CNS 14894-2005 General rules for determination of hydrogen in metallic materials《金属材料中氢定量法通则》.pdf

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1、 1 印行年月 94 年 10 月 本標準非經本局同意不得翻印 中華民國國家標準 CNS 總號 類號 ICS 77.040.30 G228114894經濟部標準檢驗局印行 公布日期 修訂公布日期 94 年 2 月 5 日 年月日 (共 35 頁 )金屬材料中氫定量法通則 General rules for determination of hydrogen in metallic materials 1. 適用範圍：本標準規定金屬材料中氫定量方法中之下列一般事項。 (1) 方法 (2) 裝置 (3) 試樣之採取及調製 (4) 操作 (5) 結果之整理 (6) 其他事項 2. 方法：本方法係在真

2、空中或在惰性氣體氣流中，將金屬試樣加熱或加熱熔融，並將試樣中之氫抽出，再自共存之其他氣體將氫分離定量之方法，如下所示。 2.1 氣體抽出方法 (a) 高溫真空熔融法：在真空中，將試樣置 於石墨坩堝內熔融，與其他氣體一起將氫抽出。 (b) 低溫真空熔融法：在真空中，將試樣置 於石英等之耐火物坩堝內，加錫作為助熔劑，以試樣熔點以下之溫度熔融，與其他氣體一起將氫抽出。 (c) 真空加熱法：在真空中，以熔點以下之 溫度，將試樣以固體之狀態加熱，與其他氣體一起將氫抽出。 參考：有高溫法與低溫法。 (d) 惰性氣體熔融法：在惰性氣體氣流中， 將試樣置於石墨坩堝內熔融，使氫與其他氣體一起放出。 (e) 惰性

3、氣體加熱法：在惰性氣體氣流中， 以熔點以下之溫度，將試樣以固體之狀態加熱，使氫與其他氣體一起放出。 2.2 氣體分析方法 (a) 定容測壓法：將自試樣抽出之氣體捕集於一定容積之真空容器內， 測壓後，使通過氧化劑及脫水劑以去除所生成之水，再測壓以算出氫量。 (b) 氣體容量法：將自試樣抽出之氣體捕集之同時，加氧後以連接燃燒 吸量管，吸收吸量管及 氣體滴定管之微氣體分析裝置，使其燃燒、吸收，自氧消耗量算出氫量。 (c) 鈀滲透法：將自試樣抽出之氣體送至加 熱之鈀管而將所滲透之氫捕集測壓，算出氫量。 (d) 熱導度法：將 自試樣抽出之氣體捕集於包括熱導度槽之一定容積中，測定氫所引起之熱導度變化，算出

4、氫量。 2 CNS 14894, G 2281 起，通過吸附型分離管柱引至熱導度槽，測定氫之熱 導度變化，算出氫量。 3. 裝置 3.1 裝置之組成：通常所使用之分析裝置，由氣體抽出系統、氣體分析系統及其他所構成，依方法分別將各單位裝置連接使用。裝置之組成範例如圖 1 所示。 3 CNS 14894, G 2281 氣體捕集裝置微壓測定裝置氣體滴定管二氧化碳吸收吸量管燃燒吸量管微壓測定裝置熱導度測定裝置熱導度測定裝置定容積管(氣相層析法) (定容測壓法) (鈀滲透法) (熱導度法) (氣體容量法) 鈀滲透管氣體捕集泵分離管冷却阱氧化管脫水管氣體捕集裝置圖1裝置之組成(例) 高週波感應或 電阻加

5、熱裝置氣體抽出泵抽出爐排氣裝置(真空法) (惰性氣體法) 惰性氣體高壓瓶氣體淨化裝置電阻加熱裝置抽出爐馬克勞計熱導度槽壓力流量 測定裝置氣體抽出系統抽出分析系統 4 CNS 14894, G 2281 3.2 氣體抽出系統 3.2.1 真空熔融法 (1) 材料及試藥 (a) 石墨坩堝及石墨漏斗 (b) 石墨粉末： 74 44 m (相當於 200 325mesh) (c) 高真空用石蠟 (d) 真空用潤滑脂 (2) 裝置：氣體抽出系統，由高週波感應加熱裝置、抽出爐、氣體抽出泵、排氣裝置所構成。 (a) 高週波感應加熱裝置：係可將抽出爐中之坩堝、試樣等保持於脫氣溫度以上者，由高週波電源與加熱線圈

6、所組成。 (b) 抽出爐：爐管為硬質玻璃製，將內有石英筒或石英坩堝之鉬圓筒固定在其中。石英筒或石英坩堝內，放置石墨坩堝外筒、內管及石墨漏斗，在其周圍填充石墨粉末。其固定方法，有懸掛方式 (圖 2、圖 3)與以爐管底部爐栓支撐之方式 (圖 4)。爐管上部具備光高溫度計之溫度測定用稜鏡、測溫窗、試樣投入口、氣體移送管等。爐管之冷却，有使用水之方式 (圖 3)與使用送風機之方式 (圖 2，圖 4)。 (c) 氣體抽出泵：係自試樣抽出氣體所用者，使用高排氣速度之汞擴散泵。 (d) 排氣裝置：將裝置內排氣至真空所用者，為將汞擴散泵等及油旋轉泵連接者。 (3) 坩堝類之組合 (3.1) 使用石墨坩堝時 (

