石灰活性度检测仪校准规范(T-CSTM 00902—2023).pdf

ICS 17.020 CCS A 61 团 体 标 准 T/CSTM 009022023 石灰活性度检测仪校准规范 Calibration specification for lime reactivity analyzer 2023-03-17 发布 2023-06-17 实施 中关村材料试验技术联盟 发布 T/CSTM 00902-2023 I 目 次 前言.II 1 范围.1 2 规范性引用文件.1 3 术语和定义.1 4 概述.1 5 计量特性.1 6 校准条件.2 7 校准项目及校准方法.2 8 不确定度来源分析.5 9 校准结果表达.5 10 复校时间间隔.6 附录 A（资料性）测量不确定度评定示例.7 附录 B（资料性）校准原始记录格式.11 附录 C（资料性）校准证书内页格式.13 附录 D（资料性）起草单位和主要起草人.14 T/CSTM 00902-2023 II 前 言 本文件参照GB/T 1.1-2020标准化工作导则 第1部分：标准化文件的结构和起草规则的规定起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由中国材料与试验标准化委员会基础与共性技术标准化领域委员会（CSTM/FC00）提出。本文件由中国材料与试验标准化委员会基础与共性技术标准化领域委员会（CSTM/FC00）归口。T/CSTM 00902-2023 1 石灰活性度检测仪校准规范 1 范围 本文件规定了基于滴定法原理的石灰活性度检测仪的术语和定义、原理、计量特性、校准条件、校准项目和校准方法、不确定度来源分析、校准结果表达和复校时间间隔。本文件适用于石灰活性度检测仪主要计量特性的校准。2 规范性引用文件 下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。JJF 1071-2010 国家计量校准规范编写规则 YB/T 105 冶金石灰物理检验方法 3 术语和定义 YB/T 105 界定的术语和定义适用于本文件。3.1 活性度 reactivity 石灰水化的反应速度，以 10min 消耗 4mol/L 盐酸的毫升数表示石灰的活性度。来源：YB/T 105-2014，3 4 原理 石灰活性度检测仪（以下简称仪器）是自动盐酸滴定法测量石灰活性度的设备，主要由液量标定系统、pH 电极标定系统及数据处理系统组成。其原理是水中加入石灰后发生消化反应生成氢氧化钙溶液，从加入石灰开始至试验结束，同时滴加一定浓度的盐酸，盐酸和氢氧化钙发生中和反应，始终保持中和反应过程中的等量点，仪器自动记录到第 10 min 时消耗的盐酸体积。仪器运行时石灰的化学反应分别见反应式（1）和（2）：22)(OHCaOHCaO.（1）OHCaClHClOHCa22222)(.（2）5 计量特性 仪器的计量特性见表 1。T/CSTM 00902-2023 2 表 1 计量特性要求 校准项目 计量特性 温度示值误差/不超过1.0 pH 示值误差 不超过0.3 pH 测量重复性 0.1 容量误差/mL 5 仪器滴定示值误差/%5 仪器滴定重复性/%3 注：由于校准工作只给出测量结果，不判断合格与否，以上计量特性仅供参考。6 校准条件 6.1 环境条件 6.1.1 环境温度：（1525）。6.1.2 相对湿度：80%。6.1.3 电源电压及频率：电压（22022）V，频率（501）Hz。6.1.4 仪器应置于稳定的试验台，避免阳光直射，周围无腐蚀性气体、强电场或强磁场干扰。6.2 标准物质及其他设备 6.2.1 有证标准物质 校准中宜采用国家有证标准物质，技术要求见表 2。表 2 校准用标准物质 标准物质 测量范围 技术要求 HCl 容量分析标准物质 0.1 molL-1 相对扩展不确定度不大于 0.5%（k=2）NaOH 容量分析标准物质 0.1 molL-1 相对扩展不确定度不大于 0.5%（k=2）pH 溶液标准物质 412 扩展不确定度不大于 0.02（k=2）6.2.2 温度计：测量范围（550），分度值不大于 0.1，应检定合格且在有效期内。