混合氣體的制備 稱量法-編制說明

一、工作簡況

1.1任務來源

混合氣體種類繁多，其應用區(qū)域廣、范圍大、用量多，廣泛應用于焊接、食品加工和保

鮮、激光、衛(wèi)生、環(huán)保、醫(yī)療、生物研究、電光源、化工、國防、光纖、半導體、電子等眾

多領域。作為這些領域正常運轉必不可少的輔助氣體，混合氣體起到舉重輕重的重要作用，

是現(xiàn)代工業(yè)、科技發(fā)展必不可少的媒介。

隨著現(xiàn)代社會的進步，新興技術層出不窮，現(xiàn)代工業(yè)（如金屬加工行業(yè)、汽車制造行業(yè)、

LED行業(yè)、醫(yī)療行業(yè)、激光技術以及農產品保鮮技術）高速發(fā)展，對混合氣體的需求量越

來越大、種類需求越來越多、質量也有了更高的要求，推動混合氣體制造業(yè)的發(fā)展，是關乎

國民經濟發(fā)展和民生保障的重要課題。

標準是經濟活動和社會發(fā)展的技術支撐，是基礎性制度。為積極響應國務院辦公廳關于

印發(fā)《國家標準化體系建設發(fā)展規(guī)劃（2016-2020年）》的通知（國辦發(fā)〔2015〕89號）的

要求，根據(jù)國家標準化管理委員會標準制修訂計20214532-T-606制定本標準。

1.2制定背景

關于混合氣體的制備，全國氣體標準化技術委員會混合氣分會（以下簡稱混合氣分會）

已經制定國家標準GB/T38523-2020《混合氣的制備壓力法》，稱量法也是混合氣體尤其是

高端混合氣體制備常用標準，該標準的制定，滿足“引領需求”的基本原則，屬于“工業(yè)

領域標準體系”的重點領域，將會規(guī)范、指導混合氣體的生產過程，對混合氣體的生產

安全以及質量保證有重要意義，因此急需進行標準制定工作。

1.3起草過程

1.3.1起草階段

2021年12月，國家標準化管理委員會下達了“2021年第四批推薦性國家標準計劃及相

關標準外文版的通知”（發(fā)文部門：國家標準化管理委員會，文號：國標委發(fā)[2021]41號），

《混合氣的制備稱量法》正式立項，標準由混合氣分會歸口，計劃編號為20214532-T-606。

任務下達之后，為保證項目順利實施，2022年2月，混合氣分會組織大連大特氣體有

限公司、西南化工研究設計院有限公司、杭州新世紀混合氣體有限公司、佛山梅塞爾氣體有

限公司、北京氦普北分氣體工業(yè)有限公司等相關單位組成標準起草小組，做了大量的前期調

研及草案起草工作。

標準起草小組查閱國內外相關標準，對國內稱量法制備混合氣體的生產廠家、制備方法

細節(jié)等進行調研，于2022年8月形成工作組討論稿，提交2022年8月25日至27日在杭州

舉行的全國氣體標準化技術委員會混合氣體分技術委員會和全國氣瓶標準化技術委員會氣

瓶充裝分技術委員會2022年聯(lián)合會討論。在此次討論會上，專家們就整個討論稿進行了認

真的討論。提出了如下的意見：

（1）調整了標準結構：制備流程改為單獨一章，即第5章；將制備前準備相關的內容，

即“制備的可行性分析”、“充裝系統(tǒng)的準備”、“包裝容器的準備”、“原料氣的準備”

和“充裝量的計算”放至第6章；增加了第8章理論相對偏差的計算的內容。

（2）增加電子氣制備相關內容；

（3）將范圍中的“工業(yè)混合氣體的制備”改為“混合氣體的制備”；

（4）標準討論稿中的合格證、包裝儲運等內容屬于產品標準需要包括的內容，不屬于

本標準的內容，應刪除。

（5）文中“集束裝”改為“氣瓶集束裝置”，相應的，文中“逐束”改為“逐格”：“集束裝”