7、a) 填充石墨粉末於石英筒至距筒底 30 35mm 之高度。欲使用石墨坩堝為內外兩層時 (圖 4)，預先將其套在一起後，輕放於石墨粉末上並使其與石英筒同軸。 (b) 放置圓錐形坩堝蓋於石墨坩堝上，使石墨粉末不致於進入坩堝內，和緩地加石墨粉末於石墨坩堝與石英筒之間，至大致達到石墨坩堝上端。 (c) 取下圓錐形坩堝蓋，改放石墨漏斗，再放圓錐形坩堝蓋於其上面，加石墨粉末至石墨漏斗上端。插入直徑約 1mm 之銅線於石墨粉末中，使其繞石墨坩堝一周，以消除石墨粉末空洞。追加石墨粉末不足分後，取下圓錐形坩堝蓋。 (d) 將內置石墨坩堝之石英筒套入爐栓 (圖 2，圖 4)，自爐管下方插入，並以高真空用石臘將爐

8、栓與磨砂接合部密封。 (3.2) 使用石英坩堝時：將內置石英坩堝 (坩堝中放入浴金屬 )之鉬圓筒懸掛 (圖 3)，並將爐管連接於裝置。 5 CNS 14894, G 2281 圖 2 抽出爐 (例 ) a：石英筒 b：石英熱遮蔽筒 c：石墨坩堝 d：石墨漏斗 e：石墨粉末 f：石墨栓塞 g：鉑線 h：玻璃鈎 i：鉭線 j：鉬線 k：軟鐵棒 l：試樣投入用側管 m：試樣投入用鐵棒 n：溫度測定用直角稜鏡 o：送風機 p：加熱線圈 至擴散泵l 6 CNS 14894, G 2281 圖 3 抽出爐 (例 ) a：溫度測定用石英製直角稜鏡b：瞬間開閉器 c：雙重旋塞 d：試樣投入用側管 e：水冷管

9、f：鉑線 g：石英試樣導入管 h：透明石英爐管 i：鉬線 j：加熱線圈 k：鉬圓筒 l：石英坩堝 油旋轉泵氣體抽出泵 水 水l 7 CNS 14894, G 2281 圖 4 抽出爐 (例 ) 3.2.2 真空加熱法 (1) 材料及試藥：真空用潤滑脂。(2) 裝置：氣體抽出系統，由加熱裝置、抽出爐、氣體抽出泵、排氣裝置等所構成。 (a) 加熱裝置：加熱裝置，係可將抽出爐保持於脫氣溫度以上者。加熱裝置，通常使用電阻加熱方式，小型試樣之迅速分析，可使用高週波感應加熱方式。 (b) 抽出爐：使用將內徑 25閉，另一端與水 冷式玻璃帽套磨砂接合之爐管連接於氣體抽出泵。 參考：有縱型與橫型，橫型方便於使

10、用。(c) 氣體抽出泵：依第 3.2.1(2)(c)(d) 排氣裝置：依第 3.2.1(2)(d)a：溫度測定用石英製直角稜鏡b：瞬間開閉器 c：試樣投入用側管 d：石墨栓塞開閉用側管 e：氣體移送管 f：石墨栓塞 g：石墨漏斗 h：石英筒 i：石墨粉末 j：高頻率加熱線圈 k：內側石墨坩堝 l：外側石墨坩堝 m：爐管底部爐栓 n：送風機 l 40mm，長 300 400mm 之石英管之一端封(圖 5)，將水冷式帽套節之規定。 節之規定。 8 CNS 14894, G 2281 圖 5 真空加熱法爐管 (例 ) 單位： mm 3.2.3 惰性氣體加熱法 (1) 材料及試藥 (a) 惰性氣體：氬

11、 (99.999%以上為宜 )或氦 (99.99%以上為宜 )。 (b) 脫氮脫氧劑：海綿鈦等。 (c) 脫水劑：五氧化二磷等。 (2) 裝置：氣體抽出系統，由加熱裝置、抽出爐、惰性氣體淨化裝置等所構成。 (a) 加熱裝置：加熱裝置，係可將抽出爐保持於脫氣溫度以上者。加熱裝置，通常使用電阻加熱方式。 (b) 抽出爐：爐管為內徑 25 40mm，長 400 600mm，係具備有惰性氣體導入口與試樣投入口之石英爐管者。磨砂接合部，必要時水冷之。 (c) 惰性氣體淨化部：為了去除所使用惰性氣體中 氮、氧、 水分等所需者，係將填充脫氮脫氧劑之管，加熱該管於約 500所需之小型電熱爐及填充脫水劑之管連接

12、者。惟使用 99.999%以上之氬時，可省略脫氮脫氧劑管。 3.3 氣體分析系統 3.3.1 定容測壓法 (1) 材料及試藥 (a) 氧化劑：氧化銅等。 (b) 脫水劑：五氧化二磷等。 (c) 矽氧油 (silicone oil) (2) 裝置：氣體分析系統，由氣體捕集裝置、捕集氣體氧化裝置、脫水管、微壓測定裝置等所構成。 (a) 氣體捕集裝置： 使用高背壓特性之汞噴射泵 (亦兼作氣體循環 )等，可將自試樣抽出之氣體捕集於一定容積之儲氣槽者。 (b) 氧化裝置：將所捕集之氫、一氧化碳分別氧化成水、二氧化碳所需者，係具備填充氧化劑之管及加熱該管所需之小型電熱爐者。 9 CNS 14894, G

