GBT 33817-2026《铜及铜合金管材内表面碳膜和碳含量的测定方法》

1铜及铜合金管材内表面碳膜和碳含量的测定方法本文件描述了铜及铜合金管或管件内表面碳膜的定性分析和碳含量的定量测定方法。本文件适用于铜及铜合金管或管件(以下简称“管材”)内表面碳膜定性定，内表面碳含量测量范围为5.0mg/m²~500mg/m²。2规范性引用文件GB/T6682分析实验室用水规格和试验方法GB/T8170数值修约规则与极限数值的表示和判定GB/T26303.1铜及铜合金加工材外形尺寸检测方法第1部分：管材GB/T40139材料表面积的测量高光谱成像三维面积测量法3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。残碳residualcarbon以单质形式存在的碳。潜碳potentialcarbon以有机化合物形式存在的碳。碳膜carbonfilm有机润滑剂在退火过程中未能完全烧净，而残留附着于管材表面形成的膜。24内表面碳膜定性分析4.1方法提要在室温下用硝酸处理试样，通过观察酸液表面是否形成膜样物质判定管材内表面是否存在碳膜。4.2.2硝酸(1+3),分析纯。4.3试样应使用砂纸或其他合适的方式，去除管材外表面区域所有的痕迹。用适当1000mm²~2000mm²的试样。4.4试验步骤4.4.1将试样放入烧杯中，在室温下加入硝酸(4.2.2),使试样全部浸没。4.5碳膜的判定用10倍的放大镜观察试验后的硝酸溶液。a)如果没有看见浮于表面的片状膜，则判定为没有碳膜。b)如果能清楚地看见浮于表面的片状膜，应加热烧杯，使硝酸溶液沸腾约5min。如在加热过程中，该膜被分解，则判定为没有碳膜。如该膜没有改变，则判定为有碳膜。5内表面碳含量的测定5.1方法提要在氧气流中将铜及铜合金管或管件残碳含量试样及全碳含量试样加热到一定温度，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，通过对试样进行不同方式的清洁，分别测定残碳及全碳的含量。5.2试剂或材料除非另有说明，在分析中仅使用确认为分析纯的试剂。5.2.5石油醚。35.2.8甘露醇标准溶液A:称取1.2640g预先经100℃~105℃烘干并置于干燥器中冷却至室温的甘5.2.10二氧化碳气体：纯度不小于99.99%。5.2.11氧气：纯度不小于99.5%。5.3仪器设备5.3.1管式炉加热-红外分析系统(包括管式炉、气体净化系统、红外检测器、计算机及软件控制系统)。5.3.2鼓风干燥箱。5.4.1一般要求5.4.1.1试样测定前应按5.4.2的方法进行清洁，按5.4.3的方法进行封闭，按5.4.4的方法进行预处理。试验应在试样清洁后5h之内完成，否则试样应重新清洁。对于内径小于1.5mm的试样，应剖开试样进行测定。a)金属工具无涂漆；c)在试样制备前，所有的切割刀和钳子等工具都进行脱脂处理，用带有异丙醇(5.2.2)或丙酮d)采用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，试样保持在无污染环境中，如清洁实验室或放有氢氧化钠小球的干燥器。5.4.2试样的清洁方法5.4.2.1清洁方法A将试样放入装有异丙醇(5.2.2)或丙酮(5.2.3)或1,1,2-三氯乙烷(5.2.4)或石油醚(5.2.5)溶液的回流冷凝装置中(见图1),沸腾5min。将试样从溶液中取出，吹干。4标引序号说明：1——冷凝管；2——反应釜；3——加热装置。图1回流冷凝装置示意图将试样放在盛有硝酸(5.2.6)玻璃器皿中，试样应全部浸没。直到大量的褐色烟气(NO₂)排尽。取5.4.2.3清洁方法C将试样固定在夹具中，使用锉刀去除试样外表面，或在车床上用工具去除试样外表面。5.4.2.4清洁方法D5.4.3试样的封闭方法用适当尺寸的硅树脂或氯丁橡胶封堵试样的端部。