制取过程中，加工钻取试样速度不得太快，以防止金属材料氧化，若制取的金属试样呈蓝色，则应重新制取。

供分析用试样的采样量，一般应是要求全分析元素或项目用量的5-6倍，以保证复查时需要用量。

如用纸袋装样，则纸袋用纸必须细密光滑，不许带有绒毛纤维。

试样袋或盛样瓶应在制样前填写与委托单一致的来样单位、试样名称、牌号、分析项目、制样日期，并复核所填内容是否一致。

5.  试样的保存

试样必须在分析后保管一年，以备复查。

第三部分：

化学元素试剂分析方法

一、钢、铁中碳的测定

1、方法原理：

采用气体容量分析方法。

试样经高温炉在纯氧中燃烧生成CO2，导入有百里香酚酞指示剂的乙醇—乙醇胺—氢氧化钾混合吸收滴定液中，根据碱性非水滴定液的消耗体积，计算碳的百分含量。

其滴定度可用标钢样品按试样同样操作求得。

主要反应：

Fe3C+3O2=Fe3O4+CO2↑

Mn3C+3O2=Mn3O4+CO2↑

吸收液进行吸收时，乙醇胺与CO2生成2-羟基乙基胺羧酸：

CO2+HOC2H4NH2=HOC2H4NHCOOH

用滴定液滴定2-羟基乙基胺羧酸，生成乙基碳酸钾，乙醇胺被释放：

C2H5OH+KOH=C2H5OK+H2O

C2H5OK+KOC2H4NHCOOH=C2H5OCOOK+HOC2H4NH2

2、  使用仪器及材料

 2.1高温管式炉SRJR-2-13                  1台

 2.2KSY可控硅控温仪                     1台

2.3纯氧（瓶装带压力表）

2.4氧气流量表（301型医用氧气吸入器）＜2升/分

 2.5洗气瓶                              250ml，（内装浓硫酸，约占瓶的1/3）2.6干燥塔（下盛无水氯化钙，中间隔以玻璃棉，上层装有碱石灰，顶端及底部均铺玻璃棉。

）

  2.7瓷管                        20×24×600mm3

  2.8瓷舟                                88mm

  2.9 球形除尘管                     内装脱脂棉

2.10除硫管                      内装粉状MnO2

 2.11碳硫滴定液仪                         1台

3、    使用试剂

3.1  碱性非水吸收滴定液：

秤取氢氯化钾1g溶于水中，后加无水乙醇970ml及乙醇胺30ml，再加百里香酚酞0.3g摇匀。

3.2  助溶剂：

锡粒。

4、  分析前准备

将管式高温炉炉温升到1200—1250℃，于定碳吸收杯中加入非水溶液，接通氧气，塞紧管口，检查全部道路是否漏气，然后燃烧废样通氧，当吸收杯内蓝色消失时，立即用非水溶液滴定，将颜色控制在蓝色（此时不计用量）。

