НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ГОСТ Р 54153- 2010

СТАЛЬ

Метод атомно-эмиссионного спектрального
анализа

Предисловие

Цели и принципы стандартизации в Российской Федерации установлены Федеральным законом от 27 декабря 2002 г. № 184-ФЗ «О техническом регулировании», а правила применения национальных стандартов Российской Федерации - ГОСТ Р 1.0-2004 «Стандартизация в Российской Федерации. Основные положения»

Сведения о стандарте

1 РАЗРАБОТАН Закрытым акционерным обществом «Институт стандартных образцов»

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 145 «Методы контроля металлопродукции»

3 В настоящем стандарте учтены основные нормативные положения стандартов АСТМ Е415-08, АСТМ Е1086-08, АСТМ Е1009-95

4 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 21 декабря 2010 г. № 910-ст

5 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодно издаваемом информационном указателе «Национальные стандарты», а текст изменений и поправок - в ежемесячно издаваемых информационных указателях «Национальные стандарты». В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ежемесячно издаваемом информационном указателе «Национальные стандарты». Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет

Содержание

Введение

Настоящий стандарт разработан впервые в связи с совершенствованием спектрального оборудования, расширением аналитических возможностей приборов, а также с учетом современных требований к точности измерений показателей качества стали в Российской Федерации.

ГОСТ Р 54153-2010

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Дата введения - 2012-01-01

1 Область применения

1.1 Настоящий стандарт устанавливает атомно-эмиссионный спектральный метод с фотоэлектрической регистрацией спектра для определения в стали массовой доли элементов, %:

углерод.......................................................................	от	0,002	до	3,0;
сера............................................................................	от	0,001	до	0,20
фосфор.......................................................................	от	0,001	до	0,20
кремний ....................................................................	от	0,002	до	5,0;
марганец....................................................................	от	0,0005	до	35,0
хром...........................................................................	от	0,001	до	35,0
никель .......................................................................	от	0,001	до	45,0
кобальт.......................................................................	от	0,0005	до	20,0
медь............................................................................	от	0,001	до	5,0;
алюминий...................................................................	от	0,001	до	10,0
алюминий кислоторастворимый (к. р.)......................	от	0,002	до	0,20
мышьяк......................................................................	от	0,0002	до	0,5;
молибден ...................................................................	от	0,0002	до	10,0
вольфрам....................................................................	от	0,002	до	20;
ванадий .....................................................................	от	0,001	до	10,0
титан .........................................................................	от	0,001	до	5,0;
ниобий ......................................................................	от	0,001	до	3,0;
цирконий ..................................................................	от	0,001	до	0,5;
свинец .......................................................................	от	0,001	до	0,5;
олово .........................................................................	от	0,0005	до	0,25
цинк...........................................................................	от	0,001	до	0,05
сурьма .......................................................................	от	0,001	до	0,05
бор.............................................................................	от	0,0001	до	0,10
висмут .......................................................................	от	0,001	до	0,05
кальций .....................................................................	от	0,0005	до	0,05
азот.............................................................................	от	0,001	до	0,05
магний........................................................................	от	0,001	до	0,20
церий ........................................................................	от	0,001	до	0,20

1.2 Настоящий стандарт распространяется на анализ образцов стали, имеющих диаметр, достаточный, чтобы перекрыть отверстие камеры обыскривания (для обеспечения герметичности камеры).

углерод......................................................................	от	0,002	до	3,0;
сера.............................................................................	от	0,001	до	0,20
фосфор........................................................................	от	0,001	до	0,20
кремний......................................................................	от	0,002	до	5,0;
марганец......................................................................	от	0,0005	до	35,0
хром............................................................................	от	0,001	до	35,0
никель........................................................................	от	0,001	до	45,0
кобальт.......................................................................	от	0,0005	до	20,0
медь............................................................................	от	0,001	до	5,0;
алюминий...................................................................	от	0,001	до	10,0
алюминий кислоторастворимый (к. р.)........................	от	0,002	до	0,20
мышьяк.......................................................................	от	0,0002	до	0,5;
молибден....................................................................	от	0,0002	до	10,0
вольфрам....................................................................	от	0,002	до	20;
ванадий......................................................................	от	0,001	до	10,0
титан...........................................................................	от	0,001	до	5,0;
ниобий........................................................................	от	0,001	до	3,0;
цирконий....................................................................	от	0,001	до	0,5;
свинец.........................................................................	от	0,001	до	0,5;
олово...........................................................................	от	0,0005	до	0,25
цинк............................................................................	от	0,001	до	0,05
сурьма..........................................................................	от	0,001	до	0,05
бор..............................................................................	от	0,0001	до	0,10
висмут.........................................................................	от	0,001	до	0,05
кальций.......................................................................	от	0,0005	до	0,05
азот.............................................................................	от	0,001	до	0,05
магний.........................................................................	от	0,001	до	0,20
церий...........................................................................	от	0,001	до	0,20