表達不清楚。一般有集束裝置（cylinderbundle俗稱集裝格）應當表達為氣瓶集束裝置，如

果是氣瓶集裝籃（cylinderpallet）應修改為集裝籃，對于本標準，集裝籃與氣瓶裝混合氣體

的制備相同，因此標準中的集束裝改為氣瓶集束裝置。

（6）標準3.2中的“電子天平”改為“稱量設備”，適用于描述電子天平、工業(yè)天平、機械

天平等?！皹嫿ā倍x太大，改為“構成”。將生產混合氣體的整個過程定義為“制備”，具體

將氣體充入容器的過程定義為“充裝”，因此，將全文中的制備系統(tǒng)（比如3.2）改為“充

裝系統(tǒng)”；

（7）全文“物質的量分數(shù)”改為“摩爾分數(shù)”，后者更常用。

（8）文中“參考瓶”改為“稱量瓶”，以避免和稱量法的“參比氣瓶”相混淆。

（9）標準5.6，增加對稱量設備進行復核的要求。

（10）范圍中瓶裝混合氣體的批量制備中的“批量”刪除，因為集裝籃子也可按瓶裝混合

氣體制備，有時只需要制備一瓶。刪掉“集裝格”，因為“氣瓶集束裝置”是已有術語，已有對

應的標準，不需要對其進行解釋，同時文中所有的“集裝格”替換為“氣瓶集束裝置”。

（11）規(guī)范性引用文件中補充了“GB/T32528”（正文5.3中有規(guī)范性引用）。

（12）第4章標題“方法概述”改為“制備方法”，同時，將制備過程相關的描述放到制備

一章，精簡調整第4章的內容如下，另外，稱量瓶也可以是一個氣瓶集束裝置，補充該內容，

最后，有時可以只制備一瓶或一個氣瓶集束裝置的氣體，因此，“稱量瓶中充裝的各組分的

摩爾分數(shù)，即為同批次制備的其余混合氣體組分的摩爾分數(shù)”中的“其余”改為“所有”。

（13）附錄B中給出的實例不是常用混合氣體制備的實例，對稱量法制備混合氣體重

新安排驗證試驗，并對附錄B進行更新。

（14）3.1：“一次充裝過程制備的所有瓶裝混合氣體、氣瓶集束裝置包裝的混合氣體定

義為一批?！备臑椤啊耙淮纬溲b過程制備的所有氣體為一批?！保?/p>

（15）全文“制備系統(tǒng)”改為“充裝系統(tǒng)”；

（16）“主要由氣體控制閥門、輸送管線、密封件、壓力測量設備、稱量衡器和真空泵

構成的氣體充裝設備”改為“由氣體控制閥門、輸送管線、密封件、壓力測量設備、稱量衡器

和真空泵構成的氣體充裝設備”；

（17）增加了3.5，稱量瓶的定義，第4章中相應描述刪除；刪除了“制備系統(tǒng)的初次

驗證”的定義。

（18）第4章第一段，增加“待充入組分后氣瓶的溫度、壓力達到穩(wěn)定后”，限制可進行

稱量的條件。

（19）第4章，推導過程見附錄A，刪除，放編制說明，刪除“當其滿足5.4的要求時，

xi,j的值可取1”。

（20）全文“單位為百分比（%）”刪除。第4章最后一段，“摩爾分數(shù)與其它含量之間

的換算關系參考GB/T40870進行”刪除，因為混合氣體常用單位為摩爾分數(shù)。

（21）第4章，刪除了制備方法中關于公式（1）推導的附錄（草案中附錄A），增加

了混合氣體平均摩爾分數(shù)的計算公式；

（22）5.2.4.4“混合氣體壓縮因子的估算參考GB/T38523”改為注的形式。

（23）對制備的可行性分析的內容（征求意見稿6.1，標準草案5.2）進行了簡化和整合；

（24）對充裝系統(tǒng)的幾個關鍵性要求（征求意見稿6.2，標準草案5.3），由引用其他標

準改為給出具體的規(guī)定，比如對稱量設備的要求、對充裝系統(tǒng)氣密性的要求、氧化性氣體充

裝的要求、稱量設備的要求、有毒和腐蝕性氣體充裝的安全要求。增加了電子工業(yè)用混合氣

體充裝系統(tǒng)的特殊要求；

（25）增加了包裝容器準備的相關內容（征求意見稿6.3）；

（26）將充裝壓力設置（征求意見稿6.5.1，標準草案5.5.1）的內容進行簡化，直接引

用其他標準，并增加了充裝壓力的安全要求（第一個列項）以及充裝壓力要考慮客戶使用溫

度的要求（第三個列項）；

（27）對充裝步驟的描述（征求意見稿7.1，標準草案5.6）進行了更改，更改后過程更

加清晰、完整、條理；將充裝控制相關的內容單獨列出（征求意見稿7.2）；刪除了對兩個

關于混合氣體制備安全的氣體協(xié)會文件的引用。

（28）在組分制備值計算完成后增加了理論相對偏差計算的公式，初步判斷制備的混合

過程是否合格（征求意見稿第8章，標準草案5.7）；

（29）將制備驗證的內容根據(jù)操作順序進行了條理化，比如，先抽樣，然后測定，再判

斷（征求意見稿第9章，標準草案第6章）；刪除驗證結論中關于處置的內容。

（30）更改了混合氣體制備的實例為常用的混合氣體的制備實例（征求意見稿附錄A，

標準草案附錄B），并按混合氣體制備的整個流程順序對附錄章節(jié)內容進行編寫。

針對以上意見，起草小組制定了標準驗證試驗的方案，于2022年8月~2023年3月開

展了驗證試驗，并對工作組討論稿進行了修改。

1.3.2征求意見階段

2023年4月初，起草小組提出了征求意見稿，面向全社會征求意見。

二、國家標準編制原則、主要內容及其確定依據(jù)