5.   操作步骤

5.1  称取试样0.2500g于预热的瓷舟中，加少许助溶剂锡粒，用瓷舟钩将瓷舟推入燃烧管中心最高温区，接上通氧塞，通氧燃烧。

5.2  当CO2通入吸收杯中吸收变淡时，随即用非水吸收滴定液滴定至滴定前蓝色为终点，读取滴定管中消耗体积毫升数。

5.3  根据标准样品求得滴定度，计算碳百分含量。

6、    计算方法

C%=V×Tc/G

Tc =C%标/V标

式中：

V—试样所消耗非水液体积毫升数

     C%标—标准钢样百分含量

     V标—标准钢消耗非水液体积毫升数

     Tc—非水滴定液的滴定度

7、   补充说明

7.1 全部管道通路必须保持干燥、清洁，瓷舟必须预先除去空白值。

7.2  试样与标样在分析过程中，各种条件必须一致，氧气流量必须控制一样，称样一样。

7.3   每次分析一只样品后，必须控制相同的吸收液。

7.4   对铁合金、生铁分析取样减半或更少，高合金样除加助溶剂外，还必须加入相应的纯铁，以降低熔点，高碳样分析必须预热1分钟再通氧。

8.    参照标准    GB223.1-81《钢铁及合金中碳量的测定》

二、钢铁中硫的测定

1方法原理

试样在高温氧气流中燃烧，生成SO2通入硫吸收器中，二氧化硫被水吸收生成亚硫酸。

以淀粉作指示剂，用含碘的淀粉吸收滴定液至吸收液呈淡蓝色，保持半分钟，不褪色为终止。

根据标准样品求得硫滴定液滴定度，计算硫的含量。

2主要反应：

2.1氧化反应：

4FeS+7O2=2Fe2O3+4SO2↑

4MnS+7O2=2Mn2O3+4SO2↑

2.2吸收反应：

SO2+H2O=H2SO3

2.3滴定反应：

KIO3+5KI+6HCl=3I2+6KCl+3H2O

H2SO3+I2+H2O=H2SO4+2HI

3仪器

3.1分析设备与非水碳设备相同，只是在气体进入硫吸收器之前除去MnO2除硫装置。

4试剂

硫吸收滴定液：

称取3g溶解性淀粉，用少量水调成糊状，慢慢倒入200   ml煮沸了的水中，煮沸数分钟，静置过夜。

取静置后淀粉液100ml稀释到3000ml，分别称取碘酸钾0.055g和碘化钾3g，单独用少量水溶解后依次放入3000ml淀粉液中，摇匀，加45ml浓盐酸，摇匀。

此液即吸收滴定液，此液仅供S0.01—0.06%范围分析。

5分析前准备工作

5.1将炉温升至1250—1300℃。

5.2除去管道中的氧化铁，更换除尘管中的棉球。

5.3检查管路是否漏气，燃烧废样，调试空白。

6操作步骤

6.1称取试样0.2500g置于预热的燃烧瓷舟中，加入适量的助溶剂锡粒，用长钩推入瓷管高温处，塞紧橡胶塞，通氧燃烧，气流1—2公升/分，生成SO2气体导入硫吸收杯中，使吸收液蓝色消退，随即用吸收兼滴定液滴定至原来调达蓝色时终止，颜色半分钟内不变为终点，记录消耗滴定液的体积毫升数。

7计算

Ts=S标/V标

S%=V×Ts

式中：

Ts—滴定液对硫分析滴定度

     S标—标准钢样硫百分含量

     V标—标样所消耗滴定体积毫升数

     V —试样所消耗滴定体积毫升数

附注

燃烧碘量法定硫时，由于硫的转化率与各种环境因素相关，因而，试样与标准样品的分析条件必须控制一致。

预热时间不宜过长，管道中氧化铁要尽量少，因氧化铁在高温条件下催化SO2成SO3，而影响测定结果，尤其是大批量分析时，更应注意。

吸收杯中吸收液每次分析必须相近。

执行标准：

GB/T223.68—1997《钢铁及合金化学分析方法 管式炉内燃烧后碘酸钾滴定法测定硫含量》

三、钢铁中硅的测定

1方法原理如下：

在微酸溶液中，硅酸与钼酸铵生成硅钼酸络离子，用亚铁或氯化亚锡还原成钼蓝，其最大吸收峰在815nm处，一般取752紫外可见光分光度计680—700nm处进行测定。

2   主要反应：

H4SiO4+12H2MoO4=H8[Si（Mo2O7）6]+10H2O

H8[Si（Mo2O7）6]+4FeSO4+2H2SO4

=H8[SiM02O5（MO2O7）5]+2Fe2（SO4）3+2H2O

3  试剂

3.1硝酸：

（1+4），（d=1.09）。

3.2碳酸钾—钼酸铵混合液：

称取钼酸铵45g置于500ml水中，加热溶解。

冷却后渐渐加入碳酸钾125g，边加边搅拌，让气泡逐渐产生，待溶解完毕后，稀至1000ml，贮于塑料瓶中。

3.3草酸：

（3.75%）

3.4硫酸亚铁铵：

（1.5%），每100ml溶液中加硫酸（1+1）1ml。

4操作步骤

    4.1称取试样0.03—0.05g，置于150ml锥形瓶中，加硝酸（1+4）10ml，加热溶解，驱除氮的氧化物，立即加入碳酸钾—钼酸铵混合液10ml，摇匀10分钟后，加入草酸溶液40ml、硫酸亚铁铵溶液40ml，摇匀。

