Приложение А (рекомендуемое). Методика термического анализа для идентификационного контроля материалов

Приложение А
(рекомендуемое)

Методика термического анализа для идентификационного контроля материалов

А.1 Общие положения

А.1.1 Настоящая методика основывается на требованиях [1].

А.1.2 Идентификационный контроль материалов, применяемых при изготовлении образцов испытуемой конструкции, проводят в соответствии с 6.9. Идентификационный контроль материалов проводят методом термического анализа (далее - ТА), устанавливая значения параметров следующих характеристик их реакции на тепловое воздействие:

а) потери массы;

б) скорости потери массы;

в) экзо- и эндотермических эффектов;

г) температур возможного воспламенения и самовоспламенения.

А.1.3 Значения параметров характеристик, перечисленных в А.1.1, реакции материалов на тепловое воздействие используют для идентификации и контроля качества материалов на конкретных объектах, а также для принятия решения о возможности замены материалов в конструкции, класс пожарной опасности которой был установлен в соответствии с требованиями настоящего стандарта.

Разрешение на указанную замену материалов должно быть основано на заключении испытательной лаборатории, установившей класс пожарной опасности конструкции, в которой предполагают заменить один или несколько используемых для ее изготовления материалов.

А.1.4 Идентификационный контроль материалов проводят путем испытаний образцов, выполненных из отобранных в соответствии с 6.9 проб материалов при изготовлении образцов испытуемой конструкции, с учетом данных по их идентификации на стадии производства и поставки, приведенным в акте, составленном в соответствии с 6.11.

ГАРАНТ:

По-видимому, в тексте предыдущего абзаца допущена опечатка. Вместо "6.11" имеется в виду "6.10"

А.2 Аппаратура для выполнения ТА

А.2.1 Для выполнения ТА следует использовать приборы, обеспечивающие возможность получения в динамическом режиме значений параметров характеристик, перечисленных в А.1.1, реакции образцов идентифицируемого материала на тепловое воздействие по термогравиметрическим (далее - ТГ) зависимостям, дифференциальным термогравиметрическим (далее - ДТГ) зависимостям, а также по дифференциально-термическим (далее - ДТА) зависимостям.

А.2.2 Для выполнения ТА рекомендуется использовать приборы модульного или совмещенного типов, а также другие приборы, отвечающие следующим требованиям:

- интервал температур нагрева образцов - не менее чем от 25°С до 1000°С;

- интервал скорости нагревания образца - от 5°С до 20°С в минуту;

- точность измерения температур в диапазоне от 50°С до 1000°С не менее 3%;

- точность измерения разности температур образца и эталона не менее 0,2°С;

- возможность подачи в реакционную зону (тигельное пространство) воздуха с расходом, рекомендуемым инструкцией по использованию данного типа прибора и тиглей;

- точность измерения массы образца должна быть не менее 1,5%.

А.3 Подготовка к проведению испытаний образцов идентифицируемого материала

А.3.1 Для идентификационного контроля отбирают не менее пяти проб материала объемом не менее 1 каждая:

- не менее чем из трех проб изготавливают образцы для выполнения ТА;

- не менее двух проб оставляют на контрольное хранение.

А.3.2 Отобранные в соответствии с А.3.1 пробы материалов подвергают визуальному осмотру и фиксируют следующие особенности структуры и внешнего вида идентифицируемого материала:

- агрегатного состояния;

- цвета;

- макроструктуры - однородности, слоистости (с указанием числа слоев), наличия включений, в том числе волокнистых компонентов.

А.3.3 Из проб однородных материалов для выполнения ТА готовят монолитные образцы.

Из проб неоднородных материалов готовят не менее трех усредненных образцов путем измельчения не менее трех проб до порошкообразного состояния и тщательного перемешивания.

А.3.4 Массу и размеры образцов определяют с учетом технических требований инструкции по эксплуатации используемого для выполнения ТА прибора.

А.3.5 Для материалов с потерей массы образца в процессе выполнения ТА 10% и более массу образца рекомендуется принимать близкой к максимально возможной для используемого прибора.

А.4 Проведение испытаний образцов

А.4.1 Рекомендуемые условия выполнения ТА:

- начальная температура в реакционной зоне (тигельном пространстве) от 25°С до 30°С;

- конечная температура в реакционной зоне (тигельном пространстве) должна быть (750  5)°С или равняться температуре, соответствующей окончанию всех контролируемых при выполнении ТА явлений (см. раздел А.5);

- скорость нагревания среды в реакционной зоне (тигельном пространстве) должна быть (20 0,6)°С/мин;

- газовая среда - проточный воздух.