6.2.3 电子天平：最大称量不低于 1000g，分度值不大于 0.01 g，应检定合格且在有效期内。6.2.4 分度吸量管、恒温装置，应检定合格且在有效期内。7 校准项目和校准方法 7.1 校准前检查 仪器外表面（装置）应整洁光滑、平整，标识、印字完全清晰。各部件配套齐全且能正常工作，无影响正常测量功能的缺陷。T/CSTM 00902-2023 3 在 6.1 校准环境下仪器开机稳定或满足说明书规定的其他要求，仪器各项自检正常。7.2 温度示值误差 将配套恒温装置的温度设置为 40，温度恒定 5 min 后，用温度计测量 5 次，计算平均值，按公式（3）计算示值误差。sttt.(3)式中：t温度示值误差，单位为；t5 次温度测量的平均值，单位为；st温度设定值，单位为。7.3 pH 示值误差 选择（23）种 pH 溶液标准物质（至少 1 种 pH 值大于 7），将标准物质置于恒温装置中 20恒温。仪器调整至正常工作状态后，测量 pH 标准物质的 pH 值，每种标准物质重复测量 3 次，计算平均值，按公式（4）计算 pH 示值误差。取pH 最大绝对值作为此项目的校准结果。spHpHpH .(4)式中：pHpH 示值误差；pH 3 次 pH 溶液标准物质的测量平均值；标准物质的 pH 标准值。7.4 pH 测量重复性 选择 1 种 pH 溶液标准物质或者纯水，重复测量 7 次，按公式（5）计算测量重复性。1)pHpH(12insni.(5)式中：spH 测量重复性；pH 7 次 pH 溶液标准物质或者纯水的测量平均值；ipH单次 pH 溶液标准物质或者纯水的测量值；测量次数，n=7。7.5 容量误差 7.5.1 滴定系统用适当洗涤剂（如重铬酸钾洗液、酒精或乙醚等）洗净，并用纯水冲洗数次。取一只与spHnT/CSTM 00902-2023 4 室温接近的洁净有盖的称量杯，用天平称量，记录天平读数m0。7.5.2 设定仪器滴定体积分别为 100mL、300mL 和 500mL，启动仪器将纯水（水温与室温相差不大于 2）滴入称量杯，盖上盖后用天平称量，记录天平读数mi,。按公式（6）计算称得纯水的表观质量m。0mmmi.(6)式中：m 纯水表观质量，单位为 g；im 纯水和有盖称量杯质量，单位为 g；0m 有盖称量杯质量，单位为 g。7.5.3 测量纯水的温度t，当滴定管材质为钠钙玻璃（体胀系数取 2510-6-1，空气密度 0.0012g/cm3）时，根据表 3 查得水温对滴定管容量校准的影响系数K（t）；当滴定管材质为硼硅玻璃（体胀系数取1010-6-1，空气密度 0.0012g/cm3）时，根据表 4 查得水温对滴定管容量校准的影响系数K（t）。7.5.4 按公式（7）计算滴定管在标准温度 20的容量误差V。取V最大绝对值作为此项目的校准结果。)(tKmVVc.(7)式中：V20时容量误差，单位为 mL；cV设定的容量体积，单位为 mL；)(tK水温对滴定管容量校准的影响系数，单位为 mL/g。表 3 钠钙玻璃材质滴定管衡量法常用温度K（t）值表 t/0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 18 1.00251 1.00252 1.00254 1.00255 1.00257 1.00258 1.00260 1.00262 1.00263 1.00265 19 1.00267 1.00268 1.00270 1.00272 1.00274 1.00276 1.00277 1.00279 1.00281 1.00283 20 1.00285 1.00287 1.00289 1.00291 1.00292 1.00294 1.00296 1.00298 1.00300 1.00302 21 1.00304 1.00306 1.00308 1.00310 1.00312 1.00314 1.00315 1.00317 1.00319 1.00321 22 1.00323 1.00325 1.00327 1.00329 1.00331 1.00333 