ASTM C871-08 翻译稿.doc

编号：C 871 08a用于可浸出氯化物、氟化物、硅酸盐及钠离子的绝热材料的化学分析方法本标准以固定的文件编号C 871发行，紧跟文件编号后的数字代表早先版本的年份或者是最后一次修订的年份，括号内的数字代表最终核定的年份，上标 代表在更改自上次修订或重新核定编辑。1. 范围1.1 这些测试方法包括测试绝热材料中百万分之一可浸出氯化物、氟化物、硅酸盐及钠离子含量测试的实验室操作程序。1.2 每种离子的分析方法的选择须基于现有实验室能力及条件的，须考虑仪器设备的可得性及对萃取液中离子浓度的合适性。1.3 标准中数值的单位为英寸-磅，括号中给出的数值经过数学变换成国际单位制只提供参考不视为标准。1.4 本标准并非旨在解决所有与其使用相关的可能的安全问题。在使用前，建立适当的安全及健康措施并确定适用的监管机制是本标准用户的职责。2. 引用文件2.1 美国材料试验学会标准：C 168 绝缘相关术语C 692 评定热绝缘材料对奥氏体不锈钢外部应力腐蚀开裂趋势影响的标准试验方法C 795 与奥氏体不锈钢接触用绝热材料C 871 用于可浸出氯化物、氟化物、硅酸盐及钠离子的绝热材料的化学分析方法D 1428 火焰光度法分析水及水垢中的钠和钾的测试方法2.2 美国自来水厂协会标准：4500-Si D 二氧化硅的钼蓝分析法4500-Si E 二氧化硅的杂多蓝分析法3. 术语3.1 定义请参阅术语定义C 168 。4. 试验方法综述4.1 样品于沸水中保持30 min ，过滤后的溶液用于定量测试氯化物，氟化物， 硅酸盐和钠离子。4.2 氯化物的分析：4.2.1 安培库仑滴定测试。4.2.2 由于使用特定的有害的物质，滴定已不再被推荐为ASTM国际组织所要求试验方法。4.2.3 特定离子电极的测试。4.3 氟化物的分析：4.3.1 特定离子电极的测试方法。4.3.2 SPADNS（1,8-二羟基-2-(4-硫代苯基偶氮)萘-3,6-二磺酸三钠）比色检测法。4.4 硅的分析：4.4.1 原子吸收光谱法。4.4.2 比色法AWWA 的分析方法二氧化硅的钼蓝分析和二氧化硅的杂多蓝分析。4.5 钠的分析4.5.1 火焰光度法测试4.5.2 原子吸收光谱法测试4.5.3 钠离子选择性电极5. 意义及使用5.1研究显示，对于卤素离子：包括氯离子和氟离子，当在奥氏体不锈钢表面储备和浓缩溶液时，由于缺少抑制离子，将发生外部应力腐蚀导致开裂现象（ESCC）。特别针对ESCC，被广泛应用的两种规格的绝缘材料的评估允许使用C 692 和C 871 两样方法，在评估可提取离子时，均要求包括氟离子和氯离子。5.2 氯化物（氟化物）可以部分或同时是绝缘材料和周围环境的组成成分，绝缘材料或环境的水分可以导致氯化物（氟化物）在绝缘材料中的迁移并热集中在不锈钢表面。5.3 无论来自本身或是外源，发现绝缘材料中的钠离子和硅酸盐离子有抑制由氯离子（氟离子）引起的外部应力腐蚀造成的开裂。而且，控制绝缘材料中钠离子和硅酸盐离子同氯离子（氟离子）的比例在某一比值，绝缘材料中氯化物（氟化物）的存在引起的外部应力腐蚀开裂将被阻止。6. 试剂6.1 试剂纯度测试中所用到的化学品都必须为试剂级纯度。除非另有说明，所有可获得规格的试剂均应符合美国分析化学学会分析试剂委员会的具体要求。只有在事先确定试剂的纯度足够高且不影响分析准确度的情况下才允许使用其他等级的试剂6.2 水纯度 蒸馏水或去离子水，电导率小于2.5uS/cm ，氯离子含量小于0.1 ppm 。7. 抽样 7.1 对于低氯的绝缘材料，为了避免在拿和处理样品时汗液的氯污染，须带上聚乙烯手套。不要使用含氯如氯丁橡胶或赛纶（PVC）或在生产过程中使用到金属氯化物的材料。使用前，手套冲洗两次，排水并在无卤干净的环境下晾干，储存于干净密闭的容器或塑料封皮中。7.2 清洁、干燥且无明显污染物的双手适用于处理超过25 ppm的材料样品。8. 试料8.1 用于特殊制备及浸出的设备及工具必须干净且不含氟、氯、硅、钠及可能影响化学测试的酸性或碱性物质。除非另有详细说明，所有分析都必须使用蒸馏水。8.1.1 对于压模绝缘材料，可以使用锯条或类似的工具，在每件绝缘材料的整个跨度截取几个截面进行测试，每个样品都必须代表材料的整个截面，但金属面屏包括金属镀层不包括其中。对于薄硅片材料建议切割成厚度范围1 / 16至1 / 8英寸（1.6和3.2毫米）。