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ Р 8.563-2009 Государственная система обеспечения единства измерений. Методики (методы) измерений

ГОСТ Р ИСО 5725-1-2002 Точность (правильность и прецизионность) методов и результатов измерений. Часть 1. Основные положения и определения

ГОСТ Р ИСО 5725-6-2002 Точность (правильность и прецизионность) методов и результатов измерений. Часть 6. Использование значений точности на практике

ГОСТ Р 52361-2005 Контроль объекта аналитический. Термины и определения

ГОСТ Р 52781-2007 Круги шлифовальные и заточные. Технические условия

ГОСТ 8.315-97 Государственная система обеспечения единства измерений. Стандартные образцы состава и свойств веществ и материалов. Основные положения

ГОСТ 12.0.004-90 Система стандартов безопасности труда. Организация обучения безопасности труда. Общие положения

ГОСТ 12.1.004-91 Система стандартов безопасности труда. Пожарная безопасность. Общие требования

ГОСТ 12.1.019-2009 Система стандартов безопасности труда. Электробезопасность. Общие требования и номенклатура видов защиты

ГОСТ 12.4.009-83 Система стандартов безопасности труда. Пожарная техника для защиты объектов. Основные виды. Размещение и обслуживание

ГОСТ 859-2001 Медь. Марки

ГОСТ 6456-82 Шкурка шлифовальная бумажная. Технические условия

ГОСТ 7565-81 (ИСО 377-2-89) Чугун, сталь и сплавы. Метод отбора проб для определения химического состава

ГОСТ 10157-79 Аргон газообразный и жидкий. Технические условия

ГОСТ 21963-2002 Круги отрезные. Технические условия

Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодно издаваемому указателю «Национальные стандарты», который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по соответствующим ежемесячно издаваемым информационным указателям, опубликованным в текущем году. Если ссылочный стандарт заменен (изменен), то при пользовании настоящим стандартом следует руководствоваться заменяющим (измененным) стандартом. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, применяется в части, не затрагивающей эту ссылку.

3 Термины и определения

В настоящем стандарте применены термины с соответствующими определениями по ГОСТ Р ИСО 5725-1, ГОСТ 8.563, МИ 1317 [1], РМГ 61 [2], РМГ 29 [3], РМГ 91 [4], Р 50.2.056-2007 [5], а также следующие термины с соответствующими определениями:

3.1 методика измерений (МВИ): Совокупность операций и правил, выполнение которых обеспечивает получение результатов измерений с установленными характеристиками погрешности (неопределенности).

3.2 интенсивность спектральных линий: Мощность, излучаемая единицей объема источника в интервале длин волн, соответствующем полной ширине данной спектральной линии.

3.3 стандартный образец материала (вещества): Материал (вещество), одно или несколько свойств которого установлены метрологически обоснованными процедурами, к которому приложен документ, выданный уполномоченным органом, содержащий значения этих свойств с указанием характеристик погрешностей (неопределенностей) и утверждение о прослеживаемости.

3.4 государственный стандартный образец: Стандартный образец материала (вещества), признанный федеральным органом исполнительной власти Российской Федерации, осуществляющим функции в сфере технического регулирования и метрологии.

3.5 стандартный образец предприятия: Стандартный образец материала (вещества), признанный руководством предприятия.

3.6 аналитический сигнал: Сигнал, содержащий количественную информацию о величине, функционально связанной с содержанием элемента и регистрируемой в ходе анализа материала.

3.7 градуировочная характеристика: Функциональная зависимость аналитического сигнала от содержания элемента, выраженная в виде формулы, графика или таблицы.

3.8 характеристика погрешности результатов анализа: Граница интервала, в котором погрешность измерений находится с доверительной вероятностью 0,95.