起草小組參照了國內外先進混合氣體制備單位使用稱量法制備混合氣體的成功經驗，做

了大量的實驗工作，制定出了本標準，現(xiàn)將有關情況說明如下。

2.1范圍

關于標準的適用范圍，參考國家標準GB/T38523-2020《混合氣體的制備壓力法》，

確定為“主要適用于瓶裝混合氣體的批量制備及集束裝混合氣體的制備”。在2020年聯(lián)合會

議，根據(jù)最終的討論意見，應對本標準所能制備的混合氣體進行限制，因本標準不適用于校

準用混合氣體的制備，因此，最終限定為工業(yè)混合氣體的制備。在后續(xù)對草案的修改中，最

終確定，標準適用于工業(yè)混氣體、電子工業(yè)混合氣體的制備，校準用混合氣體有專門的方法

標準，因此最終未對適用的混合氣體進行限制。

可以用該方法同時制備多瓶或多個集束裝混合氣體，也可以制備一瓶或一個集束裝混合

氣體，因此，刪除之前批量的限制。

2.2術語和定義

術語和定義給出了“制備系統(tǒng)”、“制備相對偏差”、“制備允差”、“稱量瓶”和“批”5個定

義，其與GB/T38523《混合氣體的制備壓力法》中的定義不同之處及原因如下：

（1）3.2術語名稱由壓力法中的“制備系統(tǒng)”改為“充裝系統(tǒng)”（詳細原因見（一）中

第部分，標準征求意見稿形成中的（）項），并增加了稱量設備，因為壓力法配氣

中沒2有用到稱量設備。d

（2）3.3制備相對偏差，壓力法中為“含量的認定值”，稱量法中直接描述為“含量的

測定值”，在壓力法中“含量的認定值”和“測定值”兩者為同一概念，因此該定義內

容并未改變。

（）增加了稱量瓶的定義，只有稱量法中涉及到稱量瓶。

2.3制備3方法

標準第4章給出了稱量法制備混合氣體的方法原理，引入了參考瓶的概念，通過準確稱

量參考瓶加入組分前后的質量差，來確定添加組分的質量，利用標準中公式（1）計算參考

瓶中充裝組分的摩爾分數(shù)，即為同批次制備的所有混合氣體組分的摩爾分數(shù)，其推導過程見

本文件附件1。

通過公式推導，簡明的闡述了同批制備的混合氣體組分的摩爾分數(shù)可用參考瓶中各組分

的摩爾分數(shù)表示，解決了批量制備混合氣體組分濃度的定值問題。

對該觀點，在本文件附件2中給出了驗證試驗，驗證試驗也證明了，稱量瓶的體積可以

與同批的其它氣瓶體積不同，也可以相同，均不影響用稱量瓶中組分含量代表同批次所有的

氣瓶中組分的含量。

2.4制備流程

標準第5章給出了稱量法制備混合氣體的整個流程圖，首先確定混合氣體的組成、制備

允差等信息，根據(jù)此信息，查看此混合氣體是否為初次制備，如為初次制備，需要按標準

6.1的要求進行可行性分析，如果可行，再進行接下來進行一系列物資準備工作（充裝系統(tǒng)、

包裝容器和原料），然后進行充裝量的計算（標準6.5），按計算好的數(shù)值進行充裝（標準

第7章）。如果不是初次制備，則可調過可行性分析進行下面的工作。

混合氣體充裝完成之后，按第8章的要求，根據(jù)實際的充裝量，計算組分的制備值，并

計算制備值與目標值的相對偏差，即理論相對偏差。

之后，對制備完成的混合氣體組分含量進行測定，以驗證制備是否合格（標準第9章）。

2.5制備前的準備

（1）可行性分析（標準6.1）

可行性分析包含了混合氣體組分是否有發(fā)生反應的可能性，以及組分與接觸的材料，比

如包裝容器、容器閥門、充裝管線等是否可能發(fā)生反應，除此之外，需要考慮混合氣體是否

存在潛在的危險性，比如，爆炸等。

同時，需要考慮充裝環(huán)境是否滿足要求，比如，當制備電子工業(yè)混合氣體時，環(huán)境中的

顆粒物需要嚴格控制，當制備含有液化氣體組分的混合氣體時，必要時需要控制環(huán)境溫度高

于一定值，以防止可能的液化。

如果不可行，則該混合氣體不可制備，或者，通過調整組成、含量等參數(shù)，達到可以制

備的目的。

（2）物資準備（標準6.2-6.4）

標準6.2給出了混合氣體充裝系統(tǒng)的通用要求（標準6.2.1）和電子工業(yè)用混合氣體的特

殊要求（標準6.2.2）。

標準6.3給出了包裝容器在充裝前需要做的準備工作，首先，需要對包裝容器進行加熱、

抽空處理，以出去表面的顆粒物、水分等，但是如果包裝容器需要反復使用，用來充裝同樣

的混合氣體時，如果瓶中留有一定的余壓，可能未必需要重新抽空、加熱處理，但是對于電

子工業(yè)用混合氣體，充裝前的抽空、加熱處理則是必須的，并且不同氣體需要的處理程度不

同，因此，本標準中寫道，“根據(jù)需求進行處理”，即涵蓋了不同的情況。

除此之外，包裝容器閥門需要與所充氣體相適應，比如對于電子工業(yè)用混合氣體，其閥

