В 2023 г. Институту стандартных образцов исполняется 60 лет. Рассмотрены основные этапы развития Института и результаты его работы в последние годы. Всесоюзный инсти­тут стандартных образцов и спектральных эталонов (ВНИИСО) был создан в 1963 г. в Свердловске. Директором Института был назначен Ю. Л. Плинер, заместителем директора по научной работе — В. В. Степин. За первые 10 лет Институтом было разработано 225 стандартных образцов (СО) сырья и материалов металлургического производства. Наи­более быстрыми темпами шла разработка образцов для спектрального анализа черных металлов: количество СО увеличилось в 2,3 раза. В 1974 г. Институт был преобразован в ИСО ЦНИИчермета и включен в состав Центрального НИИ черной металлургии им. И. П. Бардина. Созданная в последующие годы отраслевая система стандартных образцов обеспечила достоверность контроля качества сырья и продукции металлургического ком­плекса. В 1978 г. на Институт были возложены обязанности головной организации метро­логической службы Министерства черной металлургии СССР по измерениям химического состава и стандартным образцам. В последующий период (1978 -1985 гг.) Институтом была создана и внедрена в практик}⁷ аналитических лабораторий система метрологическо­го контроля (МК). Метрологические требования к СО, аттестованным методикам и норма­тивам оперативного, внутреннего и внешнего контроля качества результатов анализа были установлены ИСО ЦНИИчермета. Проверка внедрения МК в аналитических лабора­ториях отрасли осуществлялась в процессе их метрологической аттестации, которую про­водили ведущие специалисты Института с 1982 г. В 1992 г. Институт был преобразован в закрытое акционерное общество «Институт стандартных образцов» (ЗАО «ИСО»). Инсти­тут аккредитован в соответствии с требованиями Международного стандарта ISO 17034 как производитель СО и в соответствии с требованиями ГОСТ ISO 'IEC 17043 как провай­дер МСИ. Испытательный аналитический центр ЗАО -ИСО» аккредитован в соответствии с ГОСТ ИСО/МЭК 17025. В статье представлены данные о современном состоянии Инсти­тута и его сотрудниках.

Установление и демонстрация метрологической прослеживаемости результатов измерений к эталону' соответствующей единицы физической величины является одной из основных задач испытательных лабораторий. При определении химического состава матричных ма­териалов, как правило, определяют массовую долю элемента (компонента). Рассмотрены алгоритмы расчета результатов физико-химических измерений (на примере отдельных ме­тодов) с точки зрения метрологической прослеживаемости. Показано, что результаты опре­деления массовой доли элементов прослеживаются к эталону единицы массы системы SI «килограмм». Средства измерений, прошедшие поверку', не всегда удовлетворяют требова­ниям ГОСТ ISO/IEC 17025 по метрологической прослеживаемости. У значительной части универсальных индивидуально градуируемых аналитических приборов нормируемые мет­рологические характеристики лишь косвенно связаны с неопределенностью измерений, выполняемых с помощью этих приборов. Определенные трудности вызывает необходи­мость подтверждения метрологической прослеживаемости значений сертифицированных стандартных образцов. Рассмотрены варианты заявлений о метрологической прослежива­емости, представленные в сертификатах зарубежных стандартных образцов. Приведена формулировка заявления о прослеживаемости аттестованных характеристик сертифици­рованных стандартных образцов, производимых ЗАО «ИСО».

ЗАО «ИСО» является ведущим производителем сертифицированных стандартных образ­цов (.СО) материалов черной металлургии. Весь процесс выпуска СО от приобретения ма­териала до оформления паспорта занимает около двух лет. Самый длительный этап произ­водства СО — установление метрологических характеристик. Институт оценивает метро­логические характеристики стандартных образцов, как правило, по результатам межлабо­раторного эксперимента (МЛЭ), но, кроме этого, использует метод сравнения. Институт организует МЛЭ, в котором участвует не менее 10 компетентных аналитических лаборато­рий, а также межлабораторные сравнительные испытания для проверки квалификации лабораторий. С 2017 г. ЗАО «ИСО» является аккредитованным провайдером межлабора­торных сличительных испытаний и проводит установление метрологических характери­стик стандартных образцов и проверку⁷ квалификации лабораторий в соответствии с разра­ботанной Институтом оптимальной схемой.

Приведены определение понятия стабильности и перечень индикаторов нестабильности для различных металлургических материалов стандартньгх образцов. Представлены методики и результаты исследования стабильности дисперсных материалов стандартньгх образцов железорудного сырья, ферросплавов, шлаков и флюсов. Показаны немногочисленные примеры нестабильных металлургических материалов СО. Исследование и мониторинг стабильности дисперсных материалов позволяют обоснованно назначать срок годности экземпляра стандартного образца. Химический состав стружки и порошка сталей, сплавов и чугунов не изменяется на протяжении более 30 лет. Монолитные СО сталей, сплавов и чугунов для физических методов анализа не изменяют свои метрологические характеристики в течение более 50 лет и не нуждаются в проверке стабильности в указанный срок. 

