中華人民共和國國家標準——高純氦氣

GB／T 4844.3—1995

代替GB 4844～4845—84

國家技術監督局1995-12-20批準 1996-08-01實施

1 主題內容與適用范圍
本標準規定了高純氦氣產品的技術要求、檢驗方法、檢驗規則以及產品的包裝、標志、貯存與運輸等。
本標準適用于以深冷法自天然氣、空氣或工廠弛放氣中提取的瓶裝高純度氣態氦。主要用于標準混合氣的制備、低溫超導、科學研究、色譜分析載氣等。
分子式：He。
相對分子質量：4.00260(按1991年國際相對原子質量)。
2 引用標準
GB／T 4844.1 工業氦氣
GB 4844.2 純氦
GB／T 5832.1 氣體中微量水分的測定 電解法
GB／T 8984 氣體中一氧化碳、二氧化碳和甲烷的測定 氣相色譜法
GB／T 5274 氣體分析校準用混合氣體的制備稱量法
GB／T 10627 氣體分析 標準混合氣的制備 靜態容積法
GB／T 10628 氣體分析 標準混合氣組成的測定 比較法
3 技術要求
高純氦氣產品的質量應符合下表要求。表中的“純度”、“含量”均為體積分數(V／V)。
項 目 優等品 一等品 合格品
氦氣純度，10-2 ≥99.9996 99.9993 99.999
氖含最，lO-6 ≤ 1 2 4
氫含量，10-6 ≤ O.1 0.5 1
氧(氬)含量，10-6 ≤ 0.5 1 1
氮含量，10-6 ≤ 1 1 2
一氧化碳含量，1O-6≤ O.1 0.2 0.5
二氧化碳含量，10-6 ≤ 0.2 O.2 0.5
甲烷含量，10-6 ≤ 0.1 0.2 O.5
水分含量，10-6 ≤ 1 2 3
4 檢驗方法
4.1 氦氣純度
氦氣純度以體積分數表示，按式(1)計算：
Φ=100-(Φ1+Φ2+Φ3+Φ4+Φ5+Φ6+Φ7+Φ8)×10-4……………(1)
式巾：Φ—氦氣純度，10-2(V／V)；
Φ1—氖含量(體積分數)，10-6V／V)；
Φ2— 氫含量(體積分數)．1O-6(v／v)；
Φ3--氧(氬)含量(體積分數)，1O-6(v／v)；
Φ4—氮含量(體積分數)，10-6(V／V)．
Φ5—一氧化碳含量(體積分數)。10-6(V／V)；
Φ6—二氧化碳含量(體積分數)，10-6(V／V)；
Φ7—甲烷含量(體積分數)，10-6(V／V)；
Φ8—水分含量(體積分數)，10-6(V／V)。
4.2 氖、氫、氧(氬)、氮含量的測定
4.2.1 方法提要
采用變溫濃縮技術，熱導色譜法測定。該法將被測組分在液氮溫度下的吸附柱上定量吸附，然后于室溫(水浴)下定量脫附，使樣品中微量被測組分預先提濃，經色譜柱分離后，用熱導池檢測器進行檢測。
4.2.2 儀器
本標準采用帶有預濃縮系統的實驗室色譜儀，色譜流程圖1。儀器的其他條件如穩壓電源、測量橋路等與一般色譜儀相同，記錄儀量程為O～1mV，檢測器為四臂鎢絲熱導池，S值大于1000。
4.2.3 測定條件
a.載氣：高純氦，符合本標準要求，流量40～60mL/min。
b. 濃縮柱：長約40～1250px，內徑約4mm，內裝粒度為0.25～0.40mm的601或TDX-01型碳分子篩3～4g。
c.色譜柱：長約3m，內徑約4mm，內裝約1m長的5A分子篩(粒度：0.25～0.40mm)和約2m長的椰殼
活性碳(粒度：0.25～0.40mm)。該柱經活化處理后，對各待測組分間的分離度(R)應大于1。
d. 吸附溫度：-196oC(液氮溫度)。脫附溫度：室溫(水浴)。
4.2.4 準備工作
4.2.4.1 將濃縮柱、色譜柱通干燥氣體(濃縮柱禁止用氧氣)加溫活化處理。
4.2.4.2 將所有活塞仔細涂好活塞油，檢查色譜系統無泄漏。
4.2.4.3 開啟載氣，調節流量至40～60mL，吹洗色譜系統約2h，接通儀器電源，待儀器工作穩定。
4.2.4.4 轉動活塞，關閉濃縮柱，套上液氮浴，5min后，取下液氮浴，套上室溫水浴，記錄儀上無色譜峰出現為正常。
4.2.4.5 轉動活塞，令載氣通過濃縮柱，在小心防止空氣倒吸的情況下，濃縮載氣5min，測定色譜系統空白值，應附合4.2.3條a的要求。
4.2.5 操作步驟
4.2.5.1 取樣
將待測樣氣瓶經針型減壓閥及金屬管道與儀器緊密連接，開啟螺旋夾、瓶閥、針型閥，以至少3次升降壓的方法用樣氣充分置換閥體及管道，使所取樣品具有代表性。
4.2.5.2 濃縮
轉動活塞6、ll、12，切斷通往濃縮柱的載氣，同時將樣氣以不高于1000mL／min的流量通過濃縮柱，吹洗3～5min后，關閉活塞12，將濃縮柱套上液氮浴，開通活塞12，樣氣流經鼓泡器15，由濕式流量計計量后放空。
濃縮操作應始終保持在鼓泡器10鼓泡的情況下進行。樣氣的濃縮體積由儀器的檢測限和待洲組分的含量選定。
4.2.5.3 解吸
濃縮完畢后，關閉活塞ll，取下液氮浴，待20～50S后，放去吸附的氦，關閉活塞12，再將濃縮柱套上水浴，旋轉活塞11、12、6，令載氣通過濃縮柱，而后進入色譜柱。
讀取濃縮體積(V1)。記錄備待測組分的色譜流出曲線。測量色譜峰面積(A1)。
4.2.5.4 標定
將標準混合氣瓶經針型閥、金屬管道與儀器連接，開啟瓶閥、針型閥，在用標準氣體以至少3次升降壓的方法充分置換，取得代表樣后，切換六通閥(F)進樣。記錄并測量各組分色譜峰面積(A2)
標準混合氣以氦氣為底氣，按GB／T 5274或GB／T 10627或GB／T 10628規定配制。其中，各組分的含量約為待測組分含量的K倍(K為濃縮體積V1與六通閥量管體積V2的比值)。
當標準混合氣中各組分的含量與待測組分含量相近時，用與樣品氣同樣的方法，經濃縮后進樣標定。
4.2.6 結果處理
4.2.6.1 各待測組分含量按式(2)計算:
式中：Φi —樣品氣中待測組分i的含量(體積分數)，10-6(v／v)；
Φs—標準氣中組分i的含量(體積分數)，10-6(V／V)；
V1—樣品氣濃縮體積，mL；
V2—標準氣的進樣體積或濃縮體積，mL；
A1--樣品氣中組分i的峰面積，mm2；
A2--標準氣中組分i的峰面積，mm2；
i—代表組分氖、氫、氧(氬)、氮。
4.2.6.2 以兩次平行測定的算術平均值為測定結果，平行測定的相對偏差不大于10％。
4.3 一氧化碳、二氧化碳、甲烷含量的測定
4.3.1 方法提要
氦氣中痕量一氧化碳、二氧化碳和甲烷含量采用變溫濃縮技術、轉化色譜法測定。該法將待測組分經濃縮柱預先提濃，經色譜柱分離后，再將一氧化碳、二氧化碳轉化為甲烷，由氫火焰離子化檢測器進行檢測。
4.3.2 儀器
本標準采用帶有預濃縮系統、鎳觸媒轉化系統及氫火焰離子化檢測器的氣相色譜儀。該儀器對甲烷的檢測限(體積分數)不低于0.5×10-6(V／V)。儀器的其他條件按GB／T 8984規定，色譜流程見圖2。

