GB/T 9973-2025 相关标准英文版PDF
| 标准号码 | 价格美元 | 第2步(购买) | 交付天数 | 标准名称 |
| GB/T 9973-2025 | 245 | GB/T 9973-2025 | 3秒自动 | 炭素材料透气度试验方法 |
| GB/T 9973-2006 | 189 | GB/T 9973-2006 | [PDF]天数 <=3 | 炭素材料透气度试验方法 |
| GB/T 9973-1988 | 279 | GB/T 9973-1988 | [PDF]天数 <=3 | 炭素材料透气度试验方法 |
| 基本信息 | |
|---|---|
| 标准编号 | GB/T 9973-2025 (GB/T9973-2025) |
| 中文名称 | 炭素材料透气度试验方法 |
| 英文名称 | Test methods for permeability of carbon materials |
| 行业 | 国家标准 (推荐) |
| 中标分类 | Q50 |
| 国际标准分类 | 29.050 |
| 字数估计 | 14,145 |
| 发布日期 | 2025-08-29 |
| 实施日期 | 2026-03-01 |
| 旧标准 (被替代) | GB/T 9973-2006 |
| 发布机构 | 国家市场监督管理总局、国家标准化管理委员会 |
GB/T 9973-2025: 炭素材料透气度试验方法
ICS 29.050
CCSQ50
中华人民共和国国家标准
代替GB/T 9973-2006
炭素材料透气度试验方法
2025-08-29发布
2026-03-01实施
国 家 市 场 监 督 管 理 总 局
国 家 标 准 化 管 理 委 员 会 发 布
前言
本文件按照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。
本文件代替GB/T 9973-2006《炭素材料透气度试验方法》,与GB/T 9973-2006相比,除结构调
整和编辑性改动外,主要技术内容变化如下:
a) 更改了范围(见第1章,2006年版的第1章);
b) 增加了术语和定义(见第3章);
c) 增加了原理(见第4章);
d) 增加了仪器和设备(见5.1、6.1);
e) 更改了取样与制样(见5.2,2006年版的第4章);
f) 更改了试验步骤(见5.3,2006年版的第5章),
g) 增加了试验方法二(外接气源法)(见第6章);
h) 更改了试验报告(见第8章,2006年版的第8章)。
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。
本文件由中国钢铁工业协会提出。
本文件由全国钢标准化技术委员会(SAC/TC183)归口。
本文件起草单位:吉林炭素有限公司、贵阳铝镁设计研究院有限公司、湖南智强科技有限公司、方大
炭素新材料科技股份有限公司、成都方大炭炭复合材料股份有限公司、冶金工业信息标准研究院、吉蒙
炭素有限责任公司。
本文件主要起草人:冯喜明、赵世贵、贾文涛、邓超、胡创、张利勤、崔凌威、王晓远、姚禄广、孙继云、
贺炎、殷朝霞、杨波、张松威、李星佐、高勃、朱刚、王成华。
本文件及其所代替文件的历次版本发布情况为:
---1988年首次发布为GB/T 9973-1988,2006年第一次修订;
---本次为第二次修订。
炭素材料透气度试验方法
1 范围
本文件描述了炭素材料透气度的试验方法。
本文件适用于室温下炭素材料透气度的测定,也适用于高炉耐火材料透气度的测定。
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。
GB/T 8170 数值修约规则与极限数值的表示和判定
GB/T 8718 炭素材料术语
3 术语和定义
GB/T 8718界定的以及下列术语和定义适用于本文件。
3.1
透气度 permeability
在一定温度一定压力差下,气体通过炭素材料难易程度的特征值。
注:透气度是一项按照测定方向(气体流动方向)而变化的性能。
4 原理
