钢铁材料化学分析中数据误差的因素

2019-11-20尹芳

山西冶金 2019年5期

关键词：钢铁准确性试样

尹芳

（内蒙古包钢钢联股份有限公司化检验中心，内蒙古包头 014010）

钢铁材料化学分析要求通常较为严谨，一点马虎都会引发难以估量的不良后果，这就要求在钢铁材料化学分析中必须保证所得数据的精确度。以促进钢铁行业在新产品、新工艺研发和应用发展。

1 试样因素

1.1 试样制备

1）取样位置。在对钢铁材料进行化学分析前，必须选择具有代表性的样品，否则就失去了化学分析的意义。如，当钢铁材料为焊屏试件时，样屑的选择必须不得直接接触过渡层和基材，否则将对分析结果的准确性造成不良影响。此外，在试件堆焊时，一定要严格控制其厚度，与有关规范要求保持一致，若厚度不达标，则基材的化学成分就会深入到堆焊层内，钢材的含碳量也会随之降低，并低于标准水平，并给钢铁材料的化学分析结果的准确性造成不利影响[1]。

2）取样方式。在钢铁材料取样过程中，要根据钢材的特点采取不同的取样方式，由此可见，取样方式对分析结果也有着至关重要的影响。如，在H10Mn2埋弧焊丝的最下直径为0.02 mm，鉴于其样品特点，在取样过程中就必须和车间相配合，先获得焊螺丝，然后再按照规定科学取样，因为一旦采用了错误的取样方式，就会造成分析结果中锰和硅含量与其真实含量间的差异。在分析尝试中发现，若先堆焊再取样，则分析结果中的锰含量会比真实含量低，达不到要求标准1.50%～1.90%，相关硅的含量也会比其实际含量要高很多，远远高于标准≤0.070%的要求[2]。造成这也结果分析误差的因素就在于焊接条件把控的不到位，及焊剂中的化学成分不均引起的。在这种条件下分析得出的数据结果往往是错误的。

根据现行规范标准，一般的工业分析中，待测组分含量与公差范围的关系如表1 所示。

表1 待测组分质量分数与公差范围的关系 %

1.2 试样分解

对试样进行分解，主要是为了让被测组分都进入分析状态。为确保分析数据的准确度，要求在熔样过程中，必须对熔样的酸度、温度和时间进行严格控制。举例说明，当采用亚硝酸钠—亚砷酸钠容量法测定钢中的锰、过硫酸氨氧化—银盐容量法测定钢中的铬时，一些试样中的碳化物不易被破坏掉，其含量也相对高一些，因此，在检测中，虽然试样被溶解了，但溶解所得的溶液是浑浊的（含有16Cr2MolE、15CrMo 等材料），当溶液出现这种现象时，为提升数据分析的准确性，应采取延长熔样时间的方法加以处理，至溶液中冒出三氧化硫白烟、溶液变清澈。如果在钢材料中磷分析过程中，如含有钼、钨元素时，则需把浑浊的溶液进行过滤处理，否则会造成分析结果高于标准要求，同样会引起数据偏差问题。

在试样称取过程中，还应仔细挑选，减少人为破坏、环境影响等因素，尽可能减少试样中的杂质含量。光度法测定合金钢中锰的分析方法时，若称样量较少且试样中含有杂质，分析结果则会严重失实[3]。根据笔者的工作经验，在对合金钢中进行硅元素的分析过程中，试样必须精挑细选，其中细而薄的样屑是最佳选择，如选择厚试样进行溶解，虽可通过延长溶解时间来实现试样溶解的目的，但其所得分析结果会低于实际值，同样会造成数据误差。

2 分析器具和试剂的因素

2.1 分析器具因素

在化学分析中，分析器具必须确保性能完好，经校准和校订无误后方可投入到分析工作中去，因为一旦存在不合理之处或设备故障，就极易造成分析结果批量的系统偏差。如，在光度法过程中，光学玻璃比色皿的应用之前必须做好校对工作；而在钢材中分析铌含量时，用液中的含氟化物会随着时间的推移而对样品进行腐蚀，极易给实验结果带来不利影响，为避免出现数据误差，在实际操作中，必须定期更换比色皿。因此，在化学分析中，最好将铌用标样和试样两者进行同步分析，以提升分析数据的准确性。

2.2 试剂因素

分析试剂的质量和分析结果也有相辅相成的联系。在分析工作中，如纯抗坏血酸出现质量问题，当分析材料为生铁中的磷含量时，最好选用铋盐来催化一抗坏血酸还原法，其中显色液会发生系列变化，而在分析实践中却发现：由于生铁中磷的含量是有差异的，因而在采用该法测试时，显色液的颜色变化并不明显，吸光度的差别也不大[4]。不同的是，当采用该方法分析其他金属元素时，并没出现过类似的现象：在采用纯无水乙醇试剂对其中的磷含量进行化学分析的过程中，会有显色异常，特别是在夏天的室内，因温度过高更易出现这种问题，应加以重视。

3 分析方法因素

在钢铁材料的化学分析中，操作是比较简单的，但在相关的操作规程中还有一些注意事项是没有提到的，只有操作者能敏锐地捕捉和领悟到颜色变化，才能有效减少测量误差。例如，在钢中铬含量的分析中，通常会选用银盐催化—过硫酸氨氧化法，在部分碳素钢内会有铬的残留，经氧化处理后溶液的颜色会变白，当朝白色溶液中滴入铬指示剂后，通常不呈现樱红色，此时切莫急于将溶液处理掉，只需再滴入一滴标准亚铁溶液，樱红色就出现了，在持续滴入后，钢材中残存的铬的数据。

在工作当中，一些操作者会在判断铬含量时，会选用锰的滴定结果，这种操作造成的数据失误曾有发生。主要是因为w（Cr）在0.10%～0.40%时，滴定后溶液并不会有明显变化，也不会看到铬元素的出现。此外，在利用钼蓝光度法测定硅含量时，应同步加入硫酸亚铁和草酸，这些混合液体经化学还原反应后会生成钼蓝，这种分析方法也会造成数据误差，特别是在炉前分析中，更应慎用。

在光谱分析过程中，实验环境和仪器条件都会给数据分析结果的准确性造成一定影响。当钢材中需要对碳、硫和磷元素进行分析时，因钢材和管件等均对硫、磷等含量有严格要求，因此在分析中也必须确保数据的准确性，因无最低数值限制，遂易产生结果误报问题，数值不准问题时有发生。经过笔者的工作总结发现：要提高分析数据结果的准确性，在判断的过程中最好选用化学分析对照法，以确保数据和期数值的精确度。