Standardowa metoda badania lepkości kinematycznej cieczy przezroczystych i nieprzezroczystych zgodna z normą ASTM D445 (w tym obliczanie lepkości dynamicznej)

Norma ASTM D445 dotycząca metody badania lepkości kinematycznej cieczy klarownych i nieprzezroczystych (w tym obliczania lepkości dynamicznej), opracowana przez Amerykańskie Towarzystwo Badań i Materiałów (ASTM), opisuje metodę badania służącą do określania lepkości kinematycznej zarówno klarownych, jak i nieprzezroczystych ciekłych produktów naftowych poprzez pomiar czasu przepływu danej objętości cieczy pod wpływem grawitacji przez skalibrowany szklany wiskozymetr kapilarny. Lepkość dynamiczną można uzyskać, mnożąc lepkość kinematyczną przez gęstość cieczy.

Normy ASTM D2170 i ASTM D2171 mają również zastosowanie do pomiaru lepkości kinematycznej asfaltów. Metoda badania opisana w normie ISO 3104 „Przetwory naftowe – Ciecze przezroczyste i nieprzezroczyste – Oznaczanie lepkości kinematycznej i obliczanie lepkości dynamicznej” jest zgodna z tą normą.

Wyniki uzyskane tą metodą badawczą zależą od zachowania próbki i są przeznaczone przede wszystkim do stosowania w cieczach, w których naprężenie ścinające i szybkość ścinania są proporcjonalne (newtonowskie zachowanie płynięcia). Jednakże, jeśli lepkość zmienia się znacząco wraz ze zmianą szybkości ścinania, wiskozymetry o różnych średnicach kapilar mogą uzyskać różne wyniki. Podano wartości procedury i czułości dla resztkowych olejów opałowych, które w pewnych warunkach wykazują zachowanie nienewtonowskie.

Zakres lepkości kinematycznej objęty tą metodą badawczą wynosi od 0,2 mm²/s do 300 000 mm²/s we wszystkich temperaturach. Dokładność określono wyłącznie dla materiałów, zakresów lepkości kinematycznej i temperatur podanych w przypisach do sekcji dotyczącej dokładności.

Rtęć jest uznawana przez wiele agencji regulacyjnych za substancję niebezpieczną, która może powodować poważne problemy zdrowotne. Wykazano, że rtęć i jej opary są szkodliwe dla zdrowia i powodują korozję materiałów. Należy zachować ostrożność podczas obchodzenia się z rtęcią i produktami zawierającymi rtęć.

Wiele produktów ropopochodnych i niektóre materiały niepochodzące z ropy naftowej są wykorzystywane jako środki smarne, a prawidłowa eksploatacja sprzętu zależy od odpowiedniej lepkości użytego płynu. Ponadto, lepkość wielu paliw ropopochodnych jest istotna dla przewidywania optymalnych warunków przechowywania, obsługi i eksploatacji. Dlatego dokładne określenie lepkości ma kluczowe znaczenie dla wielu specyfikacji produktów.

Metoda pomiaru opisana w niniejszej normie opiera się na monitorowaniu czasu przepływu cieczy przezroczystych lub nieprzezroczystych przez kalibrowaną szklaną kapilarę.

Lepkość kinematyczną i dynamiczną produktów naftowych mierzy się z następujących powodów:

• Określanie jakości produktów naftowych
• Określić przydatność, operacyjność i sposób postępowania z ropą naftową
• Opracowywanie optymalnych warunków przechowywania

Czas przepływu jest określany na podstawie podwójnych pomiarów, które obejmują etapy czyszczenia. Aby obliczyć lepkość kinematyczną, czas przepływu mnoży się przez stałą kapilarną uzyskaną z pomiaru certyfikowanego materiału odniesienia lepkości. Jest to pośrednie wyznaczanie lepkości, ponieważ lepkość kinematyczna jest obliczana na podstawie czasu przepływu.

Do obliczenia lepkości dynamicznej konieczne jest przeprowadzenie dodatkowych pomiarów gęstości zgodnie z normami ASTM D1217, ASTM D1480, ASTM D1481 lub ASTM D4052 .