門明確規(guī)定使用CGA閥門，閥門尺寸也必須滿足要求，而有些混合氣體要求則沒有這么嚴格，

只要實現(xiàn)和充裝氣體相容就行，因此，本標準用“包裝容器的閥門應與所充氣體相適應”來

描述這一要求。

標準6.4中給出了混合氣體制備所用原料的要求。對于大多數(shù)的混合氣體，除了對混合

氣體的組分濃度有要求外，還對混合氣體中的雜質含量有限制，因此，制備混合氣體所用的

原料的純度和雜質指標均應能夠滿足最終混合氣體的技術指標方可滿足制備要求。

（3）充裝量計算（標準6.5）

混合氣體制備前，首先要確定混合氣體的充裝壓力，按設計好的壓力，計算每個組分

預期的充裝量。

混合氣體充裝壓力設置時，首先不能超過鋼瓶的標稱工作壓力，超出該壓力是很危險

的。其次，如果混合氣體中有液化氣體，要考慮該混合氣體不會產生冷凝的最高充裝壓力，

混合氣體的壓力要低于此壓力，GBT38523-2020《混合氣體的制備壓力法》中給出了最高

充裝壓力詳細的計算方法，本標準直接引用GBT38523-2020中的方法。最后，混合氣體的

壓力因為受溫度影響，而有的客戶則需要嚴格控制混合氣體的壓力不低于某值或不高于某值，

甚至需要嚴格控制在一定范圍內，由于配氣單位和使用氣體的單位可能存在地域差，溫度差

異較大，因此，這種情況下需要考慮氣體的使用溫度設計混合氣體的充裝壓力，當然，此壓

力必須滿足前面提到的兩個基本條件。

充裝量計算需要的另一個關鍵參數(shù)是混合氣體的壓縮因子，關于混合氣體壓縮因子，在

GBT38523-2020《混合氣體的制備壓力法》的A.2中給出了計算方法，本標準直接引用該

標準。需要特殊注意，對于永久性氣體，其壓縮因子近似為1，但是對于其他氣體，如二氧

化碳，特別是當組分濃度較高時，如果不考慮其壓縮因子計算需要充裝的二氧化碳原料的質

量，使用該質量制備的混合氣體的最終壓力會低于預期壓力，導致最終的混合氣體不能滿足

客戶的預期要求。

確定了混合氣體的充裝壓力和壓縮因子之后，可按6.5.2中的公式進行各組分充裝量

的計算。

2.6混合氣體的充裝

各組分充裝量計算完成之后，可進行混合氣體的充裝（標準第7章）。標準7.1中給

出了充裝中的步驟。GB/T34526和GB/T34528分別給出了瓶裝混合氣體的充裝的前、中、

后相關的一些規(guī)定，本標準直接引用其相關內容。

2.7組分制備值及理論相對偏差的計算

混合氣體充裝完成之后，應根據(jù)制備時組分原料實際加入的充裝量，用標準第4章的公

式（1）計算混合氣體中各組分的含量。并使用該值，根據(jù)第8章給出的公式（4）計算制備

值（理論值）與目標值的偏差，即理論相對偏差。

2.8制備的驗證

一批混合氣體制備完成后必須進行驗證，以保證制備是準確的。在標準草案階段，該部

分名稱為混合氣體的驗證，完全按產品標準的格式編寫，后來考慮到該標準為方法標準而非

產品標準，因此改為對方法的驗證，即“制備的驗證”，只不過是通過對混合氣體產品的驗證

實現(xiàn)的。

標準9.1中給出了驗證方法和抽樣的方法。標準9.2中給出了組分含量測定方法以及測定

用校準混合氣體的要求，對于混合氣體的制備，氣體混合均勻需要采取一定的措施，在混合

氣體檢驗時，因為組分濃度普遍固定，普遍采用外標法單點校準定量。9.3中給出了測定值

與目標值的相對偏差（即制備相對偏差）的計算公式，用作判定制備是否合格的依據(jù)之一。

只有當制備相對偏差和理論相對偏差均滿足要求時，制備也是合格的。

標準草案中規(guī)定，如制備不滿足要求，則應對自該批產品中重新加倍抽樣檢驗，若仍不

符合要求，按不合格處理，因為本標準非產品標準，標準中刪除了該部分內容。

2.9混合氣體的制備實例

根據(jù)標準正文中描述的混合氣體制備的各個過程，在標準的附錄A中給出了混合氣體

制備完整的實例。

實例中制備的混合氣體的壓縮因子計算見本文件附件3。

三、試驗驗證的分析、綜述報告,技術經濟論證，預期的經濟效益、社會效益和

生態(tài)效益

（一）試驗驗證的分析、綜述報告

組織了大連大特氣體有限公司、杭州新世紀混合氣體有限公司、佛山梅塞爾氣體有限公

司、北京氦普北分氣體工業(yè)有限公司、久策氣體股份有限公司共5家公司，進行了7組驗證

試驗，對稱量法制備不同的混合氣體的結果進行了驗證，驗證試驗結果見本文件附件2。不

同廠家制備不同混合氣體的驗證結果均表明，無論是氣瓶裝混合氣體，還是集束裝置混合氣

體，無論同批制備的氣瓶的體積是否相同，使用稱量法制備均是較為準確的制備混合氣體的

一種方法。

（二）技術經濟論證

混合氣體按應用領域分類，可分為：芯片制造、半導體等電子行業(yè)；能源行業(yè)；醫(yī)療衛(wèi)