Для уточнения значений параметров при выполнении ТА могут быть применены другие специально подобранные скорости подачи воздуха, нагрева реакционной зоны (тигельного пространства) образца и другие условия проведения испытаний.

А.4.2 При изменении в процессе выполнения ТА массы образца идентифицируемого материала на 10% и более следует обеспечить такие условия выполнения ТА, чтобы изменение значений регистрируемых параметров было не более 5%.

А.4.3 Для получения значений регистрируемых при выполнении ТА параметров проводят испытания не менее двух образцов материала. В этом случае значение параметра определяют как среднеарифметическое значение. В случае отличия значения хотя бы одного из измеренных значений параметра (см. раздел А.5) более чем на 5%, проводят третье испытание и вычисляют среднеквадратичное отклонение.

Независимо от числа испытанных образцов для оценки параметров экзотермического эффекта принимают его максимальное значение, а для температуры воспламенения или самовоспламенения - их минимальные значения.

А.5 Обработка результатов испытаний

А.5.1 Для определения по требованиям настоящего раздела ТА зависимостей и значений параметров контролируемых в соответствии с А1.1 характеристик образцов идентифицируемых материалов применяют соответствующие используемому прибору прикладные программы или графические методы обработки результатов испытаний.

А.5.2 Потерю массы идентифицируемого материала [см. А.1.1, перечисление а)] характеризуют фиксированными на ТГ-зависимостях значениями потери образцом относительной массы , %, , %), число которых должно быть не менее пяти, и соответствующими им значениями температур °С - °С.

ГАРАНТ:

По-видимому, в тексте предыдущего абзаца допущена опечатка. Имеется в виду А.1.2, перечисление а)

При этом первое значение потери образцом относительной массы , %, следует принимать равным 0,5%, фиксируя соответствующую ему температуру , °С, а конечное , %, - следует определять при температуре, соответствующей окончанию всех контролируемых при ТА явлений, но не ниже 750°С. Остальные значения фиксированной потери образцом относительной массы определяют по достаточно характерным точкам на ТГ-зависимости, например, 5%, 10%, 50%, 96%.

А.5.3 Потерю массы идентифицируемого материала [см. А.1.1, перечисление а)] рекомендуется также характеризовать потерей относительной массы , %, при фиксированных значениях температуры , °С, по достаточно характерным точкам на ТГ-зависимости, аналогично выделяя на ней не менее пяти характерных точек, например 350°С, 400°С, 420°С, 550°С, 670°С.

ГАРАНТ:

По-видимому, в тексте предыдущего абзаца допущена опечатка. Имеется в виду А.1.2, перечисление а)

А.5.4 Параметр скорости потери массы идентифицируемого материала [см. А.1.1, перечисление б)] характеризуют величиной А, % в минуту:

ГАРАНТ:

По-видимому, в тексте предыдущего абзаца допущена опечатка. Имеется в виду А.1.2, перечисление б)

, (A.1)

где m - относительная масса образца материала, %;

t - время, мин;

V - скорость нагрева образца, °С в минуту;

Т - температура образца, °С.

По ДТГ-зависимости определяют значения локальных максимумов скорости потери массы образцом идентифицируемого материала , %/мин, и соответствующие им температуры °С.

Примеры определения значений потери относительной массы образца по ТГ-зависимости и определения значений скорости потери относительной массы образца по ДТГ-зависимости приведены на рисунках А.1 и А.2 соответственно.

А.5.5 Параметры экзо- и эндотермических эффектов идентифицируемого материала [см. А.1.1, перечисление в)] определяют по ДТА-зависимостям результатов испытания их образцов (см. рисунок А.3) и характеризуются величиной , °С/мг, вычисляемой по формуле

ГАРАНТ:

По-видимому, в тексте предыдущего абзаца допущена опечатка. Имеется в виду А.1.2, перечисление в)

, (A.2)

где - температура образца, °С;

- температура эталона, °С;

m - исходная масса образца, мг.

По формуле А.2 рассчитывают значения локальных максимумов экзо- или эндотермических эффектов - , °С/мг, а по ДТА-зависимости определяют соответствующие им температуры , °С.

По ДТА-зависимости определяются значения относительного выделения или поглощения тепла , , в области температур, прилегающих к температурам , где i - порядковый номер локального максимума экзо- или эндотермического эффекта.