具有一定压力的气体在层流条件下通过试样,测定试样两端在不同流量下的压差,根据测定的数值
和试样的形状尺寸计算试样的透气度。
层流条件即气流流线相互平行的流动,通常设定试体的成型方向或使用方向为流向。
已知在给定时间内通过试样的气体体积,则透气度用式(1)计算:
t =K×
h ×
(p1-p2)×
(p1+p2)
2p
(1)
式中:
V ---通过试样的气体体积,单位为立方米(m3);
t ---该体积的气体通过试样的时间,单位为秒(s);
K---试样的透气度,单位为平方米(m2);
η ---试验温度下气体的动力黏度,单位为帕斯卡秒(Pa·s);
A---试样的横截面积,单位为平方米(m2);
h ---试样高度,单位为米(m);
p---气体的绝对压力,单位为帕斯卡(Pa);
p1---气体进入试样端的绝对压力,单位为帕斯卡(Pa);
p2---气体逸出试样端的绝对压力,单位为帕斯卡(Pa)。
注1:式(1)符合达西(Darcy)定律,由哈根-泊肃叶(HagenPoiseuile)定律导出,定律见附录A。
注2:由于p是测定气体体积时的压力,因此,在正压下测定时p=p1,在负压下测定时p=p2。
式(1)可重新排列为:
K=
t ×η×
A ×
p1-p2×
2p
p1+p2
(2)
将相应的单位带入式(2):
m3
·Pa·s·m
m2
·1
Pa
·Pa
Pa
由上导出透气度的单位是平方米(m2)。
如果式(1)中h用cm,A 用cm2,V 用cm3 为单位(其他单位不变),所得出的透气度单位为平方厘
米(cm2)。由于不准许使用复合前缀,常用的单位通常是m2,10-8cm2=10-12m2=1μm2。
产品标准中常用的mDa,透气度的单位也可用μm2,1μm 2=1013mDa。
5 试验方法一(水置换法)
5.1 仪器和设备
5.1.1 水置换法试验装置
5.1.1.1 水置换法试验装置示意图
水置换法试验装置示意图见图1。
标引序号说明:
1---高位水箱;
2---微量调节阀;
3---水气置换容器;
4---试样夹持器;
5---U形压力计;
6---气源。
图1 水置换法试验装置示意图
5.1.1.2 高位水箱
可升降水箱或可调节水位高度,有进水口、溢流口和连接口(与水气置换容器连接),连接口有微量
调节阀。
5.1.1.3 微量调节阀
公称通径DN1.5~DN3,旋钮控制水流速度。
5.1.1.4 水气置换容器
圆柱形容器,顶部留有进水口(与水箱连接)和出气孔(与试样夹持器连接),进水口要深入容器底
部,带液位计或有液位刻度标尺,底部留有放水口。
5.1.1.5 试样夹持器
由试样筒、柔性密封套、盖板和底座组成,见图2。
标引序号说明:
1---盖板;
2---柔性密封套;
3---试体;
4---底座;
5---接水气置换容器;
6---接U形压力计;
7---接气源。
图2 试样夹持器示意图
5.1.1.6 U形压力计
量程不小于±6000Pa,精度10Pa。
5.1.1.7 气源
压缩在高压气瓶中化学性质稳定的气体(惰性气体),如氮气、氩气等。
5.1.2 干燥箱
室温~200℃,带有自动控温和鼓风装置,温度能控制在(110±5)℃。
5.1.3 游标卡尺
测量范围0mm~200mm,精度0.02mm。
5.1.4 计时器
可连续计时30min以上,分度值不大于0.2s。
5.1.5 大气压力计
大气压示值精度1hPa,温度示值精度1℃。
5.1.6 空白试体
透气度为零的试体,例如金属钢试体。
5.2 取样与制样
5.2.1 试样尺寸与取样
试样为直径50mm±0.5mm、高50mm±0.5mm的圆柱体,每批次产品随机抽取两个试样,取样
时去掉制品疏松、粗糙的表层。
5.2.2 制样
试样加工时试样的轴线对其端面的垂直度和试样两端面之间的平行度偏差均应在0.5mm 以
内,记录试样的制取方向与产品的压力向的关系,并在试验报告中说明。
5.2.3 试样干燥
加工好的试样在(110±5)℃的干燥箱(5.1.2)中烘干2h±10min,放置在干燥器中冷却至室温。
5.3 试验步骤
5.3.1 测量试样的直径d 和高度h:直径d 的测量是沿试样轴向(中心点)测量6次,测量位置为上、