生；食品加工；鋼鐵冶金；精細化學品；機械制造等等。混合氣體的制備屬于跨多個領域的

項目，是這些領域正常運轉比不可少的材料，需求量極大，2017年全球混合氣體市場規(guī)模

可達到1125億美元。全球混合氣體以每年5-7%速率持續(xù)擴張，全球新增的混合氣體需求量

有超過一半來自中國?，F(xiàn)有壓力法標準無法滿足國內混合氣體的需求，急需一種不僅制備精

度高而且在制備組分復雜的混合氣體更加簡單高效的制備方法和標準，稱量法制備混合氣體

優(yōu)勢完美契合國家對混合氣體的需求。

混合氣體具有廣泛的應用前景，該標準的實施，將會對我國混合氣體的生產起指導作用，

對混合氣體的安全生產以及質量提高有重要意義。

（三）預期的經濟效益、社會效益和生態(tài)效益

混合氣體具有廣泛的應用前景，其對推動我國工業(yè)的發(fā)展中具有舉足輕重的重要作用，

該標準的實施，將會對我國混合氣體的生產起指導作用，對混合氣體的安全生產以及質量提

高有重要意義，從而促進現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，具有良好的社會和經濟效益。

同時，采用稱量法使得混合氣體的配制更精確。對于芯片制造、精細化學品以及鋼鐵冶

金等行業(yè)，其生產難免對環(huán)境造成一定的影響，例如CO2等溫室氣體的排放。使用稱量法

配制更高精度的混合氣體能夠有效提升產品質量與合格率，減少不合格品的重新處理，間接

地促進了生態(tài)環(huán)境的發(fā)展，具有一定的生態(tài)效益。

四、與國際、國外同類標準技術內容的對比情況

目前該項標準的起草主要參考的文獻和相關標準有國內現(xiàn)行的：GB/T5274.1《氣體分

析校準用混合氣體的制備第1部分：稱量法制備一級混合氣體》和GB/T38523-2020《混

合氣體的制備壓力法》還有正在制定的標準草案ISO6142.2《Gasanalysis—Preparationof

calibrationgasmixtures—Part2:GravimetricmethodforClassIImixtures》。

五、以國際標準為基礎的起草情況，以及是否合規(guī)引用或者采用國際國外標準，

并說明未采用國際標準的原因

本標準是國內自主起草標準，未以國際標準為基礎起草。

六、與有關法律、行政法規(guī)及相關標準的關系

暫無。

七、重大分歧意見的處理經過和依據(jù)

暫無。

八、涉及專利的有關說明

本標準無涉及專利。

九、實施國家標準的要求，以及組織措施、技術措施、過渡期和實施日期的建

議等措施建議

建議將該標準作為推薦性國家標準。

本次制定的內容已經具有較廣泛的應用范圍，具有可靠的技術措施保證，因此標準實施

的過渡期較短（不會超過半年）。

十、其他應予說明的事項

暫無。

附件1混合氣體組分含量計算推導過程

已知真實氣體的狀態(tài)方程（1.1）。

PVZnRT................................................(1.1)

式中：

P——氣體壓力，單位為帕斯卡(Pa)；

V——氣體的體積，單位為立方米(m3)。

混合氣體中組分j的物質的量按公式（1.2）進行計算。

mj

nj.....................................................(1.2)

Mj

將公式（1.2）代入公式（1.1）中得到公式（1.3）。

mj

PjVZjRT...........................................(1.3)

Mj

將公式（1.3）變形得到公式（1.4）。

PjMj

mj=V...............................................(1.4)

ZjRT

當充入組分壓力達到穩(wěn)定后，此時該一批所制備的所有氣瓶內壓力均相同，對于同一組

PjMjPjMj

分來說此時均相同，所以將不變的量設為常數(shù)αj得到式（1.5）。

ZjRTZjRT

mjjV..........................................................(1.5)

式中：

PM

常數(shù)，數(shù)值等于jj

j——

ZjRT。

將公式（1.5）代入標準第4章中的公式（1），得到公式（1.6）。

xi,jj

Mj

x……….……………(1.6)

