ГОСТ Р ИСО 6144-2008

Группа Т58

     

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

АНАЛИЗ ГАЗОВ

Приготовление градуировочных газовых смесей. Статический объемный метод

Gas analysis. Preparation of calibration gas mixtures. Static volumetric method

ОКС 71.040.40

Дата введения 2009-12-01

     

Предисловие

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"

Сведения о стандарте

1 ПОДГОТОВЛЕН Открытым акционерным обществом "Научно-исследовательский центр контроля и диагностики технических систем" (ОАО "НИЦ КД") на основе собственного аутентичного перевода стандарта, указанного в пункте 4

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 457 "Качество воздуха"

3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 18 декабря 2008 г. N 641-ст

4 Настоящий стандарт идентичен международному стандарту ИСО 6144:2003 "Анализ газов. Приготовление градуировочных газовых смесей. Статический объемный метод" (ISO 6144:2003 "Gas analysis - Preparation of calibration gas mixtures - Static volumetric method").

При применении настоящего стандарта рекомендуется использовать вместо ссылочных международных стандартов соответствующие им национальные стандарты Российской Федерации, сведения о которых приведены в дополнительном приложении Е

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

     1 Область применения

Настоящий стандарт устанавливает статический объемный метод приготовления градуировочных газовых смесей, а также методику вычисления объемного состава смеси. Стандарт можно применять при приготовлении бинарных газовых смесей (содержащих один целевой компонент в фоновом газе, обычно азоте или воздухе [1], [2]), или смесей, содержащих более одного компонента в фоновом газе. Настоящий стандарт также устанавливает способ определения расширенной неопределенности объемной доли каждого целевого компонента в смеси путем строгой оценки всех неопределенностей измерений, включая неопределенности, связанные с аппаратурой, используемой для приготовления газовой смеси, и с самой процедурой приготовления.

Примечания

1 Настоящий стандарт обычно применяют при приготовлении градуировочных газовых смесей с объемной долей целевых компонентов в диапазоне от 10·10 [10 (млрд)*] до 50·10 [50 млн)*]. Однако могут быть приготовлены газовые смеси с объемной долей большей или меньшей при условии, что используемые в процессе статического разбавления компоненты подобраны соответствующим образом.

______________

* Международное обозначение миллионных долей "ppm" и миллиардных долей "ppb" в Российской Федерации принято обозначать "млн" и "млрд" соответственно.

2 Относительная расширенная неопределенность в пределах ±1% при уровне доверительной вероятности 95% может быть достигнута в приведенном выше диапазоне объемной доли, если:

- чистота исходных газов была определена аналитическим путем и были учтены любые значительные примеси и неопределенности измерения их содержания;

- не наблюдается существенной адсорбции газообразных компонентов смеси на внутренних поверхностях аппаратуры или протекания на них химических реакций, а также не протекают химические реакции между газообразными компонентами, т.е. между целевым компонентом и фоновым газом или между самими целевыми компонентами;

- все устройства, используемые для приготовления градуировочных газовых смесей, были отградуированы с приписанной неопределенностью измерений, которую используют для вычисления окончательной расширенной неопределенности для приготовленной градуировочной газовой смеси.

     2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использована нормативная ссылка на следующий международный стандарт:

ИСО 7504:2001 Анализ газов. Словарь

     3 Термины и определения

В настоящем стандарте применены термины по ИСО 7504.

     4 Основные положения

Градуировочная газовая смесь состоит из одного или нескольких компонентов в фоновом газе (газе-разбавителе), смешанных в подходящей газосмесительной камере. Целевые компоненты обычно представляют собой чистые газы, взятые из баллонов или полученные из чистых летучих жидкостей, которые испаряются в смесительную камеру. Газовую смесь готовят с использованием шприцов, с помощью которых вводят:

- известные объемы газообразных целевых компонентов (каждый при давлении приблизительно 1·10 Па) или

- известные массы или объемы жидких целевых компонентов для градуировки.

Компоненты вводят в фоновый газ, находящийся в смесительной камере (также под давлением приблизительно 1·10 Па). Затем добавляют фоновый газ для увеличения общего давления газовой смеси до точно измеренного значения, превышающего атмосферное давление. Это окончательное давление (превышающее атмосферное) необходимо для того, чтобы впоследствии градуировочная газовая смесь поступала из смесительной камеры и могла быть использована для градуировки газоанализатора, который обычно работает при атмосферном давлении.

