ГОСТы, ТУ, ОСТ на кварцевое стекло

Содержание

ГОСТ на кварцевое стекло в России представлен двумя ключевыми межгосударственными документами: ГОСТ 15130-86 регламентирует оптическое кварцевое стекло марок КУ-1, КУ-2, КВ и КИ, а ГОСТ 19908-90 распространяется на изделия лабораторного назначения с рабочей температурой до 1000 °C.

На пластины специального назначения действует ТУ 21-РСФСР-644-83. Трубки марок К4 и К5, из которых изготавливают изделия по ГОСТ 19908-90, выпускаются по отраслевому стандарту ОСТ 21-42. Метод определения устойчивости к потемнению после термообработки описан в ГОСТ 22292-76: образец проходит термическую обработку по регламенту, после чего измеряется изменение оптического пропускания.

Разница между этими тремя типами документов существенна: ГОСТ регламентирует категорию материала или изделий для всех отраслей, ОСТ — отраслевой стандарт, обязательный внутри отрасли, ТУ — условия на продукцию конкретного назначения или завода-изготовителя.

Пять основных документов, с которыми сталкивается снабженец и технолог:

• ГОСТ 15130-86 — материал (оптические заготовки SiO₂)
• ГОСТ 19908-90 — готовые изделия из прозрачного кварцевого стекла
• ГОСТ 22292-76 — метод испытания на потемнение
• ТУ 21-РСФСР-644-83 — пластины специального назначения
• ОСТ 21-42 — трубы К4 и К5

Таблица соответствия

Один документ редко закрывает всю цепочку «материал → заготовка → изделие». На производстве кварцевых тиглей, например, работают сразу три стандарта: ОСТ 21-42 на исходную трубу, ГОСТ 19908-90 на готовый тигель и ГОСТ 22292-76 на метод проверки устойчивости к потемнению.

Таблица ниже собирает пять основных документов в один навигатор и помогает ориентироваться в ГОСТах на кварцевое стекло при входном контроле партий.

Практическая логика под таблицу сводится к трём случаям. При закупке тигля поставщик обязан сослаться на ГОСТ 19908-90, при закупке оптического окна — на ГОСТ 15130-86 с указанием марки. При закупке нестандартной пластины для научного прибора допустима ссылка на ТУ 21-РСФСР-644-83.

Если в паспорте партии не указан ни один из этих документов, продукция не проходит по госзакупке.

ГОСТ 15130-86 — оптическое кварцевое стекло (марки КУ-1, КУ-2, КВ, КИ)

4 марки, 6 категорий оптической однородности, 2 категории люминесценции при возбуждении УФ-излучением, показатель поглощения в видимой области ≤0.005 см⁻¹ — таков каркас ГОСТ 15130-86. ГОСТ 15130-86 на кварцевое стекло регламентирует как материал: заготовки в форме дисков и прямоугольных пластин с диаметром или диагональю до 1200 мм. Минимальный размер заготовки — диаметр Ø50 мм при толщине 8 мм. На что в первую очередь обращать внимание при приёмке партии по этому ГОСТу на кварцевое стекло? На соответствие заявленной марки спектральному диапазону и на категорию оптической однородности.

Марки различаются по спектральному диапазону пропускания и поведению в УФ:

• КУ-1 — прозрачно в диапазоне 170–2500 нм, без полос поглощения в интервале 170–250 нм, радиационно-оптически устойчивое. Характерная полоса поглощения 2600–2800 нм (связана с OH-группами).
• КУ-2 — близко к КУ-1 по спектру, допускает меньший уровень чистоты по включениям.
• КВ — диапазон 260–3500 нм. Радиационная устойчивость достигается по отдельному согласованию.
• КИ — прозрачно в видимой и ИК-областях до 3.5 мкм, характерная полоса 2600–2800 нм ослаблена или отсутствует, что расширяет окно пропускания до 2.7–3.5 мкм.

Спектральные диапазоны пропускания марок по ГОСТ 15130-86: КУ-1 охватывает 170–2500 нм, КВ — 260–3500 нм, КИ прозрачно в ИК без полосы поглощения 2600–2800 нм.

6 категорий оптической однородности отделяют оптику высшего класса (интерферометрия, лазерные резонаторы) от оптики общетехнического назначения: защитные окна, смотровые стёкла. 2 категории люминесценции важны для спектрофотометрии: в чувствительных задачах паразитная люминесценция кюветы искажает результат.