1.00335 1.00337 1.00339 1.00341 表 4 硼硅玻璃材质滴定管衡量法常用温度K（t）值表 t/0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 18 1.00247 1.00249 1.00251 1.00253 1.00254 1.00256 1.00258 1.00260 1.00262 1.00264 19 1.00266 1.00267 1.00269 1.00271 1.00273 1.00275 1.00277 1.00279 1.00281 1.00283 20 1.00285 1.00286 1.00288 1.00290 1.00292 1.00294 1.00296 1.00298 1.00300 1.00303 21 1.00305 1.00307 1.00309 1.00311 1.00313 1.00315 1.00317 1.00319 1.00322 1.00324 22 1.00327 1.00329 1.00331 1.00333 1.00335 1.00337 1.00339 1.00341 1.00343 1.00346 7.6 仪器滴定示值误差及重复性 7.6.1 用分度吸量管移取 100 mL 浓度为 0.1 molL-1的 NaOH 滴定溶液于 2000 mL 的纯水中，溶液的总体积不超过反应杯容量的 2/3，设置搅拌速度控制在 250r/min300r/min。T/CSTM 00902-2023 5 7.6.2 启动仪器滴定系统，用 0.1 mol L-1的 HCl 滴定溶液标准物质滴定反应杯中的 NaOH 溶液，滴定10 min 时得到 HCl 的消耗体积HCl-iV，已知 NaOH 溶液的总体NaOH-iV，按公式（8）计算得到 NaOH 滴定溶液的测量值c。NaOH-iHCl-iHClVVcc.(8)式中：cNaOH 滴定溶液的测量值，单位为 molL-1；cHCL HCl 滴定溶液标准值，单位为 molL-1；NaOH-iV NaOH 滴定溶液的取样体积，单位为 mL；HCl-iV HCl 滴定溶液的消耗体积，单位为 mL。7.6.3 重复测量 3 次，计算 NaOH 滴定溶液测量平均值c，按公式（9）计算仪器滴定示值误差c，按公式（10）计算仪器滴定重复性sR-D。可选用其他浓度的酸碱滴定溶液或取样体积。%100sscccc.(9)%100-minmaxD-Rcccs.(10)式中：DRs仪器滴定重复性，单位为%；cNaOH 滴定溶液的 3 次测量平均值，单位为 molL-1；sc NaOH 滴定溶液的标准值，单位为 molL-1；c仪器滴定示值误差，单位为%；mincNaOH 滴定溶液最小测量值，单位为 molL-1；maxcNaOH 滴定溶液最大测量值，单位为 molL-1。8 不确定度来源分析 pH 示值误差的不确定度来源主要由测量重复性和标准物质引入，容量示值误差的不确定度来源主要由质量测量重复性、电子天平及温度的波动等引入。测量不确定度评定示例见附录 A，其中不确定度来源包括但不限于附录 A 所列因素。9 校准结果表达 9.1 校准原始记录需注明本文件号，校准时的环境条件、计量器具、仪器条件参数、各项校准原始数据等，见附录 B。9.2 校准证书或校准报告上应给出校准结果及测量结果不确定度，见附录 C。9.3 现场校准应注明“现场校准”。9.4 校准证书或校准报告上的内容参照 JJF 1071-2010 中 5.12 的规定，应包括标题“校准证书”、实验室名称和地址、校准日期及报告日期、校准的地点、校准环境的描述、报告签发人等。10 复校时间间隔 T/CSTM 00902-2023 6 复校时间由实验室自定，建议不超过 1 年。在此期间，如果仪器经过大修、移动及其他需要校准时，应重新校准。T/CSTM 00902-2023 7 附录 A（资料性）测量不确定度评定示例 A.1 概述 A.1.1 环境条件：温度（1025），相对湿度80%。A.1.2 计量标准和其他设备：pH 溶液标准物质、棒式温度计、电子天平等。