3.9 показатель точности результатов анализа: Значения характеристики погрешности (неопределенности), установленные для любого результата анализа, полученного при соблюдении требований и правил данной методики при ее реализации в конкретной лаборатории (соответствует расширенной неопределенности с коэффициентом охвата 2).

3.10 неопределенность измерений: Параметр, связанный с результатом измерений и характеризующий рассеяние значений, которые можно приписать измеряемой величине.

3.11 стандартная неопределенность: Неопределенность результатов измерений, выраженная в виде стандартного отклонения.

3.12 расширенная неопределенность: Величина, определяемая интервалом вокруг математического ожидания результатов измерений, охватывающим большую долю распределения значений, которые обоснованно могут быть приписаны измеряемой величине.

3.13 прецизионность: Степень близости друг к другу независимых результатов измерений, полученных в конкретных регламентированных условиях.

3.14 повторяемость (сходимость): Прецизионность в условиях, при которых результаты измерений получены одним методом, с использованием одного оборудования, на одной поверхности пробы, в одной лаборатории, одним и тем же оператором и практически одновременно.

3.15 внутрилабораторная прецизионность: Прецизионность в условиях, при которых результаты измерений получают при вариации всех факторов, формирующих разброс результатов при применении методики в конкретной лаборатории.

3.16 воспроизводимость: Прецизионность в условиях, при которых результаты измерений получены одним методом на идентичных объектах испытаний в различных лабораториях.

3.17 предел повторяемости (сходимости): Допускаемое для принятой вероятности Р = 0,95 расхождение между наибольшим и наименьшим из результатов двух единичных измерений, полученных в условиях повторяемости.

3.18 критический диапазон: Допускаемое для принятой вероятности Р = 0,95 расхождение между результатами п единичных измерений, полученных в условиях повторяемости.

3.19 предел внутрилабораторной прецизионности: Допускаемое для принятой вероятности Р = 0,95 расхождение между двумя результатами измерений, полученными в условиях внутрилабораторной прецизионности.

3.20 предел воспроизводимости: Допускаемое для принятой вероятности Р = 0,95 расхождение между двумя результатами анализа, полученными в условиях воспроизводимости.

3.21 норматив контроля: Числовое значение, являющееся критерием для признания контролируемого показателя качества результатов измерения соответствующим (или не соответствующим) установленным требованиям.

4 Обозначения и сокращения

В настоящем стандарте применены следующие обозначения и сокращения:

СО - стандартный образец; ГСО - государственный стандартный образец;

СОП - стандартный образец предприятия;

С - значение массовой доли элемента;

r - предел повторяемости (сходимости) результатов измерений для двух параллельных определений;

CR_0,95 (3) - критический диапазон результатов измерений для трех параллельных определений;

d_СТ - норматив контроля стабильности градуировочной характеристики;

К_х-с, К_т - нормативы контроля правильности результатов измерений;

R_л - предел внутрилабораторной прецизионности;

R - предел воспроизводимости;

D - характеристика погрешности результата анализа, Р = 0,95;

u - неопределенность результата измерений;

U - расширенная неопределенность результата измерений;

k - коэффициент охвата.

5 Сущность метода

Метод основан на возбуждении атомов элементов материала пробы электрическим разрядом, разложении излучения атомов элементов в спектр, измерении аналитических сигналов, пропорциональных интенсивности или логарифму интенсивности спектральных линий, и последующем определении массовых долей элементов с помощью градуировочной характеристики.

6 Отбор и подготовка проб

Отбор и подготовка проб - по ГОСТ 7565. Поверхность пробы, предназначенную для обыскривания, затачивают на плоскость. На поверхности не допускаются раковины, шлаковые включения, цвета побежалости и другие дефекты.

7 Средства измерений, вспомогательное оборудование и материалы

При выполнении измерений применяют следующие средства измерений и другие технические средства:

- атомно-эмиссионные спектральные установки индивидуальной градуировки с фотоэлектрической регистрацией спектра для анализа монолитных образцов стали независимо от способа возбуждения спектра;

- СО стали по ГОСТ 8.315 с аттестованным значением массовой доли элементов в соответствии с разделом 1 настоящего стандарта с погрешностью, не превышающей ± 0,3 (в обоснованных случаях ± 0,5) значения характеристики погрешности методики;

- абразивно-отрезные станки;

- шлифовально-полировальные станки;

- круги отрезные по ГОСТ 21963;

- круги шлифовальные заточные по ГОСТ Р 52781;

- шкурку шлифовальную бумажную по ГОСТ 6456;

- аргон газообразный высшего сорта по ГОСТ 10157.