中、下3点,每点测量1次后,按轴线旋转试体90°再测量1次,取平均值;高度h的测量是按试样端部圆
周不同部位测量3次,每次旋转60°,取平均值。
5.3.2 检查测试系统气密性,进行空白实验:将空白试体装入试样夹持器中,将盖板、试样筒和底座用
螺栓紧固。向衬在试样筒内的柔性密封套充入气源,以密封试样侧面。充气压力的大小视柔性密封套
的性质而定,一般约需在0.15MPa~0.30MPa之间。向高位水箱注水,打开微量调节阀,观察U形压
力计,将压差Δp调至9.8×103Pa(1000mmH2O),如果在30min内水位没有变化,则认为测量系统
是密闭的。
5.3.3 空白试验结束后关闭气源,关闭微量调节阀,从试样夹持器中取出标准试体。再将试样装入试
样夹持器的试样筒中,拧紧盖板、试样筒和底座的紧固螺栓。
5.3.4 再次向衬在试样筒内的柔性密封套充入气源密封试样侧面。
5.3.5 保证水箱内的水位不变,打开高位水箱的微量调节阀调节流速,给水气置换容器注水,直至U形
压力计的压力稳定。
5.3.6 压力稳定后开始计时,同时记录U形压力计连接试样夹持器端口读数U1 和U形压力计开放端
口的读数即U2,计算压差Δp,记录水位上升60mm(约500mL)的所需时间即为t。如果水位上升很
慢,记录30min的水气置换容器的液面变化,读取大气压值即p2,并记录室温,在附录B查得相对应的
空气动力黏度η和水蒸气校正系数α。
5.3.7 调整水箱高度或水箱中的水位高度,继续测试每个试样在不同压差的透气度3次,取3次测试的
平均值。
5.4 试验数据处理
5.4.1 通过试样的气体体积按式(3)计算:
V=
πd21(h2-h1)
4 ×10
-3 (3)
式中:
V ---通过试样的气体体积,单位为毫升(mL);
d1---水气置换容器的内直径,单位为毫米(mm);
h1 ---计时开始时水气置换容器内液面的高度,单位为毫米(mm);
h2 ---计时结束时水气置换容器内液面的高度,单位为毫米(mm)。
5.4.2 试样两端气体的压差按式(4)计算:
Δp=U2-U1 (4)
式中:
Δp ---试样两端气体的压差,单位为帕斯卡(Pa);
U1 ---U形压力计连接试样夹持器端读数,单位为帕斯卡(Pa);
U2 ---U形压力计开放端读数,单位为帕斯卡(Pa)。
5.4.3 试样的透气度按式(5)计算:
K=1.29×η×
d2×
t ×
Δp×
2p1
p1+p2×
1012 (5)
式中:
K ---试样的透气度,单位为毫达西(mDa);
η ---试验温度下气体的动力黏度(见B.1),单位为帕斯卡秒(Pa·s);
h ---试样高度,单位为毫米(mm);
d ---试样直径,单位为毫米(mm);
V ---通过试样的气体的体积,单位为毫升(mL);
t ---试验时间,单位为秒(s);
α ---水蒸气的校正系数(见B.2);
Δp---试样两端气体的压差,单位为帕斯卡(Pa);
p1 ---气体进入试样端的绝对压力,为试验时大气压值与压差值的和,单位为帕斯卡(Pa);
p2 ---气体逸出试样端的绝对压力,为试验时大气压值,单位为帕斯卡(Pa)。
注1:产品标准中透气度的单位经常使用毫达西(mDa),1mDa=0.987×10-3μm2=0.987×10-11cm2=0.987×
10-15m2。
注2:如试样两端气体的压差Δp小于1000Pa,计算时令式中2p1/(p1+p2)=1。
5.4.4 结果保留小数点后两位,数值修约按GB/T 8170的规定进行。
6 试验方法二(外接气源法)
6.1 仪器和设备
6.1.1 外接气源法试验装置
6.1.1.1 外接气源法试验装置示意图
外接气源法试验装置示意图见图3,设备总装时,连接管路采用不锈钢管,管路尽可能短,以尽可能
降低测试装置中的压力损失比。
标引序号说明:
1 ---动力气源;
2 ---气体过滤器;
3 ---减压阀;
4 ---三通阀;
5 ---试样夹持器;
6 ---测试气源;
7 ---气体过滤器;
8 ---减压阀;
9 ---精密稳压阀;
10---气体流量计;
11---三通阀;
12---三通阀;
