高纯氦气国家标准

中华人民共和国国家标准——高纯氦气

GB／T 4844.3—1995

代替GB 4844～4845—84

国家技术监督局1995-12-20批准 1996-08-01实施
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40～1250px，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750px，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。