一種測定高鉬合金鋼中鉬元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)的方法

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(1. 中海石油煉化有限責(zé)任公司 惠州煉油分公司， 廣東 惠州 516081；2.甘肅藍(lán)科石化高新裝備股份有限公司， 甘肅 蘭州 730070;3.機(jī)械工業(yè)上海藍(lán)亞石化設(shè)備檢測所有限公司， 上海 201518)

一種測定高鉬合金鋼中鉬元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)的方法

鄭明光1，生金峰2，3，吳學(xué)綱2，3，王永桃2，3，隋大千2，3，姬茹一2，3，魏星2，3，鄭曉榮2，3

(1. 中海石油煉化有限責(zé)任公司 惠州煉油分公司， 廣東 惠州 516081；2.甘肅藍(lán)科石化高新裝備股份有限公司， 甘肅 蘭州 730070;3.機(jī)械工業(yè)上海藍(lán)亞石化設(shè)備檢測所有限公司， 上海 201518)

通過實(shí)驗(yàn)研究了以鹽硝混酸分解試樣、氯化亞錫為還原劑、硫氰酸鈉為顯色劑，在酸性條件下通過測其吸光度測定高鉬合金鋼中鉬質(zhì)量分?jǐn)?shù)的方法。該方法可縮短高鉬合金鋼中鉬質(zhì)量分?jǐn)?shù)的測定分析周期，提高測量的準(zhǔn)確度，操作簡便，具有較好的實(shí)用性。

高鉬合金鋼； 鉬； 測定

鉬是鋼中的主要合金元素之一，能使鋼在高溫下具有足夠的強(qiáng)度，改善鋼的冷脆性、耐磨性等性能。

鋼鐵及合金中鉬的測定方法很多，如醋酸鉛重量法、α-安息香肟重量法、硫氰酸鹽分光光度法及乙酸丁酯萃取硫氰酸鉬的分析方法[1-6]。這些方法在日常分析檢測時(shí)過于繁瑣，特別對于高鉬合金鋼中高含量的鉬檢測，往往會偏差較大，容易造成分析結(jié)果不準(zhǔn)確的情況。

筆者針對高鉬合金鋼中高含量鉬的檢測，借鑒大量文獻(xiàn)，探索出了一種快速簡便的分析方法。

1 實(shí)驗(yàn)研究

1.1儀器和試劑

1.1.1儀器

UV-759S紫外-可見分光光度計(jì)，萬分之一分析天平。

1.1.2試劑

所用硫酸、硝酸、鹽酸、硫氰酸鈉、氯化亞錫、高氯酸和硫酸鈦等均為分析純，實(shí)驗(yàn)用水為蒸餾水。

(1)鹽酸-硝酸混酸制備 在攪拌條件下，先將40 mL鹽酸酸緩緩加入150 mL水中，稍冷后再加入10 mL硝酸，混勻。

(2)氯化亞錫溶液(質(zhì)量濃度100 g/L)制備 將100 g氯化亞錫加入50 mL鹽酸加熱溶解，移入1 000 mL容量瓶中以水定容。

(3)硫氰酸鈉溶液(質(zhì)量濃度100 g/L)制備 將100 g硫氰酸鈉加入少量水中溶解，移入1 000 mL容量瓶中定容。

(4)高氯酸500 mL(相對密度1.76)。

(5)硫酸溶液制備：在攪拌條件下，將100 mL硫酸緩緩加入500 mL水中，混勻。

(6)硫酸鈦(質(zhì)量濃度3 g/L)制備 將3 g硫酸鈦加入30 mL硫酸溶液中溶解，移入1 000 mL容量瓶中以水定容。

(7)鉬溶液( 20.00 mg/L)制備 稱取3.0006 g三氧化鉬置于150 mL燒杯中，加入5 g氫氧化鈉及40 mL水，加熱使三氧化鉬完全溶解后冷卻至室溫，滴加入40 mL鹽酸-硝酸混酸，再移入100 mL容量瓶中，定容搖勻。

(8)鐵溶液(質(zhì)量濃度為5.0 mg/mL)制備 稱取0.5000 g高純鐵置于250 mL燒杯中，加20 mL硫硝混酸和20 mL水，低溫加熱溶解后冷卻至室溫，再移入100 mL容量瓶中，用水定容搖勻備用。

1.2實(shí)驗(yàn)方法

稱取0.100 0 g試樣置于150 mL錐形瓶中，加鹽酸-硝酸混酸40 mL，于電爐上低溫加熱溶解。在溶解過程中，需不斷補(bǔ)水以保持溶液酸度。待試樣全溶后冷卻至室溫，再移入100 mL容量瓶中，以水稀至刻度搖勻。