用1cm比色皿，于680nm波长处，以水为参比，测定其吸光度，从检量线上查得试样的含硅量。

4.2检量线的绘制：

用标准钢样3—4只，按同样方法操作绘制。

附注

由于硅钼络离子形成速度较慢，所以加入碳酸钾—钼酸铵混合液后，要充分摇动10秒钟，否则显色不完全，致使结果便低。

执行标准：

GB/T223.5—1997《钢铁及合金化学分析方法 还原型硅钼酸盐光度法测定酸溶硅含量》

四、钢铁中磷的测定

1方法原理

磷在硫酸介质中与锑、钼酸铵生成的络合物，用抗坏血酸还原为锑磷钼蓝，测定其吸光度。

2试剂

2.1  高氯酸。

2.2  硝酸-盐酸混合酸：

一份硝酸和二份盐酸混合。

2.3  硫酸。

（1+5）

2.4  氢溴酸-盐酸混合酸：

一份氢溴酸和二份盐酸混合。

2.5  抗坏血酸溶液：

3%，用时现配。

2.6  钼酸铵溶液：

2%。

2.7  酒石酸锑钾溶液：

0.27%，1ml含1mg锑。

2.8  亚硝酸钠溶液：

10%。

2.9  淀粉溶液：

1%，1g可溶性淀粉用少量水润湿后，在搅拌下到入100ml沸水，搅匀，煮沸片刻，用前加热至溶液呈透明后，冷却至室温使用。

3操作步骤

3.1  称取试样0.2000g置于150ml烧杯中，加10ml硝酸-盐酸混合液，加热溶解，加8ml高氯酸，蒸发至刚冒高氯酸烟，稍冷，加10ml氢溴酸-盐酸混合酸，挥砷，加热至刚冒高氯酸烟，再加5ml氢溴酸-盐酸混合酸，再挥砷一次，继续蒸发至冒高氯酸烟，至烧杯内部透明，并回流3～4秒，继续蒸发至湿盐状，冷却。

3.2  加10ml硫酸（1+5）溶解盐类，滴加亚硝酸钠溶液将铬还原至低价，并过量1～2滴，煮沸驱尽氮氧化物，冷却至室温，移入100ml容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀。

3.3  取10ml试液于25ml容量瓶中，加2ml硫酸（1+5）、0.3ml酒石酸锑钾溶液、2ml淀粉溶液、2ml抗坏血酸溶液、5ml钼酸铵溶液，用水稀释至刻度，摇匀。