A.1.3 测量方法：按本标准 7.3 和 7.5 分别进行 pH 示值误差校准和容量误差校准。A.1.4 校准对象：智能石灰活性测试仪。A.1.5 评定结果使用：在符合上述条件下的测量结果，一般可直接使用本不确定度评定结果。A.2 测量不确定度评定 A.2.1 pH 示值误差不确定度评定 A.2.1.1 测量模型 石灰活性度检测仪 pH 示值误差测量模型见公式（4）。A.2.1.2 不确定度传播率 由于pH和spH彼此不相关，则 pH 示值误差的不确定度计算见公式（A.1）2s222212c)pH()pH()pH(ucucu.（A.1）式中灵敏系数为：1pHpH1c，1-pHpHs2c A.2.1.3 不确定度计算公式 不确定度计算公式（A.1）可转化为（A.2）：2s2cpH(pH(pH）（uuu.（A.2）式中：）（pHcu、）（pHu、）spH(u分别为 pH 示值误差的合成标准不确定度以及 pH 测量平均值、测量点的标准值输入量引入的标准不确定度。A.2.1.4 不确定度评定 A.2.1.4.1 不确定度来源分析 不确定度来源主要由测量重复性、标准物质、仪器分辨力及温度波动性等组成，其中仪器分辨力影响远小于重复性，可忽略不计；由于 pH 溶液标准物质置于恒温装置中，温度波动较小且波动对 pH 影响甚微，因此温度波动性引入的不确定度可以忽略。A.2.1.4.2 测量重复性引入的不确定度 重复测量 pH 标准物质 10 次，测量结果分别为 6.86、6.86、6.86、6.86、6.85、6.86、6.89、6.86、6.85、6.88，平均值 6.86，用贝塞尔公式计算单次测量的实验标准偏差 s=0.0088。在实际校准中一般测量 3 次，则 3 次测量重复性引入的不确定度计算按公式（A.3）：T/CSTM 00902-2023 8 0051.030088.03pH(su）.（A.3）A.2.1.4.3 pH 标准物质的不确定度 pH 标准物质的扩展不确定度 U=0.01，包含因子k=2，则计算见公式（A.4）：005.0201.02pH(sUu）.（A.4）A.2.1.4.4 合成标准不确定度 合成标准不确定度计算见公式（A.5）：2s2cpH(pH(pH）（uuu=0.0073.（A.5）A.2.1.2.5 扩展不确定度 取包含因子k=2，则扩展不确定度计算见公式（A.6）：02.0015.0pHc）（ukU.（A.6）A.2.2 容量误差不确定度评定 A.2.2.1 测量模型 容量示值误差的测量模型见公式（7）。A.2.2.2 不确定度传播率 由于 m 和 K（t）彼此不相关，Vc为常数，则容量示值误差不确定度计算见公式（A.7）：2222212c)()()(）tKucmucVu.（A.7）式中灵敏系数计算见公式（A.8）：）tKmVc(1，mtKVc)(2.（A.8）A.2.2.3 不确定度计算 不确定度计算公式（A.7）可转化为（A.9）：2222c)()()()tKummutKVu（.（A.9）式中，）（Vuc、）（mu、）)(tKu分别为容量误差的合成标准不确定度以及纯水质量、水温对容量的影响系数输入量引入的标准不确定度。A.2.2.4 不确定度评定 A.2.2.4.1 不确定度来源分析 不确定度来源包括称量重复性、电子天平校准、砝码密度、水密度、容器体胀系数、空气密度、水温测量等，其中砝码密度、水密度、容器体胀系数、空气密度、水温测量带来的影响由水温对滴定管的影响系数表示，因此合成标准不确定度主要由称量重复性、电子天平校准及K（t）的波动引入。A.2.2.4.2 质量重复性引入的不确定度 T/CSTM 00902-2023 9 100mL 测量点的纯水重复测量 10 次，称重结果分别为：100.12、100.27、100.01、100.44、100.32、100.70、100.26、100.54、100.34、100.09，单位为 g，平均值 100.31 g，由贝塞尔公式计算单次测量的实验标准偏差为 0.22 g。校准时测量 1 次即可，因此质量重复性的标准不确定度为：22.0)(1mug。