ir

j

j1Mj

由于相同組分的j相同，由公式（1.6）可得，同批制備的所有氣瓶內充入組分的摩爾

分數(shù)相同，故同批制備的混合氣體組分的摩爾分數(shù)可用參考瓶中各組分的摩爾分數(shù)表示。

由公式（1.6）可知，同批充入組分的摩爾分數(shù)與充裝氣瓶（包括參考瓶）的體積無關。

當組分加入量較少時，可以選用較小的參考瓶，以便可用高靈敏度、低載荷的天平來進行準

確稱量，以提高稱量精度。

附件2驗證試驗

驗證試驗1

試驗廠家：久策氣體股份有限公司

實驗項目：稱量法，批量制備5%的氮中硅烷混合氣體，驗證制備是否合格

制備詳情：6個集束裝置，每個集束裝置12瓶，對每個集束裝置逐一進行測定

制備允差要求：±10%

數(shù)據(jù)記錄：

混合氣體目標值，制備值，測定值，制備相對理論相對

樣品編號

名稱10-2mol/mol10-2mol/mol10-2mol/mol偏差，%偏差，%

20W0961034.99-0.20

20W0961315.040.80

5%氮中硅

16W2941885.030.60

烷混合氣5.005.000

16W2950014.99-0.20

體

20W1360425.000

20W1360585.010.20

試驗結論：用稱量法制備集束裝混合氣體一致性良好，制備相對偏差和理論制備允差均

滿足制備允差要求，制備結果滿足要求。

驗證試驗2

試驗廠家：佛山梅塞爾氣體有限公司

實驗項目：稱量法，批量制備20%的氮中氧混合氣體，驗證制備是否合格

制備詳情：稱量瓶為10L，制備4瓶體積為40L成品，對每瓶逐一進行測定

制備允差要求：±5%

數(shù)據(jù)記錄：

樣品編目標值，制備值，測定值，制備相對理論相對

混合氣體名稱

號10-2mol/mol10-2mol/mol10-2mol/mol偏差，%偏差，%

77813120.110.55

220.110.55

20%O2+80%N2320.0020.0119.95-0.250.05

420.180.90

520.010.05

試驗結論：當稱量瓶體積和樣品瓶體積不同時，制備批量氣瓶混合氣體一致性仍很好，

可用稱量瓶中組分含量表示同批次制備的其它混合氣體種組分含量，制備相對偏差和理論制

備允差均滿足制備允差要求，制備結果滿足要求。

驗證試驗3

試驗廠家：北京氦普北分氣體工業(yè)有限公司

實驗項目：稱量法，批量制備合成空氣，即20.9%氮中氧混合氣體，驗證制備是否合格

制備詳情：批量制備12瓶，40L氣體，對每瓶逐一進行測定

制備允差要求：±5%

數(shù)據(jù)記錄：

混合氣樣品編目標值，制備值，測定值，制備相對偏理論相對偏

體名稱號10-2mol/mol10-2mol/mol10-2mol/mol差，%差，%

HYM19921.131.1

HYM76320.990.43

HYM71920.48-2.0

HYN33320.77-0.62

HYD68220.920.10

合成空HYN74020.61-1.4

20.9020.920.096

氣HYK46020.920.10

HYU12120.88-0.10

HYM18720.6-1.4

HYN80720.85-0.24

JLB58021.111.0

HYC23820.72-0.86

試驗結論：用稱量法制備批量氣瓶混合氣體一致性良好，制備相對偏差和理論制備允差

均滿足制備允差要求，制備結果滿足要求。

驗證試驗4

試驗廠家：北京氦普北分氣體工業(yè)有限公司

實驗項目：稱量法，批量制備500ppm氮中二氧化硫混合氣體，驗證制備是否合格

制備詳情：批量制備4瓶，對每瓶逐一進行測定

制備允差要求：±5%

數(shù)據(jù)記錄：

混合氣體樣品編目標值，制備值，測定值，制備相對偏理論相對偏

名稱號10-6mol/mol10-6mol/mol10-6mol/mol差，%差，%

JPY193494.0-1.2

氮中二氧

JPY606494.0-1.2

化硫混合500.0493.2-1.4

JUB194492.0-1.6

氣體

JPM515494.0-1.2

試驗結論：用稱量法制備批量氣瓶混合氣體一致性良好，制備相對偏差和理論制備允差

均滿足制備允差要求，制備結果滿足要求。

驗證試驗5

試驗廠家：大連大特氣體有限公司

實驗項目：稱量法，批量制備18%氬中二氧化碳混合氣體，驗證制備是否合格

制備詳情：批量制備6瓶，稱量瓶為8L，其余為40L，對每瓶逐一進行測定

制備允差要求：±5%

數(shù)據(jù)記錄：

制備相理論相

目標值，制備值，測定值，

混合氣體名稱樣品編號對偏對偏

10-6mol/mol10-6mol/mol10-6mol/mol

差，%差，%

15622043206718.040.22

06221030529318.231.28

12922151814017.94-0.33

氬中二氧化碳混合氣體18.0018.040.22

12922151807718.522.89

12922151808918.000.00

12922151813018.563.11

試驗結論：當稱量瓶體積和樣品瓶體積不同時，制備批量氣瓶混合氣體一致性仍很好，

可用稱量瓶中組分含量表示同批次制備的其它混合氣體種組分含量，制備相對偏差和理論制

備允差均滿足制備允差要求，制備結果滿足要求。

驗證試驗6

試驗廠家：大連大特氣體有限公司

實驗項目：稱量法，批量制備18%氬中二氧化碳混合氣體，驗證制備是否合格

制備詳情：批量制備6瓶，稱量瓶為2L，其余為8L，對每瓶逐一進行測定

制備允差要求：±5%

數(shù)據(jù)記錄：

制備理論

目標值，制備值，測定值，相對相對

混合氣體名稱樣品編號

10-6mol/mol10-6mol/mol10-6mol/mol偏偏

差，%差，%

15622031806618.120.67

15622030407617.87-0.72

15622030417717.74-1.4

氬中二氧化碳混合氣體18.0018.120.67

15622030505117.81-1.1

15622039022117.49-2.8

15622033911117.56-2.4

試驗結論：當稱量瓶體積和樣品瓶體積不同時，制備批量氣瓶混合氣體一致性仍很好，

可用稱量瓶中組分含量表示同批次制備的其它混合氣體種組分含量，制備相對偏差和理論制

備允差均滿足制備允差要求，制備結果滿足要求。

驗證試驗7

試驗廠家：杭州新世紀混合氣體有限公司

實驗項目：稱量法，批量制備8%的二氧化碳、40%氬氣和52%氮氣的混合氣體，驗證制備

是否合格

制備詳情：批量制備6瓶體積為80L的混合氣體，對每瓶逐一進行測定

制備允差要求：±10%

數(shù)據(jù)記錄：

制備相理論相

目標值，制備值，測定值，

混合氣體名稱樣品編號對偏對偏

10-2mol/mol10-2mol/mol10-2mol/mol

差，%差，%

CO28.008.28.22.500

1Ar40.040.038.6-3.500

N252.052.053.22.310

CO28.008.008.11.250

2Ar40.040.038.5-3.750

N252.052.053.42.690

CO28.008.008.00.000

3Ar40.040.038.7-3.250

氮中二氧化

N252.052.053.32.500

碳、氬氣混合

CO28.008.008.11.250

氣體

4Ar40.040.038.8-3.000

N252.052.053.12.120

CO28.008.008.22.500

5Ar40.040.039.1-2.250

N252.052.052.71.350

CO28.008.008.11.250

6Ar40.040.038.8-3.000

N252.052.053.12.120

試驗結論：用稱量法制備兩個以上組分的批量氣瓶混合氣體一致性良好，制備相對偏差

和理論制備允差均滿足制備允差要求，制備結果滿足要求。

附件3標準附錄A制備的混合氣體壓縮因子計算過程

查閱相關資料得到各組分的臨界壓力Pr，臨界溫度Tr，臨界壓縮因子Zc見表1-1

表1各組分的臨界壓力，臨界溫度，臨界壓縮因子

參數(shù)