对于软态试样，将端部压扁，进行2次折叠，示意图见图2。封闭时，应确保清洗溶液不进入试样内部。5图2折叠封闭方法示意图5.4.4试样的预处理5.4.4.1残碳含量试样的预处理5.4.4.1.1按清洁方法A(5.4.2.1)清洁，然后按5.4.3的方法封闭试样，再按清洁方法B(5.4.2.2)清洁，得到残碳含量试样。5.4.4.1.2或者按清洁方法A(5.4.2.1)清洁，然后按清洁方法D(5.4.2.4)清洁，得到残碳含量试样。5.4.4.1.3对于硬态试样，也可按清洁方法A(5.4.2.1)清洁，然后按清洁方法C(5.4.2.3)清洁，得到残碳含量试样。5.4.4.2全碳含量试样的预处理5.4.4.2.1按清洁方法D(5.4.2.4)清洁，得到全碳含量试样。5.4.4.2.2或者按5.4.3的方法封闭，然后按清洁方法B(5.4.2.2)清洁，得到全碳含量试样。5.4.4.2.3对于硬态试样，也可按清洁方法C(5.4.2.3)清洁，得到全碳含量试样。5.4.4.3空白试样的预处理5.5试样的制备5.5.1对于先封闭后清洁的试样，从塞紧或压扁的试样端部(如需要，应先去掉端部的塞子)切除5.5.3用适当的工具切取试样，避免试样过热。当试样直径较大时，可取成矩形试样。5.5.4如试样的长度大于样品放置室中燃烧装置燃烧区的长度，应将试样切为2段或多段，以便试样可同时进入燃烧区。5.6试验步骤取制备完毕的试样(5.5)。按GB/T26303.1的规定测量试样的长度(L)和内径(d),测量精确到0.01mm。6当试样太长需切为2段或多段时，应分别测量2段或多段的长度，各段求和得到长度(L)。圆形试样内表面面积(S)按公式(1)计算。式中：S——内表面面积，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)。5.6.2.2矩形试样对于矩形试样，通过测量试样的长和宽(测量精确到0.01mm),按公式(2)计算得到内表面面将量具的零刻度线与试样的一个侧边缘对齐，读取试样的另一侧边数值。分别测量试样的4个边缘。试样的长对边距(a)为对称2个长边的平均值，试样的短对边距(b)为对称2个短边的平均值。式中：S——内表面面积，单位为平方毫米(mm²);a——试样的长对边距，单位为毫米(mm);b——试样的短对边距，单位为毫米(mm)。5.6.2.3均匀壁厚试样当试样为不规则形状，但又具有均匀的壁厚时，按GB/T26303.1的规定测量得到试样的壁厚(δ)(测量精确到0.01mm),用电子天平称量得到试样的质量(m)。按公式(3)计算均匀壁厚试验内表面面式中：S——内表面面积，单位为平方毫米(mm²);m——试样的质量，单位为克(g);p——试样的密度，常用的铜及铜合金材料密度见附录A,单位为克每立方厘米(g/cm³);δ——试样的壁厚，单位为毫米(mm)。其他铜及铜合金产品的密度测定方法按附录B的规定进行。5.6.2.4其他不规则试样其他不规则试样的内表面面积按照GB/T40139的规定进行。5.6.3分析前的准备通入氧气(5.2.11),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℃。5.6.4空白试验5.6.4.1在测量之前，进行2次空白试验。5.6.4.2取空白试样(见5.4.4.3)按5.5的规定进行制备，按5.6.6进行测定。空白值为2个试样测试所获得的算术平均值，空白值应不大于1.5mg/m²,否则重新试验。75.6.5仪器校准5.6.5.1单标准点校准用移液器吸取与待测试样表面碳含量接近的甘露醇标准溶液(5.2.8或5.2.9)量于石英舟中，在鼓风干燥箱中于105℃条件下烘干。按照仪器说明书的要求执行单标准点校准程序，并至少重复测定3次，取其平均值。