13、2281 (c) 脫水管：為了吸收所生成之水，填充脫水劑。 (d) 微壓測定裝置：測定捕集及脫水各階段之微壓所需者，係使用油流體壓力計或馬克勞計。 3.3.2 鈀滲透法 (1) 材料及試藥：矽氧油。 (2) 裝置：氣體分析系統，由鈀滲透裝置、氣體捕集裝置、微壓測定裝置等所構成。 (a) 鈀滲透裝置 (圖 6，圖 7)：具備管壁厚約 0.2mm，外徑 1 10mm，長50 1000mm 之鈀管及加熱該管所需之電阻加熱爐者。 (b) 氣體捕集裝置：使用高背壓特性之汞擴散泵。使用汞流體壓力計作為微壓測定裝置時，尚需使用都卜勒 (toepler)泵。 (c) 微壓測定裝置：使用油流體壓力計或馬克勞計。

14、有時使用汞流體壓力計。 10 CNS 14894, G 2281 圖 6 惰性氣體用鈀加熱管 (例 ) 單位： mm 至氣體捕集裝置抽出氣體 水 36(外徑 )a：透明石英管 b：鈀管 11 CNS 14894, G 2281 圖 7 真空加熱用鈀加熱管 (例 ) 單位： mm 3.3.3 氣體容量法 (1) 材料及試藥：氫氧化鉀溶液 (33%) (2) 裝置：氣體分析系統，由氣體捕集裝置、氣體分析裝置等所構成。 (a) 氣體捕集裝置：由汞滴下泵等之捕集泵及儲氣槽所構成。 (a.1) 汞滴下泵 (圖 8)：作為捕集所抽出氣體並使其回復常壓之用。經由調節旋塞，將汞儲存槽中之汞與被吸取之空 氣一起

15、吸上並送至空氣分離室，以油旋轉泵將空氣排出，而經 由滴下量調節旋塞將汞滴下至汞滴下毛細管中。毛細管為內徑 1.8 2.2mm，可並列使用其 2 3 支以期增加排氣速度。 (a.2) 儲氣槽：將自汞滴下毛細管與汞一起落下之氣 體捕集所需者，浸在汞槽中之玻璃管上端，係連接於氣體分析裝置。 a：玻璃管 b：鉑管 c：鈀管 (外徑 8mm，管壁厚 0.2mm)d：透明石英管 水 12 CNS 14894, G 2281 圖 8 汞滴下泵 (例 ) 單位： mm a：空氣吸入量調節旋塞 e：汞滴下量調節旋塞 b：汞吸上管 f：汞滴下毛細管 c：空氣分離室 g：儲氣槽 d：汞溢出管 h：汞儲存槽 (b)

16、氣體分析裝置：分析捕集氣體所需者，由氣體滴定管、爆炸吸量管或燃燒吸量管、二氧化碳吸收吸量管、氧發生裝置等所構成。 4. 試樣之採取及調製：分析用試樣之採取時，應使其能 够代表整個試樣之平均組成，尤其是注意試樣之偏析。調製時，應充分去除表面之氧化物，洗淨後之處理不得使試樣再度氧化及污染。 4.1 機械工具及試藥 至油旋轉泵 抽出氣體 至分析裝置 空氣吸入口 約1200 約850 13 CNS 14894, G 2281 (1) 工作用機械：車床、牛頭刨床、鑽床等。 (2) 工具：車刀 (bite)、鐵鉗、剪鉗 (nipper)、鑽孔器、銼子、鋸子等。 (3) 砂紙 (布 )：碳化矽系 (300

17、1000 號 )、熔融氧化鋁系 (80 320 號 )。 (4) 皮膜去除劑：硝酸 (1+20)、氫氧化鈉溶液 (10%)，氰化鉀溶液 (10%)。 (5) 洗滌溶劑：石油精、四氯化碳、乙醇、二乙醚、丙酮、三氯乙烯、苯等。 4.2 熔融金屬試樣之採取 參考：熔融金屬試樣之採取，有將採取容器直接浸漬於爐內熔融金屬以採取之方法，與使用長柄杓等將熔融金屬舀出爐外後採取之方法。 再者，若凝固時，與固體試樣同樣處理。 採取方法範例，如下。 4.2.1 真空採取法：將內部真空之石英製試樣吸引管 (依需要放入鋁等，以固定氧 )直接浸漬於精煉過程中之熔融 金屬，以將熔融金屬吸引於管內。立即取出爐外，儘速將吸引

18、管放入汞中冷却，使管內之熔融金屬凝固。 4.2.2 舀出澆鑄法：以長柄杓舀出熔 融金屬，依需要添加鋁等作為脫氧劑後，澆鑄於鑄模，立即水冷之。 4.2.3 吸取管法：以長柄杓舀出熔融 金屬，依需要添加鋁等作為脫氧劑後，立即使用吸取管，將熔融金屬吸入石英管或銅管中，置於水中急冷。 4.3 固體金屬試樣之採取 (1) 試樣為塊、板、箔、 管及線時，使用適當之工作 機械與工具切出供試體 (1)。工具類，應以乙醇、二 乙醚等清洗，不宜使用油脂類或其他潤滑劑等 (2)並降低切削速度，以使試樣不致於過熱。必要時邊注水邊切出。 形狀或材質之緣故難於切出之試樣時，使用適當工具採取削片。 採取削片亦有困難之試樣時