項目

二氧化碳氬氣

組分的臨界溫度Tr/K304.25150.8

組分的臨界壓力Pr/MPa7.384.86

臨界壓縮系數(shù)Zc0.2740.291

根據(jù)凱式規(guī)則計算校準氣的臨界參數(shù)，計算過程及結果如下：

Tcm0.18304.250.82150.8178.421K

Pcm0.187.380.824.865.3136MPa

Zcm0.180.2740.820.2910.29

由此臨界參數(shù)計算對比參數(shù)：

T

Trm

Tcm

P

Prm

Pcm

計算過程及結果如下：

273.1520

T1.64K

rm178.421

10

P1.882MPa

rm5.3136

由于Prm的值并未完全落在Lyderson表中，且對于Prm=1.882MPa時只有Zc=0.27的數(shù)據(jù)，

沒有Zc=0.29的數(shù)據(jù)。在GB/T38523《混合氣體的制備壓力法》附錄B的實例中，對于在

Lyderson表中沒有Zc=0.29的數(shù)據(jù)時，采用了Zc=0.27的數(shù)據(jù)。同時，根據(jù)所查資料顯示，各

種氣體臨界壓縮因子的數(shù)值大致在0.23~0.31的范圍內，而60%的烴類氣體的Zc在0.27左右，

故最常見的通用壓縮因子圖為Zc=0.27的線圖。該Lyderson表也常用于Zc≠0.27的氣體的近似

計算，因此選用Lyderson表中Zc=0.27，Trm=1.64K和Prm=1.882MPa附近的兩個值Trm=1.60K與

Trm=1.70K、Prm=1.80MPa與Prm=1.90MPa及其對應的Zm值做線性曲線。得到當Trm=1.64K時，

以Prm為橫坐標，Zm為縱坐標的線性曲線從而確定Zm的值。

表2Lyderson表部分數(shù)據(jù)（Zc=0.29）

Prm，MPaTrm，KZm

1.600.904

1.80

1.700.929

1.600.896

1.90

1.700.922

（1）首先，求得當Prm=1.80MPa時，Trm與Zm的線性關系，如圖所示。

圖1當Prm=1.80MPa時，Trm與Zm的線性關系

得到，當Prm=1.80MPa，Trm=1.64K時Zm=0.914。

（2）然后，求得當Prm=1.90MPa，Trm與Zm的線性關系，如圖所示。

圖2當Prm=1.90MPa，Trm與Zm的線性關系

得到，當Prm=1.90MPa，Trm=1.64K時Zm=0.9064。

（3）綜上所述，得到當Trm=1.64K時Prm與Zm的數(shù)據(jù)如下表.

Zm

Trm=1.64KPrm=1.80MPa0.914

Prm=1.90MPa0.9064

以Prm為橫坐標，Zm為縱坐標的線性曲線如下。

圖3當Trm=1.64K時Prm與Zm的線性關系

將Prm=1.882MPa代入所得線性方程中，得到當Trm=1.64K、Prm=1.882MPa時Zm=0.907768。

《混合氣體的制備稱量法》

國家標準征求意見稿

編制說明

標準起草工作組

2023年3月

一、工作簡況

1.1任務來源

混合氣體種類繁多，其應用區(qū)域廣、范圍大、用量多，廣泛應用于焊接、食品加工和保

鮮、激光、衛(wèi)生、環(huán)保、醫(yī)療、生物研究、電光源、化工、國防、光纖、半導體、電子等眾

多領域。作為這些領域正常運轉必不可少的輔助氣體，混合氣體起到舉重輕重的重要作用，

是現(xiàn)代工業(yè)、科技發(fā)展必不可少的媒介。

隨著現(xiàn)代社會的進步，新興技術層出不窮，現(xiàn)代工業(yè)（如金屬加工行業(yè)、汽車制造行業(yè)、

LED行業(yè)、醫(yī)療行業(yè)、激光技術以及農產品保鮮技術）高速發(fā)展，對混合氣體的需求量越

來越大、種類需求越來越多、質量也有了更高的要求，推動混合氣體制造業(yè)的發(fā)展，是關乎

國民經濟發(fā)展和民生保障的重要課題。

標準是經濟活動和社會發(fā)展的技術支撐，是基礎性制度。為積極響應國務院辦公廳關于

印發(fā)《國家標準化體系建設發(fā)展規(guī)劃（2016-2020年）》的通知（國辦發(fā)〔2015〕89號）的

要求，根據(jù)國家標準化管理委員會標準制修訂計20214532-T-606制定本標準。

1.2制定背景

關于混合氣體的制備，全國氣體標準化技術委員會混合氣分會（以下簡稱混合氣分會）

已經制定國家標準GB/T38523-2020《混合氣的制備壓力法》，稱量法也是混合氣體尤其是

高端混合氣體制備常用標準，該標準的制定，滿足“引領需求”的基本原則，屬于“工業(yè)