对于未知表面碳含量的试样，可使用仪器自带原始工作曲线或其他相近的工作曲线，按5.6.6对试样(5.6.1)进行预分析，得到试样中碳的预计含量。5.6.5.2多标点校准5.6.5.2.1工作曲线I的绘制分别吸取0μL、100μL、200μL、400μL、600μL、800μL、1000μL甘露醇标准溶液A(5.2.8)于石英舟中，在鼓风干燥箱中于105℃条件下烘干。5.6.5.2.2工作曲线Ⅱ的绘制分别吸取0μL、100μL、200μL、400μL、600μL、800μL、1000μL甘露醇标准溶液B(5.2.9)于石英舟中，在鼓风干燥箱中于105℃条件下烘干。根据所测碳含量的范围，从工作曲线I中或工作曲线Ⅱ中选择适当的3个点或4个点，按照仪器说明书的要求进行多点曲线校准。也可以用二氧化碳气体(5.2.10)作为标准样品进行校准。5.6.6测定5.6.6.1启开玻璃磨口塞，迅速将试样放入石英管内，推送至管加热区中部，立即塞紧磨口塞，燃烧不少于2min。推荐的分析条件见附录C。5.6.6.2燃烧和测量后，启开玻璃磨口塞，取出试样。5.6.6.3若存在拖尾现象，应重新取样分析。5.6.6.4按设定的仪器分析条件进行测定，计算机自动显示碳试验质量。5.6.6.5独立进行2次测定，结果取其平均值。5.7数据处理 (4) (5)Cp=Cr-CR (6)式中：CR——残碳含量，单位为毫克每平方米(mg/m²);Cr——全碳含量，单位为毫克每平方米(mg/m²);Cp——潜碳含量，单位为毫克每平方米(mg/m²);mR——残碳试验质量，单位为毫克(mg);85.8精密度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1中数据采用表1重复性限(r)重复性限(r)12455.8.2再现性在再现性条件下获得的2次独立测试结果的测定值，在以下给出的平均值范围内，这2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2中数据采用线性内插法或外延法求得。表2再现性限(R)再现性限(R)23575.9测量结果的可接受性及最终报告结果的确定5.9.2如果3个独立测量结果的极差不大于1.2r时，取3个独立测量结果的平均值作为最终报告结果。5.9.3如果4个独立测量结果的极差不大于1.5r时，取4个独立测量结果的平均值作为最终报告结果。5.9.4实验室剔除5个测量结果的最大值和最小值，取中间3个数的平均值作为最终报告结果。试验报告至少包含以下内容：a)试样的编号；b)本文件编号；c)测试材料的产品名称、牌号；d)试验结果；e)试验中有任何异常的情况；f)试样的清洁、封闭方法；g)试验人签名、试验日期；(资料性)常用铜及铜合金材料密度常用铜及铜合金材料密度见表A.1。表A.1常用铜及铜合金材料密度(规范性)铜及铜合金密度测试方法B.1方法概述根据阿基米德原理，采用流体静力称衡法，在空气中用天平测定试样的质量，通过在蒸馏水中称量试样计算其体积，根据质量与其体积之比计算出试样的密度。B.2测量仪器及装置最大称量范围不低于100g,精度0.0001g。B.2.2温度计应采用最小分度值为0.1℃,量程能满足测量要求的玻璃水银温度计。B.2.3密度组件适合于对不同质量或大小的试样进行液体介质中称量，且密度组件应选用不与液体介质发生任何反应的材质。密度组件包括带有防风罩的电子天平、金属支架、烧杯支架、凹型架和凸型架、烧杯、温度计、补偿砝码等。B.3.1试样规格：一般采用φ12mm×25mm圆柱试样，也可加工成其他形状试样，其质量大小应为B.3.2试样的表面粗糙度Ra≤6.3μm,测试前应对试样进行表面处理，清理边部的毛刺、油污等。B.4试验步骤B.4.1测试环境温度控制在10℃~30℃。B.4.2试样进行表面处理后，天平清零，将试样放置于天平中