19、，予以粉碎使成細粒。 註 (1) 供試體，係指 自熔融金屬採取之凝固試樣及搬入試驗室之加工試樣塊、棒、箔、線等。 (2) 容易著火之金屬時，使用潤滑油等和緩地切出之。 (2) 試樣為海綿狀時，放入電弧熔融爐內， 於氬氣氛中熔融後製成鑄塊，以下依第 4.3(1)節之規定切出供試體。 或者，使用乾淨試驗篩，將海綿狀試樣篩分為 4000 m (相當於 5mesh)以上，未滿 4000 m ， 1190 m (相當於 14mesh)以上及未滿 1190 m 之 3 群，求各群質量，使用乾淨器具，依各個質量比採取分析用試樣 (3)之約 10 倍量，作為供試體。 註 (3) 分析用試樣，係指使用適當之工作

20、機械與工具，自供試體調製者。 (3) 試樣為粉末狀時，以適當方法混合後， 使用乾淨器具採取分析用試樣之約10 倍量，作為供試體。 (4) 無法以上述方法採取時之處理，依買賣雙方協議。 4.4 供試體之保存：氫有自供試體逸散之虞時，應儘早分析，或保存於內置乾冰或液態氮之杜瓦 (Dewer)瓶中。 14 CNS 14894, G 2281 4.5 分析用試樣之調製 4.5.1 塊狀試樣：自依第 4.2 節或第 4.3 節之規定所採取之供試體切出分析用試樣，實施銼子研磨或使用溶液去除皮膜，以調製之。 (1) 銼子研磨 (a) 試樣表面，使用預先以與試樣同種金屬摩擦之粗紋、中紋或細紋之銼子，研磨至新表

21、面出現。必要時，再以砂紙 (布 )研磨之。 (b) 研磨後之試樣，以潤濕洗滌溶劑之紗布用力擦拭表面後，置於溶劑中洗滌。亦可置於溶劑中實施超音波洗滌，以替代之。 (c) 完成洗滌之試樣，以小鉗子挾取，實施送風乾燥去除溶劑後，放入乾燥皿等，置於乾燥器中保存 (4)。 (2) 使用溶液去除皮膜：不使用銼子而可去除皮膜之方法如下。 (a) 鋁合金試樣時 (5)：浸漬於氫氧化鈉溶液 (10%)中約 2 分鐘，以水洗滌後，浸漬於硝酸 (1+20)約 30 秒，依序以水、乙醇、丙酮洗滌。然後，實施送風乾燥，立即實施分析。 (b) 銅試樣時：放入氰化鉀溶液 (10%)中，以溶解表面之氧化物，依序以水、乙醇、二

22、乙醚洗滌。然後，實施送風乾燥，實施分析。 註 (4) 容易逸出氫之試樣，應儘快實施分析。 (5) 亦有以車床實施最終表面處理後，實施分析之方法。 4.5.2 粉末、細粒、削片 (6)試樣：自依第 4.3 節之規定所採取之供試體分取一部分，以洗滌溶劑洗滌後，實施送風乾燥或自然乾燥，調製分析用試 樣如下。 (1) 以金屬箔包裹時：將試樣秤量後，以鉑、錫、鎳等金屬箔包裹之。 (2) 加壓成型時：在大氣或真空 (7mmHg 以下 ) (0.9333kPa 以下 )中加壓成型，例如使成直徑約 10mm，厚約 1mm 之大小。以乾淨剪鉗切斷之。 註 (6) 銅削片試樣時，亦可依第 4.5.1(2)(b)節

23、之方法。 5. 操作 5.1 真空加熱 (真空熔融 )定容測定法。 5.1.1 方法概要：在真空中將試樣加 熱或加熱熔融，而將試樣中之氫與其他氣體一起抽出，捕集於一定容積中 並測定其壓力。使用加熱之氧化銅將此捕集氣體氧化，以使氫變成水，而以五氧化二磷吸收後再測定壓力。 5.1.2 材料及試藥 (1) 氧化銅 (2) 五氧化二磷 (3) 石墨坩堝 (4) 石墨粉末： 74 m (相當於 200mesh) (5) 高真空用石臘 (6) 真空用潤滑脂 5.1.3 預備操作 (圖 9) (1) 試樣之填裝 15 CNS 14894, G 2281 (a) 依第 3.2.1(3)節之步驟組合石墨坩堝，將

24、石英筒裝入爐管內後，裝設高週波加熱線圈及空冷管。 (b) 將試樣與投入用鐵棒一起裝入試樣投入用側管中，使用高真空用石臘將磨砂接合部密封。 16 CNS 14894, G 2281 圖9真空加熱(真空熔融)定容測壓法氫定量裝置(例) l 17 CNS 14894, G 2281 圖 9 之說明 a： 真空抽出爐 l： 旋轉式 U 形管型油流體壓力計b： 爐管冷却用送風機 m： 熱電偶溫度計 c： 氣體抽出用汞擴散泵 n： 氧化銅管及電熱爐 d： 中間氣體捕集管 o： 五氧化二磷管 e： 批拉尼 (Pirani)真空計 (PG-2) p： 冷却阱 f： 氣體抽出曲線用自動平衡記錄器 q： 批拉尼真

