高纯氦气国家标准

 
 

1  主题内容与适用范围
    本标准规定了高纯氦气产品的技术要求、检验方法、检验规则以及产品的包装、标志、贮存与运输等。
    本标准适用于以深冷法自天然气、空气或工厂弛放气中提取的瓶装高纯度气态氦。主要用于标准混合气的制备、低温超导、科学研究、色谱分析载气等。
    分子式：He。
    相对分子质量：4.00260(按1991年国际相对原子质量)。
2  引用标准
    GB／T 4844.1  工业氦气
    GB 4844.2     纯氦
    GB／T 5832.1  气体中微量水分的测定  电解法
    GB／T 8984    气体中一氧化碳、二氧化碳和甲烷的测定  气相色谱法
    GB／T 5274    气体分析校准用混合气体的制备称量法
    GB／T 10627   气体分析  标准混合气的制备  静态容积法
    GB／T 10628   气体分析  标准混合气组成的测定  比较法
3  技术要求
高纯氦气产品的质量应符合下表要求。表中的“纯度”、“含量”均为体积分数(V／V)。
 项    目                 优等品         一等品     合格品
 氦气纯度，10-2        ≥99.9996        99.9993     99.999
 氖含最，lO-6          ≤ 1                 2          4
 氢含量，10-6          ≤ O.1              0.5         1
 氧(氩)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  检验方法
4.1  氦气纯度
     氦气纯度以体积分数表示，按式(1)计算：
       Φ=100-(Φ1+Φ2+Φ3+Φ4+Φ5+Φ6+Φ7+Φ8)×10-4……………(1)
式巾：Φ—氦气纯度，10-2(V／V)；
            Φ1—氖含量(体积分数)，10-6V／V)；
            Φ2— 氢含量(体积分数)．1O-6(v／v)；
            Φ3--氧(氩)含量(体积分数)，1O-6(v／v)；
            Φ4—氮含量(体积分数)，10-6(V／V)．
            Φ5—一氧化碳含量(体积分数)。10-6(V／V)；
            Φ6—二氧化碳含量(体积分数)，10-6(V／V)；
            Φ7—甲烷含量(体积分数)，10-6(V／V)；
            Φ8—水分含量(体积分数)，10-6(V／V)。
4.2  氖、氢、氧(氩)、氮含量的测定
4.2.1  方法提要
    采用变温浓缩技术，热导色谱法测定。该法将被测组分在液氮温度下的吸附柱上定量吸附，然后于室温(水浴)下定量脱附，使样品中微量被测组分预先提浓，经色谱柱分离后，用热导池检测器进行检测。
4.2.2  仪器
本标准采用带有预浓缩系统的实验室色谱仪，色谱流程图1。仪器的其他条件如稳压电源、测量桥路等与一般色谱仪相同，记录仪量程为O～1mV，检测器为四臂钨丝热导池，S值大于1000。
4.2.3  测定条件
        a.载气：高纯氦，符合本标准要求，流量40～60mL/min。
     b. 浓缩柱：长约40～50cm，内径约4mm，内装粒度为0.25～0.40mm的601或TDX-01型碳分子筛3～4g。
       c.色谱柱：长约3m，内径约4mm，内装约1m长的5A分子筛(粒度：0.25～0.40mm)和约2m长的椰壳
活性碳(粒度：0.25～0.40mm)。该柱经活化处理后，对各待测组分间的分离度(R)应大于1。
        d. 吸附温度：-196oC(液氮温度)。脱附温度：室温(水浴)。
4.2.4  准备工作
4.2.4.1  将浓缩柱、色谱柱通干燥气体(浓缩柱禁止用氧气)加温活化处理。
4.2.4.2  将所有活塞仔细涂好活塞油，检查色谱系统无泄漏。
4.2.4.3  开启载气，调节流量至40～60mL，吹洗色谱系统约2h，接通仪器电源，待仪器工作稳定。
4.2.4.4  转动活塞，关闭浓缩柱，套上液氮浴，5min后，取下液氮浴，套上室温水浴，记录仪上无色谱峰出现为正常。
4.2.4.5  转动活塞，令载气通过浓缩柱，在小心防止空气倒吸的情况下，浓缩载气5min，测定色谱系统空白值，应附合4.2.3条a的要求。
4.2.5  操作步骤
4.2.5.1  取样
    将待测样气瓶经针型减压阀及金属管道与仪器紧密连接，开启螺旋夹、瓶阀、针型阀，以至少3次升降压的方法用样气充分置换阀体及管道，使所取样品具有代表性。
4.2.5.2  浓缩
    转动活塞6、ll、12，切断通往浓缩柱的载气，同时将样气以不高于1000mL／min的流量通过浓缩柱，吹洗3～5min后，关闭活塞12，将浓缩柱套上液氮浴，开通活塞12，样气流经鼓泡器15，由湿式流量计计量后放空。
    浓缩操作应始终保持在鼓泡器10鼓泡的情况下进行。样气的浓缩体积由仪器的检测限和待洲组分的含量选定。
4.2.5.3  解吸
    浓缩完毕后，关闭活塞ll，取下液氮浴，待20～50S后，放去吸附的氦，关闭活塞12，再将浓缩柱套上水浴，旋转活塞11、12、6，令载气通过浓缩柱，而后进入色谱柱。
    读取浓缩体积(V1)。记录备待测组分的色谱流出曲线。测量色谱峰面积(A1)。
4.2.5.4  标定
    将标准混合气瓶经针型阀、金属管道与仪器连接，开启瓶阀、针型阀，在用标准气体以至少3次升降压的方法充分置换，取得代表样后，切换六通阀(F)进样。记录并测量各组分色谱峰面积(A2)
    标准混合气以氦气为底气，按GB／T 5274或GB／T 10627或GB／T 10628规定配制。其中，各组分的含量约为待测组分含量的K倍(K为浓缩体积V1与六通阀量管体积V2的比值)。
    当标准混合气中各组分的含量与待测组分含量相近时，用与样品气同样的方法，经浓缩后进样标定。
4.2.6  结果处理
4.2.6.1  各待测组分含量按式(2)计算:
 式中：Φi —样品气中待测组分i的含量(体积分数)，10-6(v／v)；
          Φs—标准气中组分i的含量(体积分数)，10-6(V／V)；
          V1—样品气浓缩体积，mL；
          V2—标准气的进样体积或浓缩体积，mL；
          A1--样品气中组分i的峰面积，mm2；
       A2--标准气中组分i的峰面积，mm2；
          i—代表组分氖、氢、氧(氩)、氮。
4.2.6.2  以两次平行测定的算术平均值为测定结果，平行测定的相对偏差不大于10％。
4.3  一氧化碳、二氧化碳、甲烷含量的测定
4.3.1  方法提要
    氦气中痕量一氧化碳、二氧化碳和甲烷含量采用变温浓缩技术、转化色谱法测定。该法将待测组分经浓缩柱预先提浓，经色谱柱分离后，再将一氧化碳、二氧化碳转化为甲烷，由氢火焰离子化检测器进行检测。
4.3.2  仪器
本标准采用带有预浓缩系统、镍触媒转化系统及氢火焰离子化检测器的气相色谱仪。该仪器对甲烷的检测限(体积分数)不低于0.5×10-6(V／V)。仪器的其他条件按GB／T 8984规定，色谱流程见图2。
  