При подборе КУ-1 под УФ-оптику мы контролируем отсутствие полос поглощения именно в интервале 170–250 нм: это то, что отличает КУ-1 от формально близкой КУ-2. Для лазерных трубок чаще используется КВ, диапазон 260–3500 нм совпадает с рабочими длинами волн большинства промышленных источников.

Химическая стойкость материала определяется основой SiO₂: кварцевое стекло устойчиво к HCl, H₂SO₄, HNO₃, но разрушается плавиковой кислотой HF и щелочами при высокой температуре. В самом тексте ГОСТ 15130-86 этот факт не раскрывается, он регламентируется смежными стандартами и паспортами применения.

ГОСТ 19908-90 — тигли, чаши, стаканы и колбы из кварцевого стекла

Тигли, чаши, стаканы, колбы и воронки из прозрачного кварцевого стекла — изготавливаются по ГОСТ 19908-90 из труб К4/К5 (ОСТ 21-42), рабочая температура до 1000 °C.

До 1000 °C, кислые и нейтральные среды, материал из труб К4 или К5 по ОСТ 21-42 — три обязательных параметра, которые содержит паспорт любого изделия по ГОСТ 19908-90. Стандарт охватывает семь позиций лабораторной посуды:

• тигли кварцевые (плавка металлов, прокаливание, зольный анализ)
• чаши кварцевые (выпаривание растворов)
• стаканы из кварца (варка реактивов, кислотное травление)
• колбы кварцевые (перегонка, нагрев растворов)
• воронки
• пробирки
• наконечники для термоэлектрических термометров (термопарные чехлы)

Щелочи и HF в область применения не входят: SiO₂ разрушается в этих средах даже при комнатной температуре, а при 600–1000 °C процесс идёт лавинообразно. Для щелочных плавок используют платиновые, никелевые или корундовые тигли; ГОСТ 19908-90 на них не распространяется.

Привязка к исходной трубе через ОСТ 21-42 важна для снабженца: если поставщик в паспорте тигля не указал марку исходной трубы (К4 или К5), формально паспорт неполный. К4 и К5 различаются допустимым уровнем пузырьков, включений и остаточного напряжения.

Температурный предел 1000 °C — рабочий, не разовый. При коротких теплосменах и разовом нагреве кварцевое стекло выдерживает до 1200 °C, а температура размягчения — 1550 °C (ТКЛР 5.5×10⁻⁷ K⁻¹, плотность 2.20 г/см³). Разница между рабочим и предельным режимом — вопрос ресурса изделия: при 1200 °C кварц постепенно кристаллизуется (процесс называется расстеклованием), срок службы сокращается в разы.

ТУ 21-РСФСР-644-83 — пластины из прозрачного кварцевого стекла

Пластины из прозрачного кварцевого стекла для приборов, аппаратов и оборудования специального назначения — короткая область действия ТУ 21-РСФСР-644-83 пластины кварцевого стекла. Поверхность допускается полированная или неполированная (по согласованию с заказчиком); термическая устойчивость проверяется испытанием на 10 теплосмен, после этого цикла на пластине не должно быть трещин, посечек и отколов.

ТУ 21-РСФСР-644-83 применяется вместо ГОСТ в трёх случаях.

Первый: изделие нестандартного размера или формы, не описанного в ГОСТ 15130-86 (пластины сложной геометрии под конкретный прибор).

Второй: требования заказчика не покрываются ГОСТ 15130-86, например меньшая толщина или индивидуальный допуск.

Третий: оборудование специального или оборонного назначения, где ТУ согласованы с конкретным заказчиком и отражают его технические требования.

На практике ТУ 21-РСФСР-644-83 — это «паспорт серии» для пластин, которые не подпадают под ГОСТ 15130-86 из-за размера, толщины или требований к поверхности. В паспорте по ТУ указываются: номер партии, размеры с допусками, результат испытания на теплосмены, штамп ОТК. Для госзакупки такой паспорт принимается, если в тендерной документации допущена ссылка на ТУ (а не только на ГОСТ).

ОСТ 21-42 и кварцевые трубки

ОСТ 21-42, это отраслевой стандарт на трубы прозрачного кварцевого стекла марок К4 и К5. На него напрямую ссылается ГОСТ 19908-90: изделия лабораторного назначения изготавливаются из этих труб. При закупке кварцевые трубки ГОСТ 19908-90 и ОСТ 21-42 упоминаются вместе — как материал и готовое изделие.