領域標準體系”的重點領域，將會規(guī)范、指導混合氣體的生產過程，對混合氣體的生產

安全以及質量保證有重要意義，因此急需進行標準制定工作。

1.3起草過程

1.3.1起草階段

2021年12月，國家標準化管理委員會下達了“2021年第四批推薦性國家標準計劃及相

關標準外文版的通知”（發(fā)文部門：國家標準化管理委員會，文號：國標委發(fā)[2021]41號），

《混合氣的制備稱量法》正式立項，標準由混合氣分會歸口，計劃編號為20214532-T-606。

任務下達之后，為保證項目順利實施，2022年2月，混合氣分會組織大連大特氣體有

限公司、西南化工研究設計院有限公司、杭州新世紀混合氣體有限公司、佛山梅塞爾氣體有

限公司、北京氦普北分氣體工業(yè)有限公司等相關單位組成標準起草小組，做了大量的前期調

研及草案起草工作。

標準起草小組查閱國內外相關標準，對國內稱量法制備混合氣體的生產廠家、制備方法

細節(jié)等進行調研，于2022年8月形成工作組討論稿，提交2022年8月25日至27日在杭州

舉行的全國氣體標準化技術委員會混合氣體分技術委員會和全國氣瓶標準化技術委員會氣

瓶充裝分技術委員會2022年聯(lián)合會討論。在此次討論會上，專家們就整個討論稿進行了認

真的討論。提出了如下的意見：

（1）調整了標準結構：制備流程改為單獨一章，即第5章；將制備前準備相關的內容，

即“制備的可行性分析”、“充裝系統(tǒng)的準備”、“包裝容器的準備”、“原料氣的準備”

和“充裝量的計算”放至第6章；增加了第8章理論相對偏差的計算的內容。

（2）增加電子氣制備相關內容；

（3）將范圍中的“工業(yè)混合氣體的制備”改為“混合氣體的制備”；

（4）標準討論稿中的合格證、包裝儲運等內容屬于產品標準需要包括的內容，不屬于

本標準的內容，應刪除。

（5）文中“集束裝”改為“氣瓶集束裝置”，相應的，文中“逐束”改為“逐格”：“集束裝”

表達不清楚。一般有集束裝置（cylinderbundle俗稱集裝格）應當表達為氣瓶集束裝置，如

果是氣瓶集裝籃（cylinderpallet）應修改為集裝籃，對于本標準，集裝籃與氣瓶裝混合氣體

的制備相同，因此標準中的集束裝改為氣瓶集束裝置。

（6）標準3.2中的“電子天平”改為“稱量設備”，適用于描述電子天平、工業(yè)天平、機械

天平等?！皹嫿ā倍x太大，改為“構成”。將生產混合氣體的整個過程定義為“制備”，具體

將氣體充入容器的過程定義為“充裝”，因此，將全文中的制備系統(tǒng)（比如3.2）改為“充

裝系統(tǒng)”；

（7）全文“物質的量分數(shù)”改為“摩爾分數(shù)”，后者更常用。

（8）文中“參考瓶”改為“稱量瓶”，以避免和稱量法的“參比氣瓶”相混淆。

（9）標準5.6，增加對稱量設備進行復核的要求。

（10）范圍中瓶裝混合氣體的批量制備中的“批量”刪除，因為集裝籃子也可按瓶裝混合

氣體制備，有時只需要制備一瓶。刪掉“集裝格”，因為“氣瓶集束裝置”是已有術語，已有對

應的標準，不需要對其進行解釋，同時文中所有的“集裝格”替換為“氣瓶集束裝置”。

（11）規(guī)范性引用文件中補充了“GB/T32528”（正文5.3中有規(guī)范性引用）。

（12）第4章標題“方法概述”改為“制備方法”，同時，將制備過程相關的描述放到制備

一章，精簡調整第4章的內容如下，另外，稱量瓶也可以是一個氣瓶集束裝置，補充該內容，

最后，有時可以只制備一瓶或一個氣瓶集束裝置的氣體，因此，“稱量瓶中充裝的各組分的

摩爾分數(shù)，即為同批次制備的其余混合氣體組分的摩爾分數(shù)”中的“其余”改為“所有”。

（13）附錄B中給出的實例不是常用混合氣體制備的實例，對稱量法制備混合氣體重

新安排驗證試驗，并對附錄B進行更新。

（14）3.1：“一次充裝過程制備的所有瓶裝混合氣體、氣瓶集束裝置包裝的混合氣體定

義為一批?！备臑椤啊耙淮纬溲b過程制備的所有氣體為一批?！保?/p>

（15）全文“制備系統(tǒng)”改為“充裝系統(tǒng)”；

（16）“主要由氣體控制閥門、輸送管線、密封件、壓力測量設備、稱量衡器和真空泵

構成的氣體充裝設備”改為“由氣體控制閥門、輸送管線、密封件、壓力測量設備、稱量衡器

和真空泵構成的氣體充裝設備”；

（17）增加了3.5，稱量瓶的定義，第4章中相應描述刪除；刪除了“制備系統(tǒng)的初次

驗證”的定義。

（18）第4章第一段，增加“待充入組分后氣瓶的溫度、壓力達到穩(wěn)定后”，限制可進行

稱量的條件。

（19）第4章，推導過程見附錄A，刪除，放編制說明，刪除“當其滿足5.4的要求時，

xi,j的值可取1”。

（20）全文“單位為百分比（%）”刪除。第4章最后一段，“摩爾分數(shù)與其它含量之間

的換算關系參考GB/T40870進行”刪除，因為混合氣體常用單位為摩爾分數(shù)。

（21）第4章，刪除了制備方法中關于公式（1）推導的附錄（草案中附錄A），增加

了混合氣體平均摩爾分數(shù)的計算公式；

（22）5.2.4.4“混合氣體壓縮