Стандартный метод испытаний ASTM D445 для определения кинематической вязкости прозрачных и непрозрачных жидкостей (включая расчет динамической вязкости)

Стандартный метод испытания ASTM D445 для определения кинематической вязкости прозрачных и непрозрачных жидкостей (включая расчет динамической вязкости), разработанный Американским обществом по испытанию материалов (ASTM), описывает метод определения кинематической вязкости как прозрачных, так и непрозрачных жидких нефтепродуктов путем измерения времени, необходимого для протекания определенного объема жидкости под действием силы тяжести через калиброванный стеклянный капиллярный вискозиметр. Динамическую вязкость можно получить, умножив кинематическую вязкость на плотность жидкости.

Стандарты ASTM D2170 и ASTM D2171 также применимы для измерения кинематической вязкости битума. Метод испытаний, описанный в стандарте ISO 3104 «Нефтепродукты. Прозрачные и непрозрачные жидкости. Определение кинематической вязкости и расчёт динамической вязкости», соответствует этому стандарту.

Результаты, получаемые данным методом испытаний, зависят от поведения образца и предназначены, прежде всего, для жидкостей, где напряжение сдвига и скорость сдвига пропорциональны (ньютоновское течение). Однако, если вязкость существенно меняется в зависимости от скорости сдвига, результаты измерений вискозиметрами с различными диаметрами капилляров могут различаться. Включены методика и значения чувствительности для остаточного топлива, которое при определённых условиях демонстрирует неньютоновское поведение.

Диапазон кинематической вязкости, охватываемый данным методом испытаний, составляет от 0,2 мм²/с до 300 000 мм²/с при всех температурах. Точность определяется только для материалов, диапазонов кинематической вязкости и температур, указанных в сносках к разделу «Точность».

Ртуть признана многими регулирующими органами опасным веществом, которое может вызывать серьёзные медицинские проблемы. Доказано, что ртуть и её пары вредны для здоровья и вызывают коррозию материалов. При обращении с ртутью и ртутьсодержащими продуктами необходимо соблюдать осторожность.

В качестве смазочных материалов используются многие нефтепродукты и некоторые материалы ненефтяного происхождения, и правильная работа оборудования зависит от вязкости используемой жидкости. Более того, вязкость многих видов нефтяного топлива важна для прогнозирования оптимальных условий хранения, транспортировки и эксплуатации. Поэтому точное определение вязкости имеет решающее значение для спецификации многих продуктов.

Метод измерения, описанный в настоящем стандарте, основан на контроле времени течения прозрачных или непрозрачных жидкостей через калиброванный стеклянный капилляр.

Кинематическая и динамическая вязкость нефтепродуктов измеряется в следующих целях:

• Определение качества нефтепродуктов
• Определить применимость, работоспособность и обращение с нефтепродуктами
• Разработка оптимальных условий хранения

Время истечения определяется путём повторных измерений, включающих этапы очистки между ними. Для расчёта кинематической вязкости время истечения умножается на капиллярную постоянную, полученную при измерении сертифицированного эталонного материала вязкости. Это косвенное определение вязкости, поскольку кинематическая вязкость рассчитывается на основе времени истечения.

Для расчета динамической вязкости необходимы дополнительные измерения плотности в соответствии со стандартами ASTM D1217, ASTM D1480, ASTM D1481 или ASTM D4052.

Требования к измерению вязкости согласно стандарту ASTM D445:

• Контроль температуры: Температура — один из важнейших факторов, влияющих на измерение вязкости. Для соответствия требованиям стандарта максимальный диапазон температур должен составлять от 15 до 100 градусов. плюс/минус Допускается отклонение температуры на 0,02 градуса (вне этого диапазона, плюс-минус 0,05 градуса). Для выполнения этого требования требуется термостатированная баня с дополнительным внешним термометром. Для адекватной температурной компенсации загруженный капилляр следует поместить в баню перед измерением. Рекомендуемое время установления равновесия составляет около 30 минут. Однако оптимальное время установления равновесия варьируется для каждого прибора, в зависимости от температуры и кинематической вязкости. Его необходимо более точно определить экспериментально.
• Устройство отсчета времени: Согласно данному стандарту, должны использоваться устройства отсчета времени, обеспечивающие точность ±0,07 процента и интервал записи 0,1 секунды.
• Заполнение и подготовка образца: Данный метод испытаний применим как к прозрачным, так и к непрозрачным жидкостям. Прозрачные жидкости необходимо гомогенизировать и дегазировать в ультразвуковой ванне. Если образец жидкости содержит волокна или частицы, требуется дополнительная фильтрация. Остаточные мазуты и непрозрачные жидкости гомогенизируются путем нескольких стадий нагрева и перемешивания, а частицы удаляются предварительно нагретым фильтром. Для определения кинематической вязкости непрозрачных жидкостей требуются два капилляра противоточного типа.

Частицы – один из наиболее частых источников ошибок. Если образец содержит волокна или твердые частицы, необходима фильтрация. Размер пор необходимого фильтрующего экрана составляет 75 мкм, поэтому частицы размером более 75 мкм должны быть отфильтрованы. Помимо частиц в образце, частицы пыли внутри капилляра также могут вызывать ошибки измерений. Поэтому крайне важно правильно хранить и тщательно очищать капилляры.

По умолчанию образцы нефтепродуктов можно измерять с помощью ручных или автоматических стеклянных капиллярных вискозиметров. Капилляры Освальда, капиллярные и противоточные, описанные в ASTM D445, могут использоваться для различных образцов и диапазонов вязкости. Эти вискозиметры включают в себя стеклянные капилляры, держатели капилляров, блок термостатирования, термостатируемую баню, термометр, жидкость для ванны, соответствующую температуре измерения, и устройство для измерения времени, соответствующее требованиям стандарта.

Согласно стандарту ASTM кинематическая вязкость и динамическая вязкость должны указываться в миллиметрах в квадратную секунду (мм2/с) и миллипаскалях в секунду (мПа·с).

Альтернативным стандартом для измерений вязкости является стандарт «ASTM D7042 Стандартный метод испытаний динамической вязкости и плотности жидкостей (и расчета кинематической вязкости) с помощью вискозиметра Штабингера».

Наша организация, которая на протяжении многих лет оказывает поддержку предприятиям всех отраслей, предлагая широкий спектр услуг по испытаниям, измерениям, анализу и оценке, располагает сильной командой сотрудников, которые внимательно следят за мировыми достижениями в области науки и технологий и постоянно совершенствуются. В связи с этим мы также предоставляем услуги по испытаниям в соответствии со стандартом ASTM D445 «Стандартный метод определения кинематической вязкости прозрачных и непрозрачных жидкостей (включая расчёт динамической вязкости)».