طريقة الاختبار القياسية ASTM D445 للزوجة الحركية للسوائل الشفافة والمعتمة (بما في ذلك حساب اللزوجة الديناميكية)

تصف طريقة الاختبار القياسية ASTM D445 لقياس اللزوجة الحركية للسوائل الشفافة والمعتمة (بما في ذلك حساب اللزوجة الديناميكية)، التي طورتها الجمعية الأمريكية للاختبار والمواد (ASTM)، طريقة اختبار لتحديد اللزوجة الحركية لكل من المنتجات البترولية السائلة الشفافة والمعتمة عن طريق قياس الزمن اللازم لتدفق حجم معين من السائل تحت تأثير الجاذبية عبر مقياس لزوجة شعري زجاجي معاير. ويمكن الحصول على اللزوجة الديناميكية بضرب اللزوجة الحركية في كثافة السائل.

تُطبَّق معايير ASTM D2170 وASTM D2171 أيضًا لقياس اللزوجة الحركية للبيتومين. تتوافق طريقة الاختبار الموضحة في المعيار ISO 3104 "منتجات البترول - السوائل الشفافة والمعتمة - تحديد اللزوجة الحركية وحساب اللزوجة الديناميكية" مع هذا المعيار.

تعتمد نتائج طريقة الاختبار هذه على سلوك العينة، وهي مُصممة أساسًا للاستخدام في السوائل التي يتناسب فيها إجهاد القص مع معدلات القص (سلوك التدفق النيوتوني). ومع ذلك، إذا تغيرت اللزوجة بشكل كبير مع معدل القص، فقد تختلف النتائج باستخدام مقاييس اللزوجة ذات أقطار الشعيرات المختلفة. وقد أُدرجت قيم الإجراءات والحساسية لزيوت الوقود المتبقية، والتي تُظهر سلوكًا غير نيوتوني في ظل ظروف معينة.

يتراوح نطاق اللزوجة الحركية الذي تغطيه طريقة الاختبار هذه بين 0,2 مم²/ثانية و300.000 مم²/ثانية في جميع درجات الحرارة. تُحدَّد الدقة فقط للمواد، ونطاقات اللزوجة الحركية، ودرجات الحرارة الموضحة في حواشي قسم الدقة.

تُصنّف العديد من الهيئات التنظيمية الزئبق كمادة خطرة قد تُسبب مشاكل طبية خطيرة. وقد ثَبُتَ أن الزئبق وأبخرته ضاران بالصحة ومُسببان لتآكل المواد. لذا، يُنصح بتوخي الحذر عند التعامل مع الزئبق والمنتجات التي تحتوي عليه.

تُستخدم العديد من المنتجات البترولية وبعض المواد غير البترولية كمواد تشحيم، ويعتمد التشغيل السليم للمعدات على اللزوجة المناسبة للسائل المستخدم. علاوة على ذلك، تُعدّ لزوجة العديد من أنواع الوقود البترولي مهمةً للتنبؤ بظروف التخزين والمناولة والتشغيل المثلى. لذلك، يُعدّ التحديد الدقيق للزوجة أمرًا بالغ الأهمية لمواصفات العديد من المنتجات.

تعتمد طريقة القياس الموضحة في هذه المواصفة على مراقبة وقت تدفق السوائل الشفافة أو المعتمة من خلال أنبوب شعري زجاجي معاير.

يتم قياس اللزوجة الحركية والديناميكية للمنتجات البترولية للأسباب التالية:

• تحديد جودة المنتجات البترولية
• تحديد مدى قابلية تطبيق وتشغيل ومعالجة البترول
• تطوير ظروف التخزين المثالية

يُحدَّد زمن التدفق بقياسات مكررة تتضمن خطوات تنظيف بينها. لحساب اللزوجة الحركية، يُضرب زمن التدفق في ثابت الشعيرات الناتج عن قياس مادة مرجعية معتمدة للزوجة. يُعد هذا تحديدًا غير مباشر للزوجة، حيث تُحسب اللزوجة الحركية بناءً على زمن التدفق.

يلزم إجراء قياسات إضافية للكثافة وفقًا لمعايير ASTM D1217 أو ASTM D1480 أو ASTM D1481 أو ASTM D4052 لحساب اللزوجة الديناميكية .

