"ГОСТ Р 54153-2010. Национальный стандарт Российской Федерации. Сталь. Метод атомно-эмиссионного спектрального анализа"
(утв. и введен Приказом Росстандарта от 21.12.2010 N 910-ст)

Цели и принципы стандартизации в Российской Федерации установлены Федеральным законом от 27 декабря 2002 г. N 184-ФЗ "О техническом регулировании", а правила применения национальных стандартов Российской Федерации - ГОСТ Р 1.0-2004 "Стандартизация в Российской Федерации. Основные положения".

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. N 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.

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.

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

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

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.

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 P = 0,95 расхождение между наибольшим и наименьшим из результатов двух единичных измерений, полученных в условиях повторяемости.

3.18. Критический диапазон: допускаемое для принятой вероятности P = 0,95 расхождение между результатами n единичных измерений, полученных в условиях повторяемости.

3.19. Предел внутрилабораторной прецизионности: допускаемое для принятой вероятности P = 0,95 расхождение между двумя результатами измерений, полученными в условиях внутрилабораторной прецизионности.

3.20. Предел воспроизводимости: допускаемое для принятой вероятности P = 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.

В настоящем стандарте применены следующие обозначения и сокращения:

СО - стандартный образец;

ГСО - государственный стандартный образец;

СОП - стандартный образец предприятия;

C - значение массовой доли элемента;

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

- критический диапазон результатов измерений для трех параллельных определений;

- норматив контроля стабильности градуировочной характеристики;

, - нормативы контроля правильности результатов измерений;

- предел внутрилабораторной прецизионности;

R - предел воспроизводимости;

- характеристика погрешности результата анализа, P = 0,95;

u - неопределенность результата измерений;

U - расширенная неопределенность результата измерений;

k - коэффициент охвата.

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.

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.

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.

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

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.

10.1. 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 C и разность по формуле

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

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

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 r в соответствии с Приложением А, таблица А.1.

Если абсолютное расхождение между результатами двух измерений не превышает предела r

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 и минимальным результатами измерений. Полученное значение сравнивают с критическим диапазоном , определенным по формуле (3), в соответствии с Приложением А, таблица А.1.

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

где - максимальное значение трех измерений;

- 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 и в качестве окончательного результата принимают значение второго наименьшего измерения 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 приведенное в Приложении А, таблица А.1.

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 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 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 или , 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 , 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 , приведенного в Приложении А, таблица А.1.

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

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

где - результат измерения элемента в пробе;

- значение характеристики погрешности результата измерений (расширенная неопределенность).

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

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

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

При выполнении измерений следует соблюдать следующие требования безопасности:

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

- организацию 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.