Рассмотрена технология производства специальных сталей определенного химического состава для стандартных образцов, которая включает в себя выплавку стали или сплава заданного состава в вакуумно-индукционной печи с применением особо чистых шихтовых материалов, последующую ковку полученного слитка за несколько переделов на молотах с массой падающей части 7 и 3 т и прокатку на универсальном стане 250 в готовую продукцию, а также дополнительные исследования в случае необходимости. Сплавы некоторых марок предварительно выплавляли в лабораторной вакуумно-индукционной печи в соответствии с выбранной схемой микролегирования металла, а затем подвергали горячей деформации и испытаниям на горячую пластичность, которую оценивали с использованием пластометра (научно-исследовательский институт металлургии, г. Челябинск). Полученные в ходе исследований данные позволяли скорректировать соответствующим образом технологию выплавки (за счет применения оптимального количества микролегирующих присадок) и горячей деформации (за счет выбора температуры нагрева под ковку) металла в условиях опытно-промышленного производства. Данную технологию неоднократно использовали для получения металлопродукции, послужившей основой для изготовленных в Институте стандартных образцов (г. Екатеринбург) стандартных образцов серий ЛГ32 - 36, ЛГ56 - 64, НГ15 - 17 и некоторых других. Предложенный способ обеспечивает высокую чистоту металла по растворенным газам, вредным примесям и неметаллическим включениям, что позволило в краткие сроки поставлять металл высокого качества для нужд заказчика.

Метод атомно-эмиссионной спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой (АЭС-ИСП) с градуировкой по отношениям концентраций позволяет значительно улучшить аттестованные характеристики стандартных образцов состава металлов, сплавов, технических и геологических материалов за счет исключения из общей погрешности анализа погрешностей взятия навески, доведения раствора до конечного объема и добавления внутреннего стандарта. Для полного перевода в раствор ильменитовых и цирконовых концентратов, а также огнеупоров и геологических проб с высоким содержанием хрома, разработан способ сплавления с гидроксидом лития в серебряных тиглях. По сравнению со сплавлением с метаборатом лития в платиновых тиглях предлагаемый метод обладает следующими преимуществами: стоимость тиглей значительно ниже, растворимость плава выше, появляется возможность определения бора как примеси в анализируемых материалах. Основной принцип градуировки по отношениям концентраций — сумма аттестованных массовых долей и, соответственно, положительных погрешностей определяемых компонентов не может превышать 100 % — необходимо применять при аттестации стандартных образцов даже тогда, когда не используется метод АЭС-ИСП. В то время как обычные способы градуировки используют одномерное пространство и одномерную прослеживаемость, градуировка по отношениям концентраций создает п -мерное пространство и обеспечивает более высокую точность результатов за счет re-мерной прослеживаемости. Необходимо создать теорию п -мерной прослеживаемости, которая обеспечит на практике более надежную аттестацию стандартных образцов по сравнению с существующими принципами. 

ЗАО «ИСО» традиционно выпускает стандартные образцы для спектрального анализа чугуна. За последние пять лет выпущены наборы ИСО ЧГ24/1 - ИСО ЧГ28/1, ИСО ЧГ35/1 - ИСО ЧГ40/1, ИСО ЧГ41/1 - ИСО ЧГ45/1, а также два новых стандартных образца чугуна ИСО ЧГ56 и ИСО ЧГ57. Для установления аттестованных значений содержаний элементов использовали как химические, так и инструментальные методы (ИК-спектрометрия, атомно-эмиссионная спектрометрия с различными источниками возбуждения спектра, рентгенофлуоресцентный анализ и др.). В наборе ИСО ЧГ35/1 - ИСО ЧГ40/1 дополнительно аттестованы Со, Nb и Се, последний также аттестован в образцах ИСО ЧГ24/1, ИСО ЧГ26/1 (0,021 и 0,017 % Се соответственно). Показана возможность совместного применения новых комплектов с выпущенными ранее. В соответствии с запросами потребителей во второй половине 2023 г. ЗАО «ИСО» планирует выпуск образца нодулярного чугуна с большим числом аттестованных примесей, суммарное содержание которых не превышает 0,30 %.

Институт стандартных образцов выпускает комплект стандартных образцов утвержденного типа (ГСО) сталей углеродистых и низколегированных для градуировки эмиссионных и рентгеновских спектрометров ИСО УГ141 - ИСО УГ146. Композиция комплекта разработана таким образом, чтобы при минимальном количестве образцов обеспечить получение градуировочных характеристик для определения 26 элементов, контролируемых по программе низколегированных и углеродистых сталей. При этом в комплекте ИСО УГ141 - ИСО УГ146 аттестованы содержания таких редко встречающихся элементов, как церий, свинец, висмут, тантал и др. Приведены состав комплекта и градуировочные зависимости для определения ряда элементов, полученные с использованием атомно-эмиссионных спектрометров Spectrolab МП и Q8 Magellan и рентгеновского спектрометра ARL 9900. Выполнен эксперимент по исследованию согласованности данного комплекта с образцами ИСО УГОл - ИСО УГ9л и аналогичными образцами чешского комплекта CRM 180 - 189, который используют при градуировке большинства зарубежных и отечественных эмиссионных спектрометров. 