25、空計 (PG-1) g： 空氣氣體導入用補助裝置 r： 排氣用汞擴散噴射泵 h： 氣體捕集兼循環用汞噴射泵 s： 矽膠管 i： 儲氣槽 t： 油旋轉泵 j： 批拉尼真空計 (PG-3) C1 C11： 高真空用玻璃旋塞 k： 氣體捕集曲線及氣體分析曲線用自動平衡記錄器 (2) 裝置內之排氣 (7)及石墨坩堝之脫氣。 (a) 關閉所有旋塞，使油旋轉泵運轉，開啟旋塞 C8。確認油流體壓力計 (l)在左水平位置 (8)，開啟旋塞 C5、 C4、 C6及 C7。開啟空氣氣體導入用補助裝置 (g)之旋塞 C10及 C11，以大氣壓使汞流體壓力計為等壓後，關閉 C11。開啟旋塞 C2、稍關閉 C8。緩慢開

26、啟 C1，使汞流體壓力計之汞柱移動速度為每秒鐘約 1mm 以下 (9)，使用 4 6 分鐘將爐管，中間氣體捕集管 (d)等大致排氣後，將 C1及 C8全開，關閉 C2。使排氣用汞擴散噴射泵 (r)、氣體抽出用汞擴散泵 (c)及氣體捕集兼循環用汞噴射泵(h)運轉，將氧化銅管 (n)加熱至約 400。 (b) 批拉尼真空計 PG-3(j)之指示成為一定 時，使油流體壓力計 (l)逆時鐘方向旋轉 90 度以回復正位置，關閉旋塞 C4，確認壓力無變化後，關閉 C5、 C6及 C7。 (c) 批拉尼真空計 PG-2(e)之指示略為一定後，使高週波產生裝置及送風機運轉，將石墨坩堝加熱至脫氣溫度，保持於此溫

27、度數小時以實施脫氣。 (d) 將石墨坩堝溫度降低至氣體抽出溫度，關閉 C1，開啟 C3，實施氣體捕集 10 分鐘後，關閉 C3，以油流體壓力計 (l)測定壓力。若已成為可實施分析之充分脫氣狀態 (10)，則開啟 C4及 C5排出氣體。 註 (7) 不在使用裝置時，應將氣體分析系 統保持於高真空。此時，以批拉尼真空計 PG-3(j)確認已為高真空後，實施接下來之操作。 (8) 不在使用裝置時或實施氣體分析系統內之排氣時，務必使油流體壓力計 (l)在左水平位置。 (9) 汞柱差達到 120mm 時，將旋塞 C11旋轉 90 度使 U 形管等壓後，逆方向旋轉之。反覆實施此操作至不再有汞柱差。若急速開

28、啟 18 CNS 14894, G 2281 旋塞 C1，有石墨粉末噴出之虞。 (10) 捕集氣體 10 分鐘，以油流體壓力計讀數為例，如 0.3mm 以下，則可認為充分。 5.1.4 定量操作：預備操作完成後，依下列步驟實施定量操作。 (1) 空白試驗：參照下述 (2)以下之步驟，實施一定時間之氣體抽出及分析，求得空白試驗值。 (2) 試樣分析 (a) 氣體抽出 (a.1) 使油流體壓力計 (l)為正位置，將石墨坩堝加熱至氣體抽出溫度。 (a.2) 開啟旋塞 C3，開閉 C4後，投入試樣。 (a.3) 批拉尼真空計 PG-2(e)之指示變成與試樣投入前相同，批拉尼真空計 PG-3(j)之指示

29、及油流體壓力計 (l)之讀略為一定 (11)，即開閉旋塞 C3，約 30 秒後讀取油流體壓力計指示 (P1)。 (b) 氣體分析 (b.1) 關閉旋塞 C5，開啟 C7及 C4捕集氣體會在氣體變成部循環，以氧化銅管 (n)將氫氧化成水，將一氧化碳氧化成二氧化碳，而以五氧化二磷管 (o)吸收所生成之水。批拉尼真空計 PG-3(j)之指示變成一定時，關閉 C4，約 30 秒後讀取油流體壓力計 (l)之指示(P2)。 (b.2) 若批拉尼真空計 PG-2(e)之指示與空白試驗時幾乎相同，則開啟C1，在實施氣體分析之期間，將捕集於中間氣體捕集管 (d)之氣體排出。若有不可忽視之壓力差， 則關閉旋塞 C

30、4、 C5及 C7後，開啟 C3並實施 (2)(a.3)以下之操作，加算之。 (3) 計算：依下式算出試樣中之氫含量。 100KW)PP()PP(%)H2211=氫 式中， P1：試樣分析時， (2)(a.3)之油流體壓力計讀數 (mm) p2： 試樣分析時， (2)(b.1)之油流體壓力計讀數 (mm) 1P ：空白試驗時， (2)(a.3)之油流體壓力計讀數 (mm) 2P ：空白試驗時， (2)(b.1)之油流體壓力計讀數 (mm) KH：不使用儲氣槽時之換算係數 (g/mm oil)(12)(13)(14) W：試樣秤取量 (g) 註 (11) 批拉尼真空計 PG-2(e)之指示總是不