3.4  于λ=700nm处，1cm比色皿测其吸光度，从检量线上查出试样的含量。

检量线绘制用标准钢样3—4只，按同样步骤操作，测其吸光度，绘制检量工作曲线。

执行标准  GB223.59—87《钢铁及合金化学分析方法 锑磷钼蓝光度法测定磷量》

五、钢铁中锰的测定

1方法原理：

试样经酸溶解后，在硫酸、磷酸介质中，用高碘酸钠（钾）将锰氧化至七价，测其吸光度。

2试剂

2.1  氢氟酸。

2.2  硝酸（1+4）。

2.3硝酸（2+98）。

2.4硫酸（1+1）。

2.5磷酸—高氯酸混合液，三份磷酸和一份高氯酸混匀。

2.6高碘酸钠（钾）溶液5%：

称取5g高碘酸钠（钾），置于250ml烧杯中，加水60ml、硝酸20ml，温热溶解后，冷却，用水稀释至100ml，混匀。

2.7不含还原物质的水：

将蒸馏水加热煮沸，每升用10ml硫酸（1+3）酸化，加几粒高碘酸钠（钾），继续煮沸几分钟，冷却后使用。

3操作步骤：

3.1  称取试样0.100g，置于150ml锥形瓶中，加15ml硝酸（1+4）并滴加3～4滴氢氟酸，试样溶解后取下，冷却。

 3.2用快速过滤纸过滤于另一个150ml锥形瓶中用热硝酸（2+98） 洗涤原锥形瓶中和滤纸4次。

 3.3加10ml磷酸—高氯酸混合液，加热蒸发至冒高氯酸烟，稍冷，加10ml硫酸（1+1），用水稀释至约40ml。

3.4 加10m高碘酸钠（钾）溶液5%，加热至沸并保持2～3秒，冷却至室温，移入100ml容量瓶中，用不含还原物质的水稀释至刻度，混匀。

 3.5于λ=530nm处，1cm比色皿测其吸光度，从检量线上查出试样的含量。

检量线绘制

用标准钢样3—4只，按同样步骤操作测其吸光度，绘制检量工作曲线。

  执行标准：

GB223.63-88《钢铁及合金化学分析方法 高碘酸钠（钾）光度法测定锰量》

六、钢铁中Cr、Ni、Cu系统分析

  1方法原理：

  采用Cr-DCD、Ni-丁二酮肟、Cu-BCO光度分析法。

Cr（Ⅵ）在弱酸性介质中被DCD（二苯碳酰二肼）还原为Cr（Ⅲ）或Cr（Ⅱ），DCD被氧化为二苯卡巴胺，然后与Cr（Ⅲ）或Cr（Ⅱ）形成紫红色配合物，吸收峰为λ=540nm处；在碱性介质中，Ni2+与Ni-丁二酮肟在氧化剂作用下，生成酒红色络合物，吸收峰为λ=530nm；在PH为8~9.7C的弱碱性介质中，Cu2+与BCO（双环已草酰二腙）形成蓝色络合物，吸收峰为λ=600nm；分别测定Cr、Ni、Cu显色后的吸光度，依据相应标准试样检量工作曲线，计算各自的含量。

  2试剂

2.1  硝酸：

（1+2）；

  2.2KMnO4：

2%；

  2.3NaNO2：

0.5%；

 2.4（NH4）2S2O8：

10%

 2.5H3PO4：

（1+9）；

 2.6氨水：

（1+1）；

  2.7碱性混合液：

酒石酸钾钠20%与氢氯化钠10%按（1+1）体积 比混合。

  碱性丁二酮肟1%：

称取丁二酮肟1g溶于100Mi，5%的NaOH溶液中；

  柠檬酸三铵：

5%；

2.8中性红指示剂：

0.1%；

2.9尿素：

固体；

2.10BCO（0.1%）：

称取双环已草酰二腙0.1g，溶于100ml，50%的乙醇中；

2.11DCD（0.2%）：

称取二苯碳酰二肼（二苯偕肼）0.2g溶于100ml无水乙醇中。

  3操作步骤

3.1  试样预制

 称取试样0.2g于50ml钢量两用瓶中，加硝酸（1+2）10ml，加热溶解，煮沸驱尽氮氧化物后加KMnO4（2%）数滴至溶液呈红色，煮沸20秒，再滴加NaNO2（0.5%）数滴至溶液紫红色褪去，煮沸30秒，冷却，定容，摇匀。

3.2   Ni的测定

 显色：

吸取预制试样液10ml于50ml容量瓶中，加碱性混合液20ml，（NH4）2S2O8（10%）5ml，摇匀，加碱性丁二酮肟10ml，摇匀，加水稀至刻度，摇匀静置5分钟，λ=530nm处，1~2cm比色皿，测定吸光度ANi。

空白：

除不加（NH4）2S2O8外，丁二酮肟改加5%NaOH溶液的试样做空白。

3.3  Cu的测定

 显色：

吸取预制试样液10ml于50ml容量瓶中，加入5%柠酸三胺20ml，滴加1滴中性红指示剂，用氨水（1+1）调节溶液由红色为黄色，并过量2~3ml，加BCO液10ml，用水稀至刻度，摇匀。