В случае применения вакуумных атомно-эмиссионных спектральных установок используют постоянные электроды-прутки серебряные, медные и вольфрамовые диаметром от 4 до 6 мм или вольфрамовую проволоку диаметром от 1 до 2 мм, длиной не менее 50 мм в соответствии с инструкцией по эксплуатации.

Для воздушных атомно-эмиссионных спектральных установок используют медные прутки марок М00, М1, М2 по ГОСТ 859 и угольные стержни марки С3 диаметром 6 мм и длиной не менее 50 мм.

Допускается применение других средств измерений, вспомогательного оборудования и материалов, обеспечивающих точность анализа, предусмотренную настоящим стандартом.

8 Алгоритм выполнения измерений

Алгоритм выполнения измерений включает в себя подготовку спектральной установки к работе, подбор условий для анализа проб стали, построение градуировочных характеристик, проведение анализа.

9 Операции по подготовке к выполнению измерений

9.1 Подготовку установки к выполнению измерений проводят в соответствии с инструкцией по обслуживанию и эксплуатации установки.

9.2 Условия проведения анализа на атомно-эмиссионных спектральных установках приведены в приложении Б (таблицы Б.1, Б.2).

9.3 Длины волн спектральных линий и диапазоны значений массовых долей элементов приведены в приложении Б (таблица Б.3).

9.4 Первичную градуировку спектральной установки осуществляют экспериментально при внедрении МВИ с использованием ГСО, СОП или однородных проб, проанализированных стандартизованными или аттестованными методиками.

9.5 Для получения градуировочной характеристики рекомендуется применять не менее трех образцов.

9.6 Процедуру градуировки выполняют в соответствии с инструкцией по работе с программным обеспечением атомно-эмиссионной спектральной установки.

9.7 Градуировочные характеристики используют для определения массовых долей контролируемых элементов непосредственно или с учетом влияния химического состава и физико-химических свойств объекта.

9.8 При использовании спектральных установок, не имеющих программного обеспечения, градуировку осуществляют в соответствии с инструкцией по эксплуатации. Градуировочные характеристики выражают в виде графика, формулы или таблицы.

9.9 При работе на атомно-эмиссионных спектральных установках необходимо ежедневно, а также после ремонта проверять положение градуировочной характеристики (коррекция дрейфа). Процедура коррекции дрейфа должна быть регламентирована инструкцией по эксплуатации прибора или другими документами

9.10 Допускается введение в результаты измерений поправок, учитывающих влияние химического состава, структуры и других физико-химических характеристик анализируемых проб.

10 Контроль стабильности градуировочных характеристик

10.1 Контроль стабильности градуировочных характеристик осуществляют не реже одного раза в смену для верхнего и нижнего пределов диапазона измерений с помощью СО или однородных проб. Допускается проводить контроль только для верхнего (нижнего) предела или середины диапазона измерений.

Для СО (пробы) выполняют два измерения в условиях повторяемости и проверяют приемлемость полученных результатов измерений в соответствии с пунктом 10.2.

10.2 Если результаты признаны приемлемыми, вычисляют среднее арифметическое значение С и разность DС по формуле

DC = C0 - C,

(1)

где С₀ - значение массовой доли в СО (пробе), полученное при построении градуировочной характеристики.

10.3 Если DС превышает допускаемое значение d_СТ в соответствии в приложением А, таблица А.1, измерения повторяют. Если при повторных измерениях DС превышает допускаемое значение, осуществляют восстановление градуировочной характеристики.

11 Выполнение измерений, проверка приемлемости результатов

11.1 Выполняют два измерения массовой доли элементов в пробе в условиях повторяемости.

11.2 Абсолютное расхождение полученных по пункту 11.1 результатов измерений сравнивают с пределом повторяемости г в соответствии с приложением А, таблица А.1.

Если абсолютное расхождение между результатами двух измерений не превышает предела r

(2)

результаты признают приемлемыми и в качестве окончательно приводимого результата принимают среднее арифметическое значение двух измерений.