Разница между ГОСТ, ОСТ и ТУ сведена в таблицу:

ГОСТ — межгосударственный стандарт, ОСТ — отраслевой, ТУ — технические условия конкретного производителя. ОСТ 21-42 действует на трубы К4/К5, к которым отсылает ГОСТ 19908-90.

Кварцевые трубки в каталоге поставщика обычно идут с двойной ссылкой: ОСТ 21-42 на исходный материал и собственное ТУ завода на готовую трубу с конкретным диапазоном диаметров. Например, трубки диаметром Ø10-300 мм длиной до 3000 мм с допуском по заводскому ТУ (обычно в пределах десятых миллиметра) и рабочей температурой до 1200 °C — это характеристики, которые ОСТ 21-42 не фиксирует (он определяет только марки К4/К5), они закладываются в заводское ТУ.

Для технолога логика закупки простая: в паспорте трубки должна быть ссылка и на ОСТ 21-42 (подтверждение марки К4 или К5), и на ТУ производителя (подтверждение геометрии и допусков). Эта двойная ссылка — характерная особенность ГОСТов на кварцевое стекло и сопутствующих документов.

Смежные стандарты: ГОСТ 21400-75, ГОСТ 20680-2002, ГОСТ 22292-76

Эти три документа — смежные ГОСТы на кварцевое стекло и лабораторное оборудование, которые появляются в спецификациях рядом с ГОСТ 15130-86 и 19908-90.

ГОСТ 21400-75 — химико-лабораторное стекло

ГОСТ 21400-75 регламентирует химико-лабораторное стекло по группам термостойкости и химстойкости. Группа ТС (термостойкое) выдерживает перепад ≥250 °C, другие группы — 120 и 190 °C. Химстойкость обозначается ХС1 (высшая). Документ введён 23.12.1975 с изменениями 1981 и 1986 годов. Кварцевое стекло по параметрам превосходит все группы ГОСТ 21400-75, но формально под этот стандарт не подпадает: оно регламентируется ГОСТ 15130-86 и 19908-90.

ГОСТ 20680-2002 — аппараты с перемешивающими устройствами

ГОСТ 20680-2002 распространяется на аппараты с механическими мешалками объёмом 0.01–100 м³ для жидкостей плотностью до 2000 кг/м³ и вязкостью до 200 Па·с. Рабочий диапазон температур −40…+350 °C, избыточное давление до 6.3 МПа. Кварцевое смотровое стекло попадает в этот стандарт как компонент аппарата: требования к толщине, прочности и способу крепления определяются ГОСТ 20680-2002, а к самому материалу — ГОСТ 15130-86.

ГОСТ 22292-76 — метод определения устойчивости к потемнению

ГОСТ 22292-76 описывает метод испытания: образец прозрачного кварцевого стекла проходит термическую обработку по регламенту, после чего измеряется изменение оптического пропускания. Это метод, а не технические условия на продукцию. В паспорте партии ссылка на ГОСТ 22292-76 означает, что поставщик провёл испытание и прилагает протокол.

Международные стандарты ISO 12540 и MIL-PRF-13830B

Если заказчик требует соответствие зарубежному стандарту (замена импортного комплектующего, экспортный контракт, работа с западным оборудованием), в ходу два документа. ISO 12540 описывает общие спецификации оптических материалов: геометрия, показатели преломления, категории дефектов, методы контроля. MIL-PRF-13830B — американский военный стандарт на оптические компоненты, задаёт требования к царапинам и точкам на полированных поверхностях (scratch-dig) и применяется для оптики оборонного назначения.

Соотношение с российскими ГОСТами: требования ISO 12540 по геометрии заготовок и категориям однородности сопоставимы с ГОСТ 15130-86, но методики измерения и обозначения различаются. При замене импортных оптических окон на отечественные по госпрограмме импортозамещения в техзадании обычно указываются оба стандарта: зарубежный как исходный и ГОСТ 15130-86 как целевой.