На каждом этапе приготовления смеси ее гомогенизируют, обычно с использованием подходящего устройства для перемешивания, а затем оставляют, чтобы температура смеси пришла в равновесие с температурой окружающей среды.

Объемную долю каждого целевого компонента в газовой смеси определяют путем вычисления отношения объема целевого компонента к общему объему смеси.

     5 Аппаратура

5.1 Смесительная камера, включающая составляющие, требования к которым приведены в 5.1.1-5.1.8.

Примечание - Пример подходящей смесительной камеры приведен в приложении А.

5.1.1 Сосуд, включающий собственно смесительную камеру с внутренним объемом (вместимостью), достаточным для подачи необходимого количества градуировочной газовой смеси для градуировки газоанализаторов, сконструированную таким образом, чтобы ее можно было вакуумировать, и выдерживающую необходимое рабочее давление выше атмосферного. В сосуде должны быть предусмотрены вакуумные фланцы или фланцы высокого давления для доступа к деталям внутри смесительной камеры.

Примечания

1 Сосуды вместимостью от 0,1 до 0,5 м, выдерживающие рабочее давление приблизительно 2·10 Па (2 бара) и вакуум менее 0,1·10 Па (0,1 мбар), считаются подходящими (см. приложение А).

2 Смесительные камеры, изготовленные из боросиликатного стекла или нержавеющей стали, считаются подходящими для приготовления наиболее часто применяемых газовых смесей (содержащих такие компоненты, как SO, NO, NO, СО и СН). Однако следует тщательно выбирать материалы, из которых изготовлены смесительная камера и другие устройства, вступающие в контакт с газовыми смесями, с тем чтобы они не оказывали неблагоприятного влияния на стабильность смеси, особенно при приготовлении газовых смесей химически активных соединений.

5.1.2 Вакуумный насос, позволяющий вакуумировать смесительную камеру и подсоединенные к ней устройства до низкого давления, с установленным подходящим вакуумным запорным вентилем. Это низкое давление определяют таким образом, чтобы любое загрязнение газообразными веществами, являющееся результатом остаточного низкого давления, не повлияло на точность количественного определения состава приготавливаемой газовой смеси или чтобы можно было ввести количественную поправку на влияние этого остаточного давления.

Примечание - Остаточное давление газа обычно обусловлено азотом остаточного воздуха. Однако необходимо обеспечивать, чтобы в остаточном газе не содержались в значительных количествах другие газы, которые могли бы вступить в реакцию с компонентами газовой смеси (например, пары воды в следовых количествах при использовании кислых газов в качестве целевых компонентов или кислород в следовых количествах в случае приготовления градуировочных смесей на основе оксидов азота).

5.1.3 Линия подачи газа, используемая для ввода фонового газа, включающая соответствующие вентиль тонкой регулировки и запорный вентиль.

5.1.4 Датчики давления, вакуума и температуры, используемые для контроля этих параметров внутри смесительной камеры.

5.1.5 Мембрана, позволяющая ввести газ или жидкость известного объема или массы в смесительную камеру с помощью мерного шприца (см. 5.2).

5.1.6 Устройство для перемешивания газов с электроприводом (например, вентилятор), используемое для гомогенизации газообразных компонентов в смесительной камере, обеспечивающее перемешивание всех газообразных компонентов до заданной степени однородности за установленное время. Следует проводить экспериментальные испытания для подтверждения того, что устройство для перемешивания может обеспечить необходимую однородность смеси за установленное время.

5.1.7 Клапан, обеспечивающий аварийный сброс давления в случае превышения максимального безопасного рабочего давления, установленного для смесительного сосуда и подсоединенных к нему устройств.

5.1.8 Линия отбора газа, обеспечивающая возможность использования приготовленной газовой смеси в целях градуировки и снабженная устройством, позволяющим выравнивать давление газовой смеси в смесительной камере с атмосферным, с тем чтобы сделать возможным проведение градуировки при давлении окружающей среды.