13---气体压力计。
图3 外接气源法试验装置示意图
6.1.1.2 试样夹持器
同5.1.1.5,但图2中标引序号5接测试气源,标引序号6接气体压力计,标引序号7接动力气源。
6.1.1.3 动力气源
压缩空气或氮气。
6.1.1.4 测试气源
压缩空气、氮气或其他惰性气体(如氦气)。
6.1.2 干燥箱
同5.1.2。
6.1.3 游标卡尺
同5.1.3。
6.1.4 计时器
同5.1.4。
6.1.5 温度计
量程0℃~50℃,示值精度0.1℃。
6.1.6 空白试体
同5.1.6。
6.2 试样
同5.2。
6.3 试验步骤
6.3.1 测量试样的直径d和高度h,测量方法同5.3.1。
6.3.2 用空白试体做空白试验,以证明试验装置是密封的、不漏气的。如果在30min内通过气体流量
计的流量一直为0,则认为试验装置是密封不漏气的。
6.3.3 将试样装入夹持器中,用盖板将试样压紧。
6.3.4 打开试验装置中的三通阀(图3中4),使试样夹持器中的柔性密封套充气,确保柔性密封套的压
力足以使试样侧表面不漏气。可通过增加密封套的压力检查它的气密性,即增加压力时气体流量和试
样两端的压差均应无变化。
6.3.5 用温度计(6.1.5)记录当前室温,同时通过装置中的气体压力计(图3中13)记录大气压p3,然后
将三通阀(图3中12)关闭,打开三通阀(图3中11),往试样夹持器内通入测试气体,并调节精密稳压阀
(图3中9),根据试验需求设定测试气体的压力。
6.3.6 等待气体的压差和流量稳定,两者都稳定后,开始记录当前试样夹持器内部的压力p4。
6.3.7 气体流量计(图3中10)清零的同时启动计时器(6.1.4),根据实际测试情况,可采用以下两种方
式进行测试:一种是设定试验过程中通过试样气体的累积体积V1(如500mL),当测试时实际通过试样
的气体体积达到设定值后,试验停止,读取计时器显示的测试时间t;另一种是设定试验的时间t,当实
际试验时间达到设定值后,试验停止,读取流量计显示的累积气体体积V1。
6.3.8 至少在三个不同的压差下进行测定,分别计算试样的透气度。如果在三种压差下测得的透气度
与其平均值的偏差大于5%,则需重新做空白试验、检查设备和重新试验。如果重新试验的偏差仍大于
5%,则应在试验报告中注明。由于计算公式(6)仅对层流成立,这些检验需证实气体流量与压力成
正比。
6.4 数据处理
6.4.1 结果计算
试样的透气度按式(6)计算:
K=
V1
t ×η×
A ×
p4-p3×
2p4
p4+p3
(6)
式中:
K ---试样的透气度,单位为平方米(m2);
V1 ---通过试样的气体的体积,单位为立方米(m3);
t ---气体通过试样的时间,单位为秒(s);
η ---试验温度下气体的动力黏度(见附录B),单位为帕斯卡秒(Pa·s);
h ---试样高度,单位为米(m);
A ---试样的横截面积,单位为平方米(m2);
p3 ---测试环境气体的绝对压力,单位为帕斯卡(Pa);
p4 ---气体进入试样端的绝对压力,单位为帕斯卡(Pa)。
6.4.2 结果的表示
测试结果小数点后两位,数值修约按GB/T 8170的规定进行。
7 精密度
同一试样重复性(r)误差不大于5%。
8 试验报告
试验报告应当包括下列内容:
a) 识别样品、实验室、试验日期和试验人员等所需的全部资料;
b) 本文件编号;
c) 测试采用的气体;
d) 气密性检验、空白试验记录;
e) 测试时的环境温度与大气压力;
f) 试样两端面的压差,以及相对应的通过试样的气体流量和时间;
g) 结果及其表示;
h) 测定中发现的异常现象;
i) 对结果可能产生影响的本文件中未规定的各种操作或任选的操作。
附 录 A
(资料性)
达西(Darcy)定律和哈根-泊肃叶(HagenPoiseuile)定律
A.1 达西(Darcy)定律
达西定律又称线性渗流规律,是描述流体在多孔介质中宏观流动的基本规律。
单位时间内流体通过多孔介质的流量Q 与加在多孔介质两端的压力差Δp 和介质的截面积A 成
正比与多孔介质长度L 和流体黏度μ成反比。
达西定律的数学表达式为:
Q=K×A×