Марки КУ-1, КУ-2, КВ, КИ — сравнительная таблица по ГОСТ 15130-86

Марки кварцевого стекла ГОСТ 15130-86 различаются по четырём ключевым параметрам:

КУ-1 — марка для оптики, работающей в УФ-диапазоне (170–250 нм) и под ионизирующим излучением: реакторные окна, радиационная спектрометрия. КУ-2 — более массовая марка того же спектрального диапазона, применяется в лабораторной посуде и фотолитографии. КВ и КИ относят к «сухим» стёклам с пониженным содержанием OH-групп, КУ-1 и КУ-2 — к стёклам с повышенным OH; конкретные значения указываются в паспорте партии и зависят от производителя. КВ используется в лазерных трубках и в ИК-оптике, где полоса 2600–2800 нм мешает измерению. КИ — специально осушенное стекло для работы в окне 2.7–3.5 мкм: газоаналитические приборы, ИК-спектрометрия.

Что проверять в паспорте качества кварцевого стекла

Восемь обязательных пунктов паспорта качества, без которых документ не принимается при госзакупке или тендере.

Паспорт партии — основной документ для госзакупки и для внутреннего входного контроля. На что обращать внимание при закупке кварцевого стекла по ГОСТ в первую очередь? Если хотя бы один пункт из списка ниже отсутствует, паспорт формально неполный и партию можно не принимать.

1. Номер ГОСТ или ТУ — ссылка на документ, по которому изготовлена продукция (15130-86, 19908-90, ТУ 21-РСФСР-644-83 или заводское ТУ). Без ссылки невозможно проверить соответствие.
2. Марка стекла — КУ-1, КУ-2, КВ или КИ для оптики по ГОСТ 15130-86; К4 или К5 для труб по ОСТ 21-42. Марка определяет спектральный диапазон и допустимое применение.
3. Номер партии и дата изготовления — для прослеживаемости. При рекламации партия идентифицируется именно по этому номеру.
4. Размеры с допусками — диаметр, толщина, длина. Для кварцевых трубок допуск по заводскому ТУ (обычно в пределах десятых миллиметра), для оптических пластин — десятые доли миллиметра.
5. Результаты оптических испытаний — показатель поглощения в видимой области (≤0.005 см⁻¹ по ГОСТ 15130-86), категория оптической однородности, категория люминесценции. Для оптических марок обязательны, для лабораторной посуды — по согласованию.
6. Результат испытания на термостойкость — по ГОСТ 22292-76 для прозрачного кварцевого стекла или по внутренней методике (10 теплосмен для пластин по ТУ 21-РСФСР-644-83).
7. Содержание OH-групп — для марок, где этот параметр критичен (КВ, КИ). Указывается в ppm. Для КУ-1 и КУ-2 не обязателен, но часто включается в паспорт.
8. Штамп ОТК и подпись ответственного лица — с расшифровкой должности и фамилии. Без штампа документ не имеет юридической силы.
9. Реквизиты изготовителя — полное наименование юрлица, ОГРН, адрес. Для госзакупки без реквизитов паспорт не принимается.
10. Ссылка на сертификат соответствия (если партия сертифицирована): номер сертификата, орган сертификации, срок действия.

В паспорт, который мы отгружаем вместе с каждой партией, входят все 10 пунктов. Для заказчиков из госсектора дополнительно прикладываем копию сертификата соответствия и протокол входного контроля.

Как выбрать поставщика кварцевого стекла по документации

Документация — первый фильтр при выборе поставщика кварцевого стекла. Оценивать её стоит по четырём критериям:

• Паспорт качества на каждую партию, а не один общий на всю номенклатуру. Общий паспорт означает, что поставщик не проводит входной контроль и перепродаёт продукцию «со склада».
• Протоколы испытаний с фактическими цифрами, а не шаблонные фразы «соответствует ГОСТ». Показатель поглощения, содержание OH-групп, результат термостойкости — конкретные значения должны быть измерены и указаны.
• Контроль качества на заводе-изготовителе, а не на промежуточном складе. При поставке напрямую от производителя, сотрудник предприятия физически присутствует на производстве и согласовывает партию до отгрузки.
• Соответствие марки заявленным характеристикам. Наиболее частое расхождение — маркировка «КУ-1» на стекле с полосой поглощения в УФ-диапазоне, фактически это КУ-2 или КВ.

Наш завод-производитель изделий из кварцевого стекла ООО «ГК «Кварц-Пром» полностью соответствует всем перечисленным критериям и не раз участвовал в тендерах, успешно выполняя крупные госзаказы.