Проведен сравнительный анализ стандартизованных методик определения ряда элементов в легированных и нелегированных сталях и чугунах (ванадий — ГОСТ 12351-2003, ГОСТ 22536.12-88, ГОСТ 2604.7-84; хром — ГОСТ 12350-78, ГОСТ 22536.7-88, ГОСТ 2604.6-77; медь — ГОСТ 22536.8-87, ГОСТ 12355-78, ГОСТ 2604.9-83, ГОСТ Р ИСО 4943-2010; марганец — ГОСТ 12348-78, ГОСТ 22536.5-87, ГОСТ 2604. 5-84; никель — ГОСТ 12352 - 81, ГОСТ 22536.9-88, ГОСТ 2604.8-77, ГОСТ Р ИСО 4940-2010) методом атомно-абсорбционной спектрометрии с атомизацией в пламени. На основе проведенного анализа показана возможность объединения рассмотренных межгосударственных стандартов в универсальные поэлементные методики для данных материалов. В аналитической лаборатории испытательного центра Института стандартных образцов соответствующие методики разработаны и аттестованы. При оптимальных условиях анализа предложенные методики обеспечивают расширение диапазона определяемых концентраций. Проведено сравнение разработанных методик определения ванадия, хрома, меди, марганца, никеля в сталях и чугунах с международными стандартами ASTM Е350-18, ASTM Е351-18, ASTM Е352-18. 

Исследованы возможности метода атомно-эмиссионной спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой (АЭС-ИСП) для определения тантала в сталях без отделения матричных компонентов. Выбраны аналитические линии тантала, способ подготовки проб. Изучено влияние кислот, присутствующих в анализируемом растворе, на аналитический сигнал тантала. Путем изменения одного из операционных параметров плазмы при одновременной стабилизации всех остальных параметров найдены оптимальные условия измерения. Изучено влияние компонентов стали на аналитический сигнал тантала. Оценку метрологических характеристик методики проводили по результатам анализа аттестованных смесей (АС). Для оценки правильности полученных результатов применяли АС или метод добавок. В результате проведенных исследований разработана методика определения тантала в диапазоне содержаний от 0,01 до 0,05 % в образцах легированной стали методом ИСП-АЭС. 

Институтом стандартных образцов впервые выпущены стандартные образцы (ГСО 11777-2021) массовой доли водорода, кислорода и азота в материалах на основе титана: титановом сплаве типа 2В (ИСО 1-1) и титане ВТ 1-00 (ИСО 1-2). Готовый материал стандартных образцов представлен в виде цилиндров массой около 0,1 г с диаметром 2,5 мм и высотой 5- 6 мм. Для аттестации газообразующих элементов применены методы восстановительного плавления в токе инертного газа (водород, кислород, азот) и высокотемпературной вакуумной экстракции с масс-спектрометрическим детектированием (водород); для градуировки анализаторов использованы стандартные образцы, газовая доза (на водород), а также вещество постоянного стехиометрического состава (нитрат калия). Уточнены условия определения водорода, кислорода и азота в титане и титановых сплавах с применением анализатора газов в твердых материалах ONH-2000 (ELTRA). На основе экспериментальных данных установлены показатели точности методики измерений (приписанные характеристики). 

Проведен краткий сравнительный анализ понятий и процедур «валидации» и «верификации», появившихся в национальной нормативной базе применительно к методикам измерений в связи с введением ГОСТ ШОДЕС 17025-2019, устанавливающего требования к компетентности испытательных и калибровочных лабораторий. В соответствии с рядом нормативных документов определены условия применения конкретной методики в аналитической лаборатории для получения достоверных результатов анализа: валидации подлежат нестандартные, разработанные данной лабораторией, и стандартные, но используемые вне области применения или каким-либо образом модифицированные методики; для стандартных, валидированных другой лабораторией, а также разработанных другой лабораторией и аттестованных уполномоченной организацией методик необходима верификация.

Последние четыре года для аккредитованных лиц прошли под знаком глобальной модернизации Федеральной государственной информационной системы (ФГИС) Росаккредитации и электронных сервисов национальной системы аккредитации. В статье рассмотрены некоторые возникшие в связи с этим проблемы, с которыми столкнулись аккредитованные лица, в том числе ЗАО «ИСО»: невозможность выполнения требований вводимых в действие нормативных правовых актов, нестабильная работа функционала и, как следствие, срыв нормированных сроков предоставления сведений о деятельности аккредитованного лица, безрезультатность обращений в техническую поддержку, невозможность реализовать требования экспертов по аккредитации при работе с конфигуратором области аккредитации. Таким образом, реализованная Росаккредитацией цифровизация пока не приносит желаемых результатов и не экономит время аккредитованных лиц.