移取5 mL試液于50 mL容量瓶中，作為顯色溶液。

顯色溶液：溶液加熱至冒泡，加入硫酸溶液10 mL、高氯酸5 mL、硫酸鈦溶液5 mL、硫氰酸鈉溶液10 mL、氯化亞錫溶液10 mL，以水定容至刻度后搖勻，放置10～20 min進(jìn)行比色。

參比溶液: 用5 mL水代替母液，其余操作同顯色溶液。

將顯色溶液和參比溶液分別注入1 cm比色皿中，于分光光度計(jì)波長為470 nm處測量吸光度，從標(biāo)準(zhǔn)曲線上查得鉬的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1吸收曲線

按實(shí)驗(yàn)方法測定吸光度繪制鉬的吸收曲線,見圖1。

圖1 鉬吸收曲線

從圖1可以看出，在420～600 nm波長范圍內(nèi)，鉬絡(luò)合物最大吸收峰對應(yīng)的波長為470 nm。因此，選用470 nm 作為測量波長。

2.2硫氰酸鈉溶液用量

吸取鉬標(biāo)液5 mL、鐵標(biāo)液1 mL分別置于50 mL容量瓶中。按上述的實(shí)驗(yàn)方法，在改變硫氰酸鈉溶液用量而其余條件不變下測定吸光度，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表1。

表1 硫氰酸鈉溶液用量與吸光度關(guān)系實(shí)驗(yàn)結(jié)果

由表1可知，質(zhì)量濃度100 g/L的硫氰酸鈉溶液用量在8～12 mL時(shí)吸光度一致，小于8 mL時(shí)顯色不完全，結(jié)果會偏低。為適應(yīng)高鉬合金鋼中鉬的測定，選取質(zhì)量濃度100 g/L硫氰酸鈉溶液加入10 mL為宜。

2.3氯化亞錫溶液用量

吸取鉬標(biāo)液5 mL、鐵標(biāo)液1 mL分別置于50 mL容量瓶中。按上述的實(shí)驗(yàn)方法，在改變氯化亞錫溶液用量而其余條件不變下測定吸光度，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表2。

表2 氯化亞錫溶液用量與吸光度關(guān)系實(shí)驗(yàn)結(jié)果

由表2可知，質(zhì)量濃度100 g/L的氯化亞錫溶液用量在8～12 mL時(shí)，吸光度一致。為適應(yīng)高鉬合金鋼中鉬的測定，選取質(zhì)量濃度100 g/L氯化亞錫溶液加入10 mL為宜。

2.4高氯酸用量

吸取鉬標(biāo)液5.00 mL、鐵標(biāo)液1 mL分別置于50 mL容量瓶中。按上述的實(shí)驗(yàn)方法，在改變高氯酸用量而其余條件不變下測定吸光度，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表3。

表3 高氯酸用量與吸光度關(guān)系實(shí)驗(yàn)結(jié)果

由表3可知，高氯酸的用量在5～6 mL時(shí)，還原抑制效果明顯，吸光度一致，滿足實(shí)驗(yàn)要求。

2.5硫酸鈦溶液用量

吸取鉬標(biāo)液5.00 mL、鐵標(biāo)液1 mL分別置于50 mL容量瓶中。按上述的實(shí)驗(yàn)方法，改變硫酸鈦溶液用量，其余條件不變下測定吸光度，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表4。

表4 硫酸鈦溶液用量與吸光度關(guān)系實(shí)驗(yàn)結(jié)果

由表4可知，質(zhì)量濃度3 g/L的硫酸鈦溶液用量在5 mL以上時(shí)，可以在最短時(shí)間內(nèi)促使Fe3+還原，消除殘余的鐵絡(luò)合物影響。

2.6硫酸溶液用量

吸取鉬標(biāo)液5.00 mL、鐵標(biāo)液1 mL分別置于50 mL容量瓶中。按上述的實(shí)驗(yàn)方法，在改變硫酸溶液用量而其余條件不變下測定吸光度，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表5。

表5 硫酸溶液用量與吸光度關(guān)系實(shí)驗(yàn)結(jié)果

由表5可知，硫酸溶液的用量在10～12 mL時(shí)，為顯色最佳酸度硫酸介質(zhì)，吸光度穩(wěn)定不變。

2.7顯色時(shí)間

吸取鉬標(biāo)液5.00 mL、鐵標(biāo)液1 mL分別置于50 mL容量瓶中。按上述實(shí)驗(yàn)方法，改變顯色時(shí)間，其余條件不變下測定吸光度，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表6。