Итоговая навигационная таблица по документам

Когда на какой ГОСТ или ТУ ссылаться при закупке кварцевого стекла и изделий из него — сводка по восьми документам. Эта таблица собирает все стандарты на кварцевое стекло и смежные ГОСТы на кварцевое стекло в один навигатор.

Частые вопросы

Какой ГОСТ регламентирует кварцевое оптическое стекло?

Основной ГОСТ на кварцевое стекло оптического назначения — ГОСТ 15130-86 «Стекло кварцевое оптическое. Общие технические условия». Документ определяет четыре марки (КУ-1, КУ-2, КВ, КИ), шесть категорий оптической однородности, две категории люминесценции и показатель поглощения в видимой области ≤0.005 см⁻¹. Заготовки регламентируются от Ø50 мм × 8 мм до Ø1200 мм.

Чем отличаются марки КУ-1, КУ-2, КВ и КИ?

КУ-1 и КУ-2 работают в диапазоне 170–2500 нм и применяются в УФ-оптике и спектрофотометрии; КУ-1 отличается радиационной устойчивостью и отсутствием полос в интервале 170–250 нм. КВ имеет диапазон 260–3500 нм и относится к «сухим» стёклам с пониженным содержанием OH-групп — используется в лазерных трубках и ИК-оптике. КИ специально осушено, полоса 2600–2800 нм ослаблена, рабочее окно 2.7–3.5 мкм (ИК-спектрометрия, газоанализ).

По какому ГОСТу изготавливают кварцевые тигли?

Кварцевые тигли выпускаются по ГОСТ 19908-90 — ключевой ГОСТ на кварцевое стекло лабораторного назначения. Материал — трубы прозрачного кварцевого стекла марок К4 или К5 по ОСТ 21-42. Рабочая температура до 1000 °C, среды — кислые и нейтральные; для щелочей и плавиковой кислоты (HF) кварцевые тигли не применяются.

Что такое ТУ 21-РСФСР-644-83 и когда оно применяется?

ТУ 21-РСФСР-644-83 — технические условия на пластины из прозрачного кварцевого стекла для приборов и оборудования специального назначения. Поверхность полированная или неполированная по согласованию, термическая устойчивость — без трещин после 10 теплосмен. ТУ используется, когда изделие не подпадает под ГОСТ 15130-86 по размеру, толщине или требованиям к поверхности.

До какой температуры допускается использовать кварцевое стекло по ГОСТ 19908-90?

До 1000 °C при работе с кислыми и нейтральными средами. Это рабочая температура длительного режима. Разовый нагрев кварцевого стекла допустим до 1200 °C, температура размягчения — 1550 °C, но длительная эксплуатация выше 1000 °C приводит к расстеклованию и сокращает ресурс изделия.

Нужен ли сертификат соответствия на кварцевое стекло для госзакупки?

Обязателен паспорт качества на каждую партию со ссылкой на ГОСТ на кварцевое стекло или ТУ, номером партии, размерами с допусками, результатами испытаний, штампом ОТК и реквизитами изготовителя. Сертификат соответствия (добровольный) требуется, если это прописано в тендерной документации; для большинства позиций оптического и лабораторного кварцевого стекла достаточно паспорта по ГОСТ 15130-86 или ГОСТ 19908-90.

Какой стандарт действует на кварцевые трубки?

На исходный материал труб — ОСТ 21-42 (марки К4 и К5). На готовые трубки определённой геометрии — заводское ТУ производителя, которое регламентирует диаметры (стандартно Ø10–300 мм), длину (до 3000 мм), допуск по заводскому ТУ (обычно в пределах десятых миллиметра) и рабочую температуру (до 1200 °C). В паспорте трубки должна присутствовать двойная ссылка — на ОСТ 21-42 и на ТУ завода-изготовителя.

Актуальные позиции трубок, тиглей и оптических заготовок с паспортами качества по перечисленным ГОСТам представлены в нашем каталоге изделий из кварцевого стекла.

Об авторе

Редакция Кварц-Пром — коллективный автор, технические материалы готовятся командой ООО «ГК «Кварц-Пром». Специализация — кварцевое стекло, оптические материалы, техническая керамика, лабораторное оборудование.
Компания работает с 2004 года, член Ассоциации «Инновационные предприятия Российской Федерации».