4.3.3 測定條件
a. 濃縮柱：長約750px，內徑約4mm的U形柱，內裝粒度為0.25～0.40mm的變色硅膠約3～4g。
b. 色譜柱、轉化柱、載氣、燃氣、助燃氣等按GB／T 8984規定。
c. 儀器的操作條件可視待測組分濃度和濃縮體積選定。
d. 濃縮吸附溫度：液氮溫度。脫附溫度：沸水溫度。
4.3.4 準備工作
4.3.4.1 將濃縮柱及色譜柱在約180℃下通干燥氣活化處理3～4h。
4.3.4.2 將所有活塞仔細涂好活塞油，檢查系統無泄漏。
4.3.4.3 開啟載氣、燃氣及助燃氣至所需流速。
4.3.4.4 打開儀器電源，選擇儀器靈敏度至儀器工作穩定。
4.3.5 作步驟
4.3.5.1 將濃縮柱套上沸水浴，使濃縮柱中的吸附組分脫附完全，取下水浴。
4.3.5.2 樣品氣的測定操作步驟，按4.2.5條規定。其中濃縮裝置各部分的對應關系見圖1、圖2。
4.3.6 結果處理
結果處理按4.2.6條規定．其中i分別代表待測組分一氧化碳、二氧化碳、甲烷。
4.4 水分含量的測定
按GB 5832.1規定進行測定。
5 檢驗規則
5.1 高純氦產品由生產廠質量監督檢驗部門按本標準規定進行檢驗，保證出廠產品符合本標準要求。
5.2 高純氦氣產品應逐瓶進行檢驗，當檢驗結果有任何一項指標不符合本標準要求時，則該瓶產品不合格。
5.3 用戶有權按本標準規定進行檢查驗收。可以逐瓶檢驗，也可以按GB 4844.2第5.2條規定，按批量隨機抽樣進行檢驗。當批量抽樣檢驗結果有任何一項指標不合格時，則應重新自該批產品中加倍抽樣再行檢驗，若仍有一項不合格時，則該批產品不合格。
5.4 當供需雙方對產品質量發生異議時，由雙方協商，或共同檢查驗收，或提交仲裁。
6 包裝、標志、貯存和運輸
6.1 高純氦氣產品的包裝、標志、貯存和運輸應符合GB 4844.1第6章的規定。
6.2 氣瓶上應有《高純氦氣》字樣。