表6 顯色時(shí)間與吸光度關(guān)系實(shí)驗(yàn)結(jié)果

由表6可以知道，該顯色體系在顯色時(shí)間為10～20 min時(shí)顯色穩(wěn)定，在這10 min內(nèi)吸光度不變，穩(wěn)定性良好。

2.8共存離子的影響

此分析方法主要受鎢、釩、銅、有色金屬等元素干擾，可采取以下方法排除。

(1)可加入少量的磷酸絡(luò)合消除鎢的干擾，但必須嚴(yán)格控制磷酸用量。

(2)當(dāng)釩質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于1%時(shí)，對測定無干擾。當(dāng)釩質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高時(shí)，會使測定結(jié)果偏高，可以按照質(zhì)量分?jǐn)?shù)1%釩相當(dāng)于質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.007%鉬進(jìn)行校正[7-9]。

(3)質(zhì)量分?jǐn)?shù)3%以下的銅不干擾鉬的測定。銅質(zhì)量分?jǐn)?shù)高于3%時(shí)，可加入硫脲掩蔽[10，11]。

(4)鉻、鎳等有色離子的干擾可用參比液消加以消除[12-15]。

2.9標(biāo)準(zhǔn)曲線

吸取鉬標(biāo)液0 mL、2.00 mL、4.00 mL、6.00 mL、8.00 mL、10.00 mL、1.00 mL以及鐵標(biāo)液1 mL分別置于50 mL容量瓶中, 按分析步驟進(jìn)行顯色以測量其吸光度。

上述條件下，吸光度隨鉬標(biāo)液質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化的曲線見圖2。

圖2 吸光度隨鉬標(biāo)液質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化曲線

3 樣品實(shí)測結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)值比較

采用上述實(shí)驗(yàn)方法實(shí)際測量了25Cr2Mo2V、0Cr18Ni12Mo2Ti以及S32205這3種標(biāo)準(zhǔn)樣品中鉬質(zhì)量分?jǐn)?shù)，實(shí)測數(shù)據(jù)與對應(yīng)標(biāo)樣標(biāo)準(zhǔn)值的比較見表7。

表7 標(biāo)樣中鉬質(zhì)量分?jǐn)?shù)測定結(jié)果 %

由表7可知，3種材料中鉬質(zhì)量分?jǐn)?shù)的實(shí)測數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)值的絕對誤差不大于0.02%，相對標(biāo)偏差小于0.3%，測定結(jié)果的精度和準(zhǔn)確度較高。

4 結(jié)語

根據(jù)文中測定高鉬合金鋼中鉬元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)的方法，25Cr2Mo2V、0Cr18Ni12Mo2Ti以及 S32205這3種高鉬合金鋼中鉬元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)的測量絕對誤差不大于0.02%，相對標(biāo)偏差小于0.3%，其精度和準(zhǔn)確度完全能滿足制造廠對進(jìn)廠原材料化學(xué)成分的檢驗(yàn)要求。

與兩種重量法相比，文中測定高鉬合金鋼中鉬元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)的方法不僅可縮短分析操作周期，而且可節(jié)約試劑消耗，有一定的實(shí)用價(jià)值。

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(許編)

ExperimentMethodforDeterminationofMolybdenumContentinHighMolybdenumAlloySteel

ZHENGMing-guang1,SHENGJin-feng2,3,WUXue-gang2,3,WANGYong-tao2,3,SUIDa-qian2,3,JIRu-yi2,3,WEIXing2,3,ZHENGXiao-rong2，3

(1. CNOOC Refinery Co. Ltd., Huizhou Refinery Branch, Huizhou 516081, China; 2.Lanpec Technologies Limited, Lanzhou 730070, China; 3.Machinery Industry Shanghai Lanya Petrochemical Equipment Inspection Institute Co. Ltd., Shanghai, 201518)

The method to determine the molybdenum in high molybdenum alloy steel is studied by experiment. In the method, the specimen is dissolved in a mixed acid of hydrochloric acid and nitric acid, using the SnCl2as reducing agent, the NaSCN as chromogenic reagent, the content of molybdenum is determined by measuring the absorbance in acidic conditions. The method can not only shorten the analysis cycle, improve the accuracy, but also is easy and simple to handle. So it has better practicability.

high molybdenum alloy steel; molybdenum; determine

TQ050.1； TG142.15

B

10.3969/j.issn.1000-7466.2017.01.004

1000-7466(2017)01-0020-04

2016-08-23

鄭明光(1967-)，男，廣東羅定人，高級工程師，從事石油化工設(shè)備的技術(shù)管理工作。