切削足够的 材料，准备2份 20g的样品。8.1.2 全纤维状材料可以根据材料整个的宽度用洁净的剪刀剪成细条。（1005）8.1.3含水分的样品应放置于合适的容器中，避免污染，并于烘箱23010（1005）干燥至恒重或放置过夜。9. 提取技术9.1 仪器9.1.1 电子分析天平，量程 2000 g ，精度 0.1 g 9.1.2 捣碎机 带顶罐的首选9.1.3 1 L烧杯，不锈钢或硼硅玻璃材质9.1.4布氏漏斗9.2 使用如1 qt Mason 罐子配捣碎叶片的顶部密封的捣碎机捣匀20.0 g 准确样品于约400 ml 的去离子水或蒸馏水30 s 。虽然大多数样品材料可以在 30 s 捣匀，但对于一些硬质材料需要60 s 或更长时间。9.3 定量转移9.2 的混合物到1 L 的不锈钢或硼硅玻璃材质的烧杯中，并用蒸馏水或去离子水冲洗转移。9.4 加热煮沸并保持305 min。9.5 停止加热并冷水浴冷却至室温。9.6 擦去烧杯外部的水后置于天平上，准确加水至500 ml （g）。9.7 搅拌混合物直到通过滤纸可以得到一致干净的滤液，如果一遍未能得到干净的滤液，需用更细的滤纸过滤。可以用最开始的一小部分母液冲洗接收瓶和A 溶液瓶。固体和液体分离建立，贴上A溶液标签结束过滤步骤，没有必要过滤掉全部的提取液，禁止冲洗滤饼。9.8通过加入水的质量和样品质量的比值计算重量换算因子（GCF），理想值GCF=25 ，如果所称的质量不完全按照规定，则需要计算和使用正确的GCF 值。9.9 随着硅酸钙用于隔热，已经表明没有必要按照8.1.1 中的要求来粉碎薄片。通过萃取粉碎的细片，可以避免耗时的过滤步骤并可以得到类似的结果。10. 分析步骤10.1 测定氯下面的每种分析方法需应用于新鲜等分的A 溶液。当离子浓度很低时，通过使用加标（样品或标样）等分析手段改善仪器分析的精确度，建议氯离子分析浓度小于20 ppm 。10.1.1 安培库伦滴定使用的仪器是库伦滴定仪，两电极之间的直流电使阳极发生电化学氧化反应并以恒定的速率生成银离子。当溶液中的氯离子恰好完全与银离子结合生成氯化银，游离银离子的存在将引起两电极间电流的突然增大。银离子以恒定的速率生成，用于沉淀氯离子的量与滴定时间成比例，所以可以计算滴定液中氯离子的含量。由于库伦滴定仪不能区分氯、溴和碘，所有离子都当做氯离子来测定。在一些实际操作中，由于发现其他离子不会导致外界应力腐蚀引起的不锈钢开裂现象，卤化物仅显示氯。氯离子选择性电极仅测定氯。10.1.2容量滴定由于使用特定的有害的物质，容量滴定已不再被推荐为ASTM国际组织所要求的试验方法。10.1.3特定离子电极测试氯离子选择性电极由卤化银/硫化银特定膜粘合于环氧树脂极杆尖端组成。当特定膜与含氯溶液接触时，银离子将从膜表面溶解并在电极上产生对应于银离子浓度的电位，而银离子浓度反过来取决于样品溶液中氯离子的浓度。产生的电位可以通过与参比电极组成原电池借助pH计或离子计予以测定。操作和使用必须按照制造商建议的程序，特别注意对测定干扰的纠正。对于氯含量小于2 ppm 的溶液，氯离子选择电极并不可靠。10.1.4 离子色谱对于提取液中离子浓度，依照制造商的操作手册及技术，选择离子色谱分析是很合适的。10.2 氟测定下面的每种分析方法需应用于新鲜等分的A 溶液。10.2.1特定离子电极测试氟氟离子选择性电极由氟化镧单晶膜和内参比液粘合于环氧树脂电极杆组成。晶体是一种离子导体，其中氟离子可以自由移动。当膜与含氟的溶液接触，膜内外就会产生电极电位，电位大小取决于溶液中氟离子活度，可以通过与外恒定参比电位组合成原电池借助pH计或离子计予以测定。操作和使用必须按照制造商建议的程序，特别注意对测定干扰的纠正。10.2.2 SPADNS（1,8-二羟基-2-(4-硫代苯基偶氮)萘-3,6-二磺酸三钠）比色检测法该方法是基于氟与一种锆染料色淀的反应。氟离子和染料色淀反应，结合它的一部分形成一种无色的复杂阴离子（ZrF62-），结果随着氟含量的增加，出现的颜色也逐渐变淡甚至出现了不同的颜色，这取决于试剂的用量。10.2.3 离子色谱法对于提取液中离子浓度，依照制造商的操作手册及技术，选择离子色谱分析是很合适的。10.3 测定硅下面的每种分析方法需应用于新鲜等分的A 溶液，如果溶液混浊，在使用之前可以用孔径为0.45 um 的滤膜过滤或进行离心。