4.3.3  测定条件
    a. 浓缩柱：长约30cm，内径约4mm的U形柱，内装粒度为0.25～0.40mm的变色硅胶约3～4g。
b. 色谱柱、转化柱、载气、燃气、助燃气等按GB／T 8984规定。
    c. 仪器的操作条件可视待测组分浓度和浓缩体积选定。
    d. 浓缩吸附温度：液氮温度。脱附温度：沸水温度。
4.3.4  准备工作
4.3.4.1  将浓缩柱及色谱柱在约180℃下通干燥气活化处理3～4h。
4.3.4.2  将所有活塞仔细涂好活塞油，检查系统无泄漏。
4.3.4.3  开启载气、燃气及助燃气至所需流速。
4.3.4.4  打开仪器电源，选择仪器灵敏度至仪器工作稳定。
4.3.5  作步骤
4.3.5.1  将浓缩柱套上沸水浴，使浓缩柱中的吸附组分脱附完全，取下水浴。
4.3.5.2  样品气的测定操作步骤，按4.2.5条规定。其中浓缩装置各部分的对应关系见图1、图2。
4.3.6  结果处理
    结果处理按4.2.6条规定．其中i分别代表待测组分一氧化碳、二氧化碳、甲烷。
4.4  水分含量的测定
    按GB 5832.1规定进行测定。
5  检验规则
5.1  高纯氦产品由生产厂质量监督检验部门按本标准规定进行检验，保证出厂产品符合本标准要求。
5.2  高纯氦气产品应逐瓶进行检验，当检验结果有任何一项指标不符合本标准要求时，则该瓶产品不合格。
5.3  用户有权按本标准规定进行检查验收。可以逐瓶检验，也可以按GB 4844.2第5.2条规定，按批量随机抽样进行检验。当批量抽样检验结果有任何一项指标不合格时，则应重新自该批产品中加倍抽样再行检验，若仍有一项不合格时，则该批产品不合格。
5.4  当供需双方对产品质量发生异议时，由双方协商，或共同检查验收，或提交仲裁。
6  包装、标志、贮存和运输
6.1  高纯氦气产品的包装、标志、贮存和运输应符合GB 4844.1第6章的规定。
6.2  气瓶上应有《高纯氦气》字样。

谱源气体专业供应工业氦气、高纯氦气、超纯氦气、液氦、气球氦气，相关产品技术标准
 

产品规格和技术指标

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容器规格	容器尺寸(cm)	平均毛重(kg)	阀门/螺纹出口	充装量
40L	22×140	51	PX-32或QF-2 螺纹G5/8	14.5MPa/5.8Nm3/1kg
DOT50L	24×150	62	CGA580	20MPa/10Nm3/1.8kg

成分		气球氦气 工业氦气	高纯氦气	超纯氦气	单位
氦气	≥	99%	99.999%	99.9999%	%V
氖气	≤	-	4	-	ppmv
氢气	≤	-	1	0.5	ppmv
氧气	≤	2000	1	-	ppmv
氮气	≤	8000	2	0.5	ppmv
一氧化碳	≤	-	0.5	0.1	ppmv
二氧化碳	≤	-	0.5	0.1	ppmv
甲烷	≤	-	0.5	0.1	ppmv
水份	≤	-	3	0.2	ppmv

产品说明

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氦气的应用

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氦气基本性质

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