11.3 Если условие (2) не выполняется, проводят еще одно измерение и вычисляют разность между максимальным (С_mах) и минимальным (C_min) результатами измерений. Полученное значение сравнивают с критическим диапазоном CR_0,95, определенным по формуле (3), в соответствии с приложением А, таблица А.1.

Если абсолютное расхождение между результатами трех измерений не превышает предела CR_0,95, определенного по формуле (3),

(3)

где С_mах - максимальное значение трех измерений;

C_min - минимальное значение трех измерений,

то результаты признают приемлемыми и в качестве окончательно приводимого результата принимают среднее арифметическое значение трех измерений.

11.4 Если условие (3) не выполняется, результаты измерений располагают в ряд по возрастанию (С₁ < С₂ < С₃) и в качестве окончательного результата принимают значение второго наименьшего измерения (С₂) с последующим выяснением и устранением причин повышенного разброса результатов.

11.5 Числовое значение результата анализа должно оканчиваться цифрой того же разряда, что и соответствующее значение характеристики погрешности результата анализа D(U) приведенное в приложении А, таблица А.1.

12 Контроль качества результатов измерений

12.1 Контроль правильности результатов анализа

12.1.1 Контроль правильности проводят выборочным сравнением результатов спектрального анализа проб с результатами химического анализа, выполняемого по стандартизованным или аттестованным методикам. Норматив контроля K_х-с представлен в приложении А, таблица А.1.

12.1.2 При невозможности выполнения пункта 12.1.1 в полном объеме методами химического анализа допускается выполнять контроль правильности измерений по результатам воспроизведения аттестованных значений массовой доли элементов в ГСО или СОП. Норматив контроля К_т представлен в приложении А, таблица А.1.

12.1.3 Число результатов при контроле правильности должно быть не менее 0,3 % общего числа определений за контролируемый период.

12.1.4 Правильность измерений считают удовлетворительной, если число расхождений результатов, превышающих допускаемое значение K_х-с или К_т, составляет не более 5 % числа проконтролированных результатов.

12.2 Контроль внутрилабораторной прецизионности результатов измерений

12.2.1 С целью контроля внутрилабораторной прецизионности результатов измерений выполняют определения массовой доли элементов в проанализированных ранее пробах, изменяя влияющие факторы (разное время, разные операторы и т. д.).

12.2.2 Число повторных измерений должно быть не менее 0,3 % общего числа измерений за контролируемый период.

12.2.3 Внутрилабораторную прецизионность результатов измерений считают удовлетворительной, если число расхождений результатов первичного и повторного анализов, превышающих допускаемое значение R_л, приведенное в приложении А, таблица А.1, составляет не более 5 % числа проконтролированных результатов.

12.3 При соблюдении условий разделов 11 и 12 характеристика погрешности (расширенная неопределенность) результата измерений не превысит значения D(U), приведенного в приложение А, таблица А.1.

13 Оформление результатов измерений

Результаты измерений оформляют протоколом, записью в журнале или регистрируют на электронных носителях.

Совместно с результатом измерений представляют характеристику погрешности D (расширенную неопределенность U) и представляют в виде

(4)

где  - результат измерения элемента в пробе;

D(U) - значение характеристики погрешности результата измерений (расширенная неопределенность).

Примечание - Вместо указания характеристики погрешности (расширенной неопределенности) допускается сопровождать результат ссылкой на настоящий стандарт.

14 Контроль приемлемости результатов измерений, полученных в условиях воспроизводимости

Результаты, полученные в двух лабораториях, признают приемлемыми, если абсолютное расхождение между ними не превышает предела воспроизводимости R, приведенного в приложении А, таблица А.1.

15 Требования к квалификации персонала

Выполнение измерений может производить оператор, владеющий техникой работы на атомно-эмиссионной спектральной установке.

16 Требования безопасности

При выполнении измерений следует соблюдать следующие требования безопасности:

- электробезопасность при работе с электроустановками по ГОСТ 12.1.019 [5];

- организациию обучения работающих безопасности труда по ГОСТ 12.0.004 [6];

- помещение лаборатории должно соответствовать требованиям пожарной безопасности по ГОСТ 12.1.004 [7] и иметь средства пожаротушения по ГОСТ 12.4.009 [8];

- требования инструкции по охране труда и промышленной безопасности (ОТ и ПБ), действующей в лаборатории.

Приложение А
(обязательное)

Значения пределов повторяемости, воспроизводимости и нормативы контроля

Таблица А.1

В процентах