31、與試樣投入前相同時，開啟旋塞 C6，使氣體在儲氣槽 (i)膨脹，接連實施氣體捕集後，測定壓力。此時，使用HK(使用儲氣槽時之換算係數 )，以替代 KH。 (12) KH之值會依測定部容積而不同，故因修改裝置以致容積有變化時，須重新求得 KH。 19 CNS 14894, G 2281 (13) KH值會依氣體捕集泵運轉狀態而不同，故須將泵之加熱電流經常保持於一定，冷却水溫度亦須保持於一定。 (14) KH值會因氣體溫度而不同，故須使用與實際分析時相同溫度所求得之 KH。 (4) 換算係數 KH或HK 之求法：自油流體壓力計讀數 (mm)求之。 (a) 使用常壓氣體吸量管之方法。 (a.1) 塞

32、盲栓於爐管連接用球面接頭，或連接不放入 石墨坩堝並密封之爐管，參照第 5.1.3 節之步驟使泵類、批拉尼真空計操作，實施裝置內排氣。 (a.2) 使用吸量管連接管 (圖 10-c)，將常壓氣體吸量管 (圖 10-a)A 端連接於標準氣體 (氬 )供應源，開啟旋塞 C12、 C13及 C14，自 A 端和緩地通入標準氣體，以取代吸量管內空氣。停 止標準氣體之供應，依序關閉旋塞 C12、 C13、 C14，惟須注意使量取於吸量管內之標準氣體壓力等於大氣壓，並注意不得使旋 塞之潤滑脂溢出於計量部。測定此時之大氣壓 Po (mmHg) (kPa)及氣體吸量管附近之室溫 t( )。 (a.3) 拆下空氣

33、氣體導入用補助裝置 (圖 9-g)，然後使用吸量管連接管 (圖 10-b)連接常壓氣體吸量管 (圖 10-a)A 端。關 閉 C3及 C5後，開啟 C1及 C2，將 C2與 C12間之空氣排出。 (a.4) 批拉尼真空計 PG-2(9-e)之指示成為一定時，關閉旋塞 C1，開啟C3及 C5。然後，依序關閉 C6、 C7、 C4後開啟 C12，將氣體吸量管計量部 (a+b)(圖 10-a)內之標準氣體導入捕集。批拉尼真空計 PG-3(圖 9-j)及油流體壓力計 (圖 (9-l)之讀數成為一定後，關閉C3並讀取油流體壓力計指示 (p)。 (a.5) 依序開啟旋塞 C4、 C3以排出標準氣體，再開啟

34、 C6實施分析系統內排氣。關閉 C4後開啟 C13，將氣體吸量管計量部 (c+d)(圖 10-a)內之標準氣體導入捕集。批拉尼真空計 PG-3(圖 9-j)及油流體壓力計 (圖 9-l)之讀數成為一定時，關閉 C3並讀取油流體壓力計指示 (p)。 (a.6) 依下式算出換算係數 KH或HK 。 5oHoH10233.3)t273(p)ba(VP)t273(RpM)ba(VPK+=+= 5oHoH10233.3)t273(p)dc(VP)t273(RpM)dc(VPK+=+=式中， KH：不使用儲氣槽時之換算係數 (g/mm oil) HK ：使用儲氣槽時之換算係數 (g/mm oil) Po：

35、大氣壓 (mm Hg) (kPa) V(a+b)：氣體吸量管計量部 (a+b)內之容積 (mL)約 20 CNS 14894, G 2281 0.2mL V(c+d)：氣體吸量管計量部 (c+d)內之容積 (mL)約2.0mL MH：氫之分子量 (2.016) P：不使用儲氣槽時之油流體壓力計讀數 (mm) p：使用儲氣槽時之油流體壓力計讀數 (mm) R：氣體常數 6.236104mL mm Hg (kPa)/ mol t：室溫 ( ) (a.7) 依序開啟旋塞 C3、 C4以排出標準氣體。關閉 C2，開啟氣體吸量管 (圖 10-a)之 C12、 C13及 C14使內部為大氣壓後，自裝置拆下

36、氣體吸量管及吸量管連接管 (圖 10-b)。 (a.8) 反覆實施 (a.2) (a.7)之操作，若自 3 次測定求得之 KH及HK 一致至 3 位數值，則求平均值。不一致時， 反覆實施測定至一致。 (a.9) 測定完了後，再將空氣氣體導入用補助裝置 (圖 9-g)連接。關閉旋塞 C3、 C5及 C10，開啟 C11以使 U 形管為等壓後，開啟 C2及 C1實施排氣。排氣完了後關閉 C2及 C11。 圖 10 常壓氣體吸量管 (例 ) 單位： mm (b) 吸量管連接管 (之一 ) A 端 a+b 0.2mL B 端 C12C13C14共通推拔 磨砂接合)(3012共通推拔 磨砂接合)(301

37、2共通推拔 磨砂接合)(3012(c) 吸量管連接管 (之二 ) c+d 2mL 約220 約80 約70 (a) 常壓氣體吸量管 磨砂接合共通推拔)3012( 21 CNS 14894, G 2281 (b) 使用減壓氣體吸量管時 (b.1) 依 (4)(a.1)之規定。 (b.2) 使用吸量管連接管 (圖 10-c)，將減壓氣體吸量管 (圖 11)之 B 端連接於標準氣體 (氬 )供應源，開啟旋塞 C15、 C16、 C17及 C18，自 B端和緩地通入標準氣體，以取代氣體吸量管內 空氣。停止標準氣體之供應，依序關閉 C18、 C17。 (b.3) 拆下空氣氣體導入用補助裝置 (圖 9-g