A.2.2.4.3 电子天平示值误差引入的不确定度 电子天平在 100g 左右称量点的最大允许误差 0.01g，服从均匀分布，称量 2 次，计算见公式（A.10）：g0082.0301.0301.0)(222）（）（mu.（A.10）因此质量引起的标准不确定度计算见公式（A.11）：22.00082.022.0)()()(222221mumumug.（A.11）A.2.2.4.4 输入量 K（t）引入的不确定度 A.2.2.4.4.1 温度计读数引入的不确定度 水温 20.4，K（t）取值 1.00292cm3/g，温度计的最小分度值 0.1，K（t）取值的最大差值为0.00003mL/g,取半宽度为 0.000015 mL/g，按均匀分布，则计算见公式（A.12）：g/mL1087.03000015.05-1tk）（u.（A.12）A.2.2.4.4.2 水温变化引入的不确定度 校准过程中，水温会随着室温变化有一些波动，由于测量时间比较短，水温变化一般不大于 0.2，K（t）取值最大差值为 0.00006mL/g,取半宽度为 0.00003mL/g，按均匀分度，则计算见公式（A.13）：g/mL107.1300003.05-2tk）（u.（A.13）因此输入量K（t）引入的不确定度计算见公式（A.14）：g/mL109.1)(5-22tK21tK）（）（uutKu.（A.14）A.2.2.5 不确定度分量汇总 容量示值误差的不确定度分量汇总见表 A.1。表 A.1 不确定度分量汇总 不确定度分量 不确定度来源 标准不确定度u ic uci u(m)质量引入的不确定度 0.22g-1.00292 mL/g 0.22062mL u(K(t)温度对容量的影响系数引入的不确定度 1.910-5mL/g 100.31g 0.00191mL A.2.2.6 合成标准不确定度 由公式（A.4）计算合成标准不确定度计算见公式（A.15）：T/CSTM 00902-2023 10 mL22.000191.022062.0)()()()222222ctKummutKVu（.（A.15）A.2.2.7 扩展不确定度 取包含因子k=2，则 100 mL 容量示值误差的扩展不确定度计算见公式（A.16）：mL44.0)(VukUc.（A.16）T/CSTM 00902-2023 11 附录 B（资料性）石灰活性度检测仪校准原始记录格式 石灰活性度检测仪校准原始记录包含但不限于以下信息：本标准号 送检单位 校准日期 仪器型号/规格 出厂编号 设备编号 校准地点 温度 湿度%RH 计量标准 计量器具/标准物质 编号/型号 不确定度/准确度/最大允许误差 有效期至 溯源单位/生产厂家 一、外观检查 二、温度示值误差 设定温度/测量值/平均值/误差/三、pH 示值误差 标准物质 pH 标准值 pH 测量值 平均值 示值误差 不确定度 四、pH 测量重复性 标准物质 pH 测量值 平均值 重复性 T/CSTM 00902-2023 12 五、容量误差 水温 K（t）标称/mL 测量值/g V20实测体积/mL 容量误差/mL 不确定度 六、仪器滴定重复性 HCl 浓度 molL-1 NaOH标准值molL-1 NaOH 体积/mL HCl 滴定体积/mL NaOH测量值molL-1 NaOH 平均值molL-1 示值误差%重复性%T/CSTM 00902-2023 13 附录 C（资料性）校准证书内页格式 推荐校准证书内页格式见表C.1。表 C.1 校准证书内页格式 1 外观检查 2 校准条件 3 温度示值误差 4 pH 示值误差 5 pH 测量重复性 6 容量误差 7 仪器滴定示值误差及重复性 T/CSTM 00902-2023 14 附录 D（资料性）起草单位和主要起草人 本文件起草单位：钢研纳克检测技术股份有限公司、中国计量科学研究院、安卓科创（北京）科技有限公司、柳州钢铁股份有限公司、南京钢铁股份有限公司、中新钢铁集团有限公司、承德钒钛检验检测中心、天柱钢铁集团有限公司、首钢京唐钢铁联合有限责任公司。本文件主要起草人：毕经亮、任玲玲、陈广乐、李黠、汤兰兰、卓文铿、张国伟、张丽红、常相征、李硕、朱林茂、王倩。