متطلبات قياس اللزوجة وفقًا لمعيار ASTM D445 هي:

• التحكم في درجة الحرارة: تُعد درجة الحرارة من أهم العوامل المؤثرة في قياس اللزوجة. لتلبية متطلبات الاختبار للمعيار، يتراوح نطاق درجة الحرارة الأقصى بين 15 و100 درجة مئوية. زائد / ناقص يُسمح بانحراف في درجة الحرارة قدره 0,02 درجة (خارج هذا النطاق، زائد أو ناقص 0,05 درجة). لتلبية هذا الشرط، يلزم استخدام حمام مُتحكم في درجة حرارته مزود بمقياس حرارة خارجي إضافي. للحصول على تعويض حراري مناسب، يجب وضع الأنبوب الشعري المُحمّل في حمام الحرارة قبل القياس. يُوصى بمدة موازنة تبلغ حوالي 30 دقيقة. مع ذلك، يختلف وقت الموازنة الأمثل باختلاف كل جهاز ودرجات الحرارة واللزوجة الحركية. يجب تحديده بدقة أكبر تجريبيًا.
• جهاز التوقيت: وفقًا لهذا المعيار، يجب استخدام أجهزة توقيت توفر دقة زائد/ناقص 0,07 بالمائة وفصل تسجيل يبلغ 0,1 ثانية.
• تعبئة العينة وتحضيرها: تُطبّق طريقة الاختبار هذه على كلٍّ من السوائل الشفافة والمعتمة. يجب تجانس السوائل الشفافة وإزالة الغازات منها في حمام فوق صوتي. إذا احتوت العينة على ألياف أو جسيمات، يلزم إجراء خطوة ترشيح إضافية. تُتجانس زيوت الوقود المتبقية والسوائل المعتمة من خلال عدة خطوات تسخين وخلط، ويجب إزالة الجسيمات بواسطة مرشح مُسخّن مسبقًا. بالنسبة للسوائل المعتمة، يلزم وجود أنبوبين شعريين متعاكسين لتحديد اللزوجة الحركية.

تُعدّ الجسيمات من أكثر مصادر الخطأ شيوعًا. إذا احتوت العينة على ألياف أو جسيمات صلبة، يلزم الترشيح. يبلغ حجم مسام مصفاة الترشيح المطلوبة 75 ميكرومترًا، لذا يجب ترشيح الجسيمات التي يزيد حجمها عن 75 ميكرومترًا. بالإضافة إلى الجسيمات الموجودة في العينة، قد تُسبب جزيئات الغبار داخل الشعيرات الدموية قياسات خاطئة. لذا، يُعدّ التخزين السليم والتنظيف الدقيق للشعيرات الدموية أمرًا بالغ الأهمية.

افتراضيًا، يمكن قياس عينات البترول باستخدام مقاييس اللزوجة الشعرية الزجاجية اليدوية أو الآلية. ويمكن استخدام مقاييس اللزوجة من نوع أوزوالد، والمستوى المعلق، والتدفق المعاكس المحددة في معيار ASTM D445، لمختلف العينات ونطاقات اللزوجة. تتضمن مقاييس اللزوجة هذه مقاييس شعيرات زجاجية، وحاملات شعيرات، ووحدة تحكم في درجة الحرارة، وحوضًا للتحكم في درجة الحرارة، ومقياس حرارة، وسائلًا مناسبًا لدرجة حرارة القياس، وجهازًا لقياس الوقت يفي بمواصفات المعيار.

وفقًا لمعيار ASTM، يجب تحديد اللزوجة الحركية واللزوجة الديناميكية بالمليمترات لكل ثانية مربعة (mm2/s) والميلي باسكال ثانية (mPa·s).

المعيار البديل لقياس اللزوجة هو المعيار "طريقة الاختبار القياسية ASTM D7042 للزوجة الديناميكية وكثافة السوائل (وحساب اللزوجة الحركية) بواسطة مقياس اللزوجة Stabinger".

مؤسستنا، التي تدعم الشركات في جميع القطاعات منذ سنوات من خلال مجموعة واسعة من أنشطة الاختبار والقياس والتحليل والتقييم، تضم فريقًا قويًا من الموظفين يتابعون عن كثب التطورات العالمية في العلوم والتكنولوجيا، ويعملون على تطوير أنفسهم باستمرار. وفي هذا السياق، نقدم أيضًا خدمات الاختبار وفقًا لمعيار "طريقة الاختبار القياسية ASTM D445 للزوجة الحركية للسوائل الشفافة والمعتمة (بما في ذلك حساب اللزوجة الديناميكية)".