空白：

除不加BCO外，其余同显色一样的试样作空白，取λ=600nm外，1cm比色皿，测定吸光度ACU。

3.4   Cr的测定

 显色：

吸取预制试样液10ml于50ml钢量两用瓶中，滴加2%KMnO4数滴至溶液呈紫红色，加热煮沸30秒，取下冷却加固体尿素0.5g，加水20ml摇匀，待溶解后，用NaNO20.5%滴至溶液红色消失并过1~2滴，摇匀。

放置片刻后加H3PO4（1+9）10ml，摇匀，并稀至刻度，静置5分钟比色。

水为空白，λ=540nm，1cm比色皿，测定吸光度ACr。

3.5  检查工作曲线指定及分析结果计算

 取已知Cr、Ni、Cu含量的标准钢样3~4只，按试样预制。

Cr、Ni及Cu测定操作步骤，依次作出Cr、Ni、Cu的检量工作曲线，在检量线上查出试样的实际含量。

   附注

   分析Ni在加丁二酮肟之前，溶液加入过硫酸铵后有时会出现  紫色，可加1~2滴双氧水（30%），稍加热后摇匀，即可消除。

分析Cu时，PH调节至关重要，试样与标样氨水加入量体积要一致。

分析Cr时，发色后随着时间后延长，吸光度逐渐增高，因而试样和标样在显色至测定过程中，时间控制要一致，发色后5—10分钟内比色完成，结果较理想。

采用逐一发色比色结果会更好。

  对低合高硅（硅钢）试样，溶解酸改为（1+4）硝酸。

七、合金钢中钼的测定

1方法原理

采用抗坏血酸还原一硫氰酸盐光度法。

在硫酸溶液中，在铜盐存在下，用抗坏血酸作为还原剂，5价钼与硫氰酸盐形成橙色络合物，借此作为钼的光度法测定。

2试剂

2.1王水：

（3+1），3份盐酸与1份硝酸混合。

2.2磷酸：

（d=1.70）。

2.3硫酸：

（d=1.84）。

2.4硫酸—硫酸铜溶液：

硫酸铜[CuSO4.5H2O]1g溶于300ml水中，加浓硫酸85ml，以水稀至1000ml。

2.5硫氰酸铵（或钾）溶液：

20%。

2.6抗坏血酸溶液：

10%。

3操作步骤

3.1称取试样0.1000—0.5000g于150ml锥形瓶中，加王水15ml和磷酸10ml，加热溶解。

加硫酸10ml继续加热至冒硫酸烟，冷却，加少量水溶解盐类，移入100ml容量瓶中，以水稀至刻度，摇匀。

3.2显色液：

吸取试液5  ml置于容量瓶中，加硫酸—硫酸铜溶液5ml，硫氰酸铵（或钾）（20%）10ml，抗坏血酸溶液（10%）10ml，以水稀至刻度，摇匀。

空白液：

吸取试液5ml于50ml容量瓶中，除不加硫氰酸铵外，其它试剂与显色液相同，放置1—3分钟，用2cm比色皿，于465nm波长处，以空白液为参比测定吸光度，在检量线上查得试样的含钼量。

检量线的绘制

3.3称取相应重量的不同含钼量的标准钢样，按操作步骤测定吸光度绘制检量线。

注意：

本法适用于含钼量在0.1%以上各种钢样的测定，含钼量小于     0.5%，称样0.500g，0.50%—1.0%称样0.250g，1.0%—2.5%称     样0.100g。

一般显色液中含钼量控制在25—200ug。

试样中如不含钨可不加磷酸，显色液中含铁量应不低于5mg。

温度对显色速度及稳定性有影响：

10℃时，3分钟后显色完全，显色液可稳定2小时：

20—30℃时，1分钟后显色完全，显色液可稳定1小时：

高于30℃时，在稀释摇匀过程中已显色，显色液可稳定30分钟。