38、)，然後連接減壓氣體吸量管 (圖 11-b)A 端，再插入旋轉式汞流體壓力計 (圖 11-a)於吸量管之流體壓力計安裝口。 (b-4) 將旋轉式汞流體壓力計 (圖 11-a)順時鐘方向旋轉約 90 度，使成為左水平位置，關閉旋塞 C3及 C5後開啟 C1及 C2，以排出 C2與 C15間空氣。 (b.5) 批拉尼真空計 PG-2(圖 9-e)指示成為一定時，將旋轉式汞流體壓力計 (圖 11-a)反時鐘方向旋轉約 90 度，使成為正位置，關閉旋塞 C1及 C2。邊看旋轉式汞流體壓力計之指示，邊緩慢開啟 C17，使氣體吸量管計量部 (e+f)(圖 11-b)內之標準氣體一部分擴散於C2與 C17之

39、間。成為適當壓力後關閉 C17，以旋轉式汞流體壓力計測定標準氣體壓力 (Po)。 (b.6) 關閉旋塞 C15及 C16後，開啟 C1及 C2，將 C2與 C15間及流體壓力計內之標準氣體排出。關閉 C1，開啟 C3及 C5。然後，關閉C6、 C7及 C4後開啟 C15，將氣體吸量管計量部 (a+b)內之標準氣體導入捕集。批拉尼真空計 PG-3(圖 9-j)及油流體壓力計 (圖9-l)之讀數成為一定時，關閉 C3讀取油壓力計讀數 (p)。 (b.7) 依序開啟旋塞 C4、 C3以排出標準氣體，再開啟 C6實施分析系統內排氣。關閉 C4後開啟 C16，將氣體吸量管計量部 (c+d)內之標準氣體導

40、入捕集。批拉尼真空計 (PG-3)(圖 9-j)及油流體壓力計(圖 9-l)之讀數成為一定時，關閉 C3讀取油流體壓力計讀數 (p)。 (b.8) 依下式算出換算係數 KH或HK 。 5oHoH10233.3)t273(p)ba(VP)t273(RpM)ba(VPK+=+= 5oHoH10233.3)t273(p)dc(VP)t273(RpM)dc(VPK+=+=式中， KH：不使用儲氣槽時之換算係數 (g/mm oil) HK：使用儲氣槽時之換算係數 (g/mm oil) Po：旋轉式汞流體壓力計讀數 (mm Hg) (kPa) V(a+b)：氣體吸量管計量部 (a+b)內容積 (mL)約

41、4mL V(c+d)：氣體吸量管計量部 (c+d)內容積 (mL)約 25mL MH：氫分子量 (2.016) 22 CNS 14894, G 2281 P：不使用儲氣槽時之油流體壓力計讀數 (mm) p：使用儲氣槽時之油流體壓力計讀數 (mm) R：氣體常數 6.236104mL mm Hg(kPa)/ mol t：室溫 ( ) (b.9) 依 (4)(a.7) (a.9)之規定 (15)。 註 (15) 重現測定時，將氣體吸量管計量部 (e+f)內之標準氣體，每次放出少量使用。不需如常壓法，每次封入標準氣體於氣體吸量管。 圖 11 具有流體壓力計之減壓氣體吸量管 (例 ) 單位： mm 5

42、.2 真空加熱鈀滲透法 (圖 12) 5.2.1 方法概要：於真空中將試樣加 熱，將氫與其他氣體一起抽出，以加熱之鈀管 (i)僅使氫氣滲透後，收集於一定容積中，測定其壓力。 5.2.2 材料及試藥 (1) 石英綿 (a) 組合圖 (b) 減壓氣體吸量管 B 端共通推拔磨砂接合)(3012)(3012有側溝磨砂接合 流體壓力計安裝口 a+b 4mLc+d 25mL共通推拔磨砂接合 )(3012C15C16C17C18C17C16C15C18A 端約310 74 74 48 48 20 旋轉式汞形管流體壓力計減壓氣體吸量管 23 CNS 14894, G 2281 (2) 高真空用潤滑脂 5.2.

43、3 預備操作 (1) 抽出管之準備 (a) 放入少量石英綿於透明石英抽出管 (d)之底部後，使用高真空潤滑脂將其裝設於水冷磨砂接合部，並密封之。 (b) 調節試樣加熱用管狀電熱爐 (e)位置，使抽出管 (d)之前端位於電熱爐 (e)之略中央，並固定之。 (2) 裝置之排氣 (a) 關閉所有旋塞，使油旋轉泵及 C6，和緩地開啟 C5實施裝置內排氣。注意不致於使馬克勞真空計之汞發生飛散之情形下，再和緩地開啟(b) 以批拉尼真空計 No.2(r)10-1mm Hg (13.3Pa)以下，則使排氣用汞擴散泵泵 (f)及氫氣捕集用汞噴射泵(c) 通電流於鈀管加熱用電熱爐(d) 通電流於管狀電熱爐 (e)