Δp
μL
(A.1)
或简化为:
v=K×
Δp
μL
(A.2)
式中:
Q ---流体体积流量,单位为立方米每秒(m3/s);
v ---达西流速(表观流速),单位为米每秒(m/s),即单位面积上的流量(v=Q/A);
K ---多孔介质的渗透率,单位为米每秒(m/s),与介质的结构相关;
A ---垂直于流动方向的横截面积,单位为平方米(m2);
Δp---多孔介质两端的压力差,单位为帕斯卡(Pa),反映压力能和重力势能的总变化;
μ ---流体黏度,单位为帕斯卡秒(Pa·s);
L ---流动路径长度,单位为米(m)。
A.2 哈根-泊肃叶(HagenPoiseuile)定律应用说明
哈根-泊肃叶(HagenPoiseuile)定律也称为泊肃叶定律,是流体力学中的一个重要定律,描述了不
可压缩牛顿流体在水平长直圆管中稳态层流流动的基本规律。
该定律表明,在层流条件下,不可压缩的黏性流体通过水平圆形管道时,其体积流量与管道两端的
压强差、管道半径的四次方成正比,与管道长度和流体的动力黏度成反比。
泊肃叶定律的数学表达式为:
Q=
πr4Δp
8η·L
(A.3)
式中:
Q ---流体体积流量,单位为立方米每秒(m3/s);
r ---管道半径,单位为米(m);
Δp---管道两端的压力差,单位为帕斯卡(Pa);
η ---流体动力黏度,单位为帕斯卡秒(Pa·s);
L ---管道长度,单位为米(m)。
泊肃叶定律的应用前提:假设液体是不可压缩流体;假设液体是牛顿流体;假设流体的流动是层流。
由于空气的可压缩性,考虑平均压力相对于出口压力的比例,计算时引入压力修正系数 (p1+
p2)/2p。
附 录 B
(资料性)
常用气体的动力黏度和水蒸气校正系数
B.1 空气的动力黏度见表B.1。
表B.1 空气的动力黏度
温度
动力黏度
Pa·s
温度
动力黏度
Pa·s
温度
动力黏度
Pa·s
10 17.7×10-6 19 18.1×10-6 28 18.5×10-6
11 17.7×10-6 20 18.1×10-6 29 18.6×10-6
12 17.8×10-6 21 18.2×10-6 30 18.6×10-6
13 17.8×10-6 22 18.2×10-6 31 18.7×10-6
14 17.8×10-6 23 18.3×10-6 32 18.7×10-6
15 17.9×10-6 24 18.3×10-6 33 18.7×10-6
16 17.9×10-6 25 18.4×10-6 34 18.8×10-6
17 18.0×10-6 26 18.4×10-6 35 18.8×10-6
18 18.0×10-6 27 18.5×10-6 - -
B.2 水蒸气校正系数见表B.2。
表B.2 水蒸气校正系数
温度
校正系数
温度
校正系数
温度
校正系数
10 0.988 19 0.978 28 0.963
11 0.987 20 0.977 29 0.961
12 0.986 21 0.975 30 0.958
13 0.985 22 0.974 31 0.956
14 0.984 23 0.972 32 0.953
15 0.983 24 0.971 33 0.950
16 0.982 25 0.969 34 0.948
17 0.981 26 0.967 35 0.945
18 0.980 27 0.966 - -
B.3 氮气的动力黏度见表B.3。
表B.3 氮气的动力黏度
温度
动力黏度
Pa·s
温度
动力黏度
Pa·s
温度
动力黏度
Pa·s
10 17.1×10-6 19 17.6×10-6 28 18.0×10-6
11 17.2×10-6 20 17.6×10-6 29 18.0×10-6
12 17.2×10-6 21 17.7×10-6 30 18.1×10-6
13 17.3×10-6 22 17.7×10-6 31 18.1×10-6
14 17.3×10-6 23 17.7×10-6 32 18.......
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