5.2 Калиброванный мерный шприц, используемый для ввода известного объема газа или жидкости через иглу с помощью поршня. Шприц должен иметь газонепроницаемые прокладки для обеспечения герметичности во избежание существенных утечек газа или жидкости.

Примечания

1 Стеклянные шприцы вместимостью 10, 5, 1, 0,5 и 0,1 мл с прокладками в виде вкладышей из политетрафторэтилена (ПТФЭ) считаются пригодными для использования с применяемыми на практике смесительными камерами при приготовлении газовых смесей для градуировки газоанализаторов окружающего воздуха.

2 Рекомендуется определить вместимость шприца экспериментальным путем с максимальной относительной неопределенностью ±1% (при уровне доверительной вероятности 95%). Кроме того, максимальная скорость натекания газа или жидкости после откачки шприца до 5 Па (5·10 мбар) не должна превышать 10·10 Па (10 мбар) в час, чтобы считать его герметичность удовлетворительной.

5.3 Устройство для заполнения мерных шприцев, состоящее из компонентов, требования к которым приведены в 5.3.1-5.3.9.

Примечание - Пример подходящего устройства для заполнения шприцев приведен в приложении А.

5.3.1 Емкость, которую можно вакуумировать, выдерживающая давление содержащегося в нем газа выше атмосферного, с тем чтобы обеспечить заполнение шприца при этом давлении, внутренние поверхности которой изготовлены из материала, инертного по отношению ко всем целевым компонентам.

Примечание - Подходящей считается емкость вместимостью приблизительно 100 мл, которая может выдерживать давление 1,4·10 Па (1,4 бар) и сохранять вакуум менее 0,1·10 Па (0,1 мбар).

5.3.2 Газовый баллон высокого давления, содержащий выбранный чистый газ (или предварительную смесь, содержащую газовую смесь с более высоким содержанием).

5.3.3 Регулятор давления для установления давления газа в емкости выше атмосферного давления.

5.3.4 Мембрана, изготовленная из соответствующего материала, для ввода иглы мерного шприца в газовую емкость.

5.3.5 Вакуумный насос для откачки газовой емкости и соединенных с ней устройств до требуемого уровня вакуума.

Примечание - Важно обеспечить, чтобы все газообразные компоненты, которые могут быть опасны и попадают в атмосферу через вакуумный насос, были удалены безопасным способом.

5.3.6 Манометр, используемый для контроля давления газа в емкости на разных этапах процедуры приготовления газовой смеси.

5.3.7 Запорные вентили, используемые для изолирования баллона с газом от газовой емкости, а также емкости от вакуумного насоса.

5.3.8 Клапан для сброса давления, необходимый для защиты устройства, используемый для снижения давления (обычно до 1,4·10 Па). Сброс газов необходимо осуществлять в безопасную зону.

5.3.9 Подходящий сосуд, используемый в случае, когда мерный шприц заполняют летучей жидкостью, а не газом, обеспечивающий заполнение шприца так, чтобы предотвратить попадание в шприц других компонентов.

     6 Методика приготовления градуировочной газовой смеси

6.1 Определение вместимости смесительной камеры

На практике существует несколько способов определения вместимости смесительной камеры. Основной составляющей вместимости является внутренний объем пустой емкости, который обычно измеряют путем заполнения ее водой или другой жидкостью известной плотности, затем определяя увеличение массы емкости за счет заполнения ее жидкостью. Однако возможно использование других методов, если они имеют требуемую точность. В соответствии с этим объемы устройств внутри смесительной камеры определяют, например, путем измерения их геометрических размеров или использования метода вытеснения жидкости. Затем для определения вместимости камеры вводят поправки на объемы этих дополнительных устройств. Поправки на объемы некоторых устройств (таких как устройство для перемешивания газов) приведут к уменьшению вместимости, а других (таких как манометр и выпускные трубки, ведущие к запорным вентилям) приведут к ее увеличению.

Измерения объемов устройств, образующих собственно смесительную камеру (см. 5.1), могут проводиться при разной температуре. В подобном случае при необходимости следует вносить поправки для приведения измеренных объемов к одной и той же температуре окружающего воздуха. Может потребоваться внесение дальнейших поправок (если они значительные), если полностью собранную камеру со всеми устройствами используют при различных температурах.