Wymagania dotyczące pomiaru lepkości zgodnie z normą ASTM D445 są następujące:

• Kontrola temperatury: Temperatura jest jednym z najważniejszych czynników wpływających na pomiar lepkości. Aby spełnić wymagania normy, maksymalny zakres temperatur wynosi od 15 do 100 stopni. plus/minus Dopuszczalne jest odchylenie temperatury wynoszące 0,02 stopnia (poza tym zakresem, plus/minus 0,05 stopnia). Aby spełnić ten wymóg, wymagana jest łaźnia z regulacją temperatury i dodatkowym termometrem zewnętrznym. Aby zapewnić odpowiednią kompensację temperatury, przed pomiarem należy umieścić w niej kapilarę z obciążeniem. Zalecany czas równoważenia wynosi około 30 minut. Optymalny czas równoważenia różni się jednak dla każdego instrumentu oraz w zależności od temperatury i lepkości kinematycznej. Należy go dokładniej określić eksperymentalnie.
• Urządzenie do pomiaru czasu: Zgodnie z tą normą należy stosować urządzenia do pomiaru czasu zapewniające dokładność plus/minus 0,07 procent i odstęp między pomiarami wynoszący 0,1 sekundy.
• Napełnianie i przygotowanie próbki: Ta metoda badawcza ma zastosowanie zarówno do cieczy klarownych, jak i nieprzezroczystych. Ciecze klarowne należy homogenizować i odgazowywać w łaźni ultradźwiękowej. Jeśli próbka cieczy zawiera włókna lub cząstki, wymagany jest dodatkowy etap filtracji. Pozostałości olejów opałowych i ciecze nieprzezroczyste są homogenizowane poprzez kilka etapów ogrzewania i mieszania, a cząstki muszą być usuwane przez wstępnie podgrzany filtr. W przypadku cieczy nieprzezroczystych do określenia lepkości kinematycznej wymagane są dwie kapilary przeciwprądowe.

Cząsteczki są jednym z najczęstszych źródeł błędów. Jeśli próbka zawiera włókna lub cząstki stałe, wymagana jest filtracja. Wymagany filtr ma rozmiar porów 75 µm, dlatego cząstki większe niż 75 µm muszą zostać odfiltrowane. Oprócz cząstek w próbce, błędnych pomiarów mogą również powodować cząsteczki pyłu wewnątrz kapilary. W związku z tym prawidłowe przechowywanie i staranne czyszczenie kapilar są kluczowe.

Domyślnie próbki ropy naftowej można mierzyć za pomocą ręcznych lub automatycznych szklanych wiskozymetrów kapilarnych. Kapilary typu Oswalda, z zawieszonym poziomem i przeciwprądowe, określone w normie ASTM D445, mogą być stosowane do różnych próbek i zakresów lepkości. Wiskozymetry te zawierają szklane kapilary, uchwyty kapilar, jednostkę kontroli temperatury, łaźnię z regulacją temperatury, termometr, płyn w łaźni odpowiedni do temperatury pomiaru oraz urządzenie do pomiaru czasu, spełniające wymagania normy.

Zgodnie z normą ASTM lepkość kinematyczną i lepkość dynamiczną należy podawać w milimetrach na sekundę do kwadratu (mm2/s) i milipaskalach na sekundę (mPa·s).

Alternatywną normą dla pomiarów lepkości jest norma „ASTM D7042 Standardowa metoda badania lepkości dynamicznej i gęstości cieczy (oraz obliczania lepkości kinematycznej) za pomocą wiskozymetru Stabingera”.

Nasza organizacja, która od lat wspiera firmy z wszystkich sektorów, oferując szeroki zakres usług testowych, pomiarowych, analitycznych i ewaluacyjnych, dysponuje silnym zespołem pracowników, którzy uważnie śledzą światowe osiągnięcia w dziedzinie nauki i technologii oraz stale się rozwijają. W tym kontekście świadczymy również usługi testowe zgodnie z normą „ASTM D445 Standardowa metoda badania lepkości kinematycznej cieczy przezroczystych i nieprzezroczystych (w tym obliczanie lepkości dynamicznej)”.