Значения относительного выделения или поглощения тепла определяют как площадь под ДТА-кривой между двумя соседними точками ее пересечения с осью абсцисс (см. рисунок А.3).

А.5.6 Температуру возможного воспламенения [см. А.1.1, перечисление г)] определяют по ДТА-зависимости (см. рисунок А.3) как температуру, соответствующую температуре первого экзотермического максимума .

ГАРАНТ:

По-видимому, в тексте предыдущего абзаца допущена опечатка. Имеется в виду А.1.2, перечисление г)

Температуру возможного самовоспламенения определяют по ДТА-зависимости (см. рисунок А.3) как температуру, соответствующую температуре второго экзотермического максимума .

А.5.7 Усредненные величины значений контролируемых параметров рассчитывают в соответствии с А.4.3.

А.6 Протокол идентификационного контроля материала

А.6.1 Протокол идентификационного контроля материала методом термического анализа должен содержать:

- наименование организации, проводившей испытание;

- наименование заказчика;

- полное наименование материала, его идентификационные данные на стадии изготовления и поставки с указанием соответствующей нормативно-технической документации (стандарта, технических условий, паспорта экспериментальной партии или других документов, удостоверяющих основные свойства и назначение материала и т.п.), сведения об изготовлении образцов, данные о технической документации на конструкцию, для изготовления которой применяют идентифицируемый материал;

- дату поступления образцов на испытания;

- дату и условия проведения испытаний;

- наименование нормативного документа, в соответствии с которым проведены испытания;

- тип аппаратуры для выполнения ТА;

- результаты визуального осмотра проб материала;

- условия и особенности проведения испытаний;

- результаты определения ТА-зависимостей (см. А.6.2) и значений контролируемых параметров (см. А.6.3);

- срок действия протокола.

А.6.2 Рекомендуемое представление ТА-зависимостей в протоколе идентификационного контроля материала приведено на рисунке А.4.

А.6.3 Пример рекомендуемого представления значений контролируемых при испытаниях параметров приведен в таблицах А.1 - А.3.

Таблица А.1 - Рекомендуемое представление значений потери массы идентифицируемого материала

Потеря массы в зависимости от температуры
Фиксированные значения относительной потери массы, Дельта m ,%, ф при температурах T и Т , град С нтр m	Дельта m ф	0,5	5	10	50	85
	Т m	325* ---- 5,0	375* ---- 4,8	400* ---- 2,2	420 --- 3,7	455 --- 6,4
Фиксированные значения температуры Т , град С, с ф относительной потерей массы Дельта m ,% T	Т ф	100	200	300	400	500
	Дельта m Т	0,05	0,1	0,4	10,4	95
Конечная относительная масса образца m , %, при к температуре окончания испытаний Т , град С к	m к	3,4 ------ 0,16
	Т к	800
* В числителе приведены средние значения параметра, в знаменателе - характеристика рассеяния значений по А.4.3.

Таблица А.2 - Рекомендуемое представление значений скорости потери массы идентифицируемого материала

Скорость потери массы
Максимумы скорости потери относительной массы А , mi %/мин	А m1	А m2
	37,5 ----- 1,2	-
Температуры максимумов скорости потери относительной массы T , град С Аmi	Т Аm1	T Am2
	400 ----- 5,2	-

Таблица А.3 - Рекомендуемое представление значений экзо- и эндотермических эффектов идентифицируемого материала

Экзо- и эндотермические эффекты
Максимумы экзо- и эндотермических эффектов J , град С/мг mi	J m1	J m2	J m3
	4,9 ---- 0,22	-1,6 ----- 0,08	4,5 ---- 0,18
Температуры T , град С, jmi соответствующие максимумам экзо- и эндотермических эффектов	Т jm1	T jm2	Т jm3
	350 --- 6,4	410 --- 4,4	510 --- 4,7
Относительное тепловыделение или поглощение тепла Дельта Н , i град С*мин/мг, в области темпера- тур, прилегающих к температуре Т jmi	21,8 ----- 1,05	-6,3 ----- 0,25	24,6 ---- 1,04
Температура возможного воспламенения T , град С jm1	350 --- 6,4
Температура возможного самовоспламенения T , град С jm3	510 --- 4,7

А.7 Требования безопасности при проведении испытаний

А.7.1 Помещение, в котором эксплуатируется установка и рабочее место оператора, должно соответствовать требованиям ГОСТ 12.1.019, ГОСТ 12.1.005 и [3].