10.3.1 原子吸收光谱法使用N2O-C2H2火焰原子化一份A溶液，由硅空心阴极灯发射的谱线被硅原子吸收，使用原子吸收分光光度计就可以给出溶液中硅的含量。10.3.2 比色法硅钼蓝比色法测定的是包括SiO2在内的硅含量，在此法中，硅钼蓝与SiO2 或磷酸盐在较低的pH下反应生成杂多酸，使用草酸可以破坏形成的磷钼蓝，硅钼蓝不受破坏，黄色的硅钼蓝杂合体颜色服从比尔定律。这种分析方法是对美国自来水厂协会4500-Si D 和4500-Si E标准的综述，如果不存在磷酸盐的污染，可以省略掉草酸的使用以求获得更加稳定的硅钼蓝杂合体。10.3.2.1 试剂（1）10 % 钼酸铵溶解10.0 g (NH4 )6 Mo7O244H2O 于适量水并稀释至 100 ml 。（2）（1+3）HCl移取125 ml 浓盐酸纯水稀释至500 ml 。（3）草酸溶解7.5 g H2C2O42H2O 于100 ml 超纯水中。（4）二氧化硅从纯偏硅酸钠制备SiO2 标准溶液或浓度相当的储备液，以SiO2计算为 1000 mg/L 。10.3.2.2 仪器（1）分光光度计，配1 cm 的比色池或比色管。（2）50 ml 容量瓶 ，溶液及样品制备用。（3）移液枪，其他杂项。10.3.2.3 校正操作启动打开分光光度计并设定波长为410 nm 。吸取100 ml 的1000 g/mL 的储备液稀释至1000 mL得100 g/ml 的中间液。分别吸取1,2,4 ml 的中间液到50 ml 的容量瓶中，取另外一个50 ml 的容量瓶作为溶剂空白，先后分别加入2.0 ml 的钼酸铵溶液和2.0 ml 的（1+3）HCl ，定容至刻度，摇匀待用。启动定时器，用溶剂空白将分光光度计读数清零，在试剂加入后的10到30 min内读取所有三个标准溶液扣除试剂空白的读数，绘制光强度同标准浓度的曲线。10.3.2.4 未知样的测试A溶液冷却至室温后尽快测试，最好在当天测试，不宜过夜。取50 ml 的容量瓶中加入1.0 ml 的A 溶液，先后加入2.0 ml 的钼酸铵溶液和 2.0 ml 的（1+3）HCl （如需要加入2.0 ml 的草酸溶液），摇晃溶解任何沉淀。加水定容至刻度，摇匀。启动定时器，在10到30 min内读取样品扣除试剂空白后的读数。查看校正曲线找到对等的浓度。10.4 测定钠下面的每种分析方法需应用于新鲜等分的A 溶液。当离子浓度很低时，通过使用加标（样品或标样）等分析手段改善仪器分析的精确度，建议钠离子的分析浓度小于500 ppm 。10.4.1 火焰光度法火焰原子化等份滤液同方法 D1428 或类似用光度计测定钠的浓度。10.4.2 原子吸收光谱法使用Air-C2H2火焰原子化一份A溶液，由钠空心阴极灯发射的谱线被钠原子吸收，使用原子吸收分光光度计就可以给出溶液中钠的含量。10.4.3 离子选择性电极依照制造商的操作手册，使用钠离子选择性电极，通过标液和空白的校正得到未知样浓度。10.4.3 离子色谱对于提取液中离子浓度，依照制造商的操作手册及技术，选择离子色谱分析是很合适的。10.5 如需要，pH的测定测定一等份溶液A 的pH ，测定结束后倒掉测试溶液。pH 的测定须在提取结束后马上进行，因为有时pH会在溶液放置时发生变化。11. 计算11.1 程序重量换算因子（GCF）： GCF=液体体积（质量）/样品质量- -(1)11.2 绝缘材料中氯含量计算： Cl-（g/g）=溶液A 的氯离子浓度（ug/ml）GCF-(2)11.3 绝缘材料中氟含量计算： F-（g/g）=溶液A 的氟离子浓度（ug/ml）GCF-(3)11.4 绝缘材料中SiO32含量计算： SiO32（g/g）=溶液A 的SiO2浓度（ug/ml）GCF76/60-(4)11.5 绝缘材料中钠含量计算： Na+（g/g）=溶液A 的钠离子浓度（ug/ml）GCF-(5)12. 报告12.1 报告中须包含每次测定结果的以下信息：12.1.1 任何涉及到样品定性的相关信息12.1.2 每种元素离子的测试方法12.1.3 数字结果的表达以ppm 为单位，并以样品的干重作为计算依据。13. 精确度与偏差13.1 循环使用三种不同类型的绝缘材料和两种制备液作为样品分发给十个实验室，回收七份完整样品报告和一份不完全报告。13.1.1 提供上来的239 个数据点中，抛弃了39个2倍或一半于平均