44、，將抽出管(e) 以此狀態實施裝置之脫氣(f) 脫氣終了後關閉 C6及 C8註 (16) 以批拉尼真空計 N10-3mm Hg(0.133 Pa)圖 12 真空加熱鈀滲透法氫定量裝置(p)運轉。然後開啟旋塞 C1、 C2、 C3、 C4(k)C8及 C11。 測定裝置內真空度，若排氣至真空度達到(h)、氣體抽出用汞噴射(g)運轉。 (j)，將鈀管 (i)加熱於約 700。 (d)加熱於氣體抽出溫度。 (16)。 。 o.2(r)測定真空度，並實施脫氣至其指示值為以下。 (例 ) l 24 CNS 14894, G 2281 圖 12 之說明 C1 C15： 玻璃旋塞 j： 鈀管加熱用電熱爐 a

45、： 試樣導入口 k： 馬克勞真空計 b： 試樣導入旋塞 l： 儲氣槽 c： 試樣投下用圓筒形線圈 (solenoid coil) m： 裝置校正用氣體吸量管 d： 透明石英抽出管 n： 汞 U 形管流體壓力計 e： 試樣加熱用管狀電熱爐 o： 標準氫氣容器 f： 氣體抽出用汞噴射泵 p： 油旋轉泵 g： 氫氣捕集用汞噴射泵 q： 批拉尼真空計 No.1 h： 排氣用汞擴散泵 r： 批拉尼真空計 No.2 i： 鈀管 5.2.4 定量操作：完成預備操作後，繼續依下列步驟實施定量操作。 (1) 空白試驗：不放入試 樣於抽出管 (d)，捕集抽出氣體一定時間，以實施空白試驗。其操作，參照 (2)以下之

46、步驟。 (2) 試樣之分析 (a) 旋轉旋塞 C6，將空氣導入試樣導入旋塞 (b)內。 (b) 拆下試樣導入口 (a)之帽套，邊通電流於 試樣投下用圓筒形線圈 (c)，邊將試樣放入試樣導入旋塞 (b)內。 (c) 切斷圓筒形線圈 (c)電流。 (d) 蓋上帽套後關閉旋塞 C5，旋轉 C6並實施試樣導入旋塞 (b)內空氣之排氣。 (e) 關閉旋塞 C6，使試樣導入旋塞 (b)向下。 (f) 開啟旋塞 C5，實施排氣至批拉尼真空計 No.1(q)之指示為 10-3mm Hg(0.133Pa)以下。 (g) 關閉旋塞 C2及 C4，使抽出氣體中之氫滲透鈀管並被捕集於氫氣捕集部分。 (h) 通電流於圓

47、筒形線圈 (c)，使試樣落下於抽出管 (d)內。 (i) 以馬克勞真空計 (k)測定每隔一定時間之氫壓力。其操作步驟如下。 關閉旋塞 C5，自 C9和緩地導入空氣於馬克勞真空計內，以將汞推上至一定標線，讀取此時之側管汞柱高度。完成測定後，以關閉 C5之狀態開啟 C8，使汞下降後關閉 C8。 (j) 在每一測定時間，自測定壓力減去同一時間之空白試驗壓力，將直到其值幾乎不再變化之點作為抽出終點。 (k) 分析終了後，依序開啟旋塞 C5、 C4、 C2，實施裝置內排氣。 (l) 批拉尼真空計 No.1(q)及 No.2(r)之指示為 10-3mm Hg(0.133Pa)以下時，依 (2)(a) (k

48、)之操作，實施下一個試樣之分析。 25 CNS 14894, G 2281 (3) 計算：依下式算出試樣中之氫含量。 氫 (%)=)t273(WV)PP(003233.011+式中， P1：試樣分析時之捕集氫氣壓力 mm Hg (kPa) 1P ：空白試驗時之捕集氫氣壓力 mm Hg (kPa) t：室溫 ( ) W：試樣秤取量 (g) V：氫氣捕集部分容積 (mL) (4) 氫氣捕集部分容積之測定方法 (a) 依第 5.2.3 節之預備操作使裝置為操作狀態。惟不實施抽出管加熱，而將 C1關閉。 (b) 關閉旋塞 C4，以馬克勞真空計，每隔一定時 間測定氫捕集部分壓力，作為空白試驗值。 (c)

49、 開啟旋塞 C4、 C12、 C13及 C14，實施排氣至批拉尼真空計 No.2(r)之指示為 10-3mm Hg (0.133Pa)以下。 (d) 關閉旋塞 C12極小心稍開啟旋塞 C15，自標準氫氣容器 (o)採取適當量之標準氫氣於裝置校正用氣體吸量管 (m)內。以汞 U 形管流體壓力計(n)讀取此時之壓力，關閉 C13。 (e) 關閉旋塞 C4，立即開啟 C12，與空白試樣同樣操作，測定所捕集氫氣之壓力。 (f) 自每一測定時間所捕集氫氣之壓力減去同一時間之空白試驗值，將其值不再變化之點作為測定終點。 )PP(VPV22oo= 式中， Po：採取於氣體吸量管之標準氫氣壓力 (mm Hg) (kPa) Vo：氣體吸量管容積 (mL) P2：所捕集之氫氣壓力 (mm Hg) (kPa) 2P ：空白試驗時之氣體壓力 (mm Hg) (kPa) (g) 在