วิธีทดสอบมาตรฐาน ASTM D445 สำหรับความหนืดจลนศาสตร์ของของเหลวใสและทึบแสง (รวมถึงการคำนวณความหนืดแบบไดนามิก)

มาตรฐานการทดสอบ ASTM D445 สำหรับความหนืดจลน์ของของเหลวใสและขุ่น (รวมถึงการคำนวณความหนืดไดนามิก) ซึ่งพัฒนาโดยสมาคมมาตรฐานการทดสอบและวัสดุแห่งอเมริกา (ASTM) อธิบายวิธีการทดสอบเพื่อหาค่าความหนืดจลน์ของผลิตภัณฑ์ปิโตรเลียมเหลวทั้งแบบใสและขุ่น โดยการวัดเวลาที่ของเหลวปริมาตรหนึ่งไหลผ่านเครื่องวัดความหนืดแบบหลอดแก้วที่สอบเทียบแล้วภายใต้แรงโน้มถ่วง ความหนืดไดนามิกสามารถหาได้โดยการคูณความหนืดจลน์ด้วยความหนาแน่นของของเหลว

มาตรฐาน ASTM D2170 และ ASTM D2171 ยังใช้สำหรับการวัดความหนืดจลนศาสตร์ของบิทูเมนอีกด้วย วิธีการทดสอบที่อธิบายไว้ในมาตรฐาน ISO 3104 ผลิตภัณฑ์ปิโตรเลียม - ของเหลวใสและทึบแสง - การหาค่าความหนืดจลนศาสตร์และการคำนวณความหนืดพลวัต สอดคล้องกับมาตรฐานนี้

ผลลัพธ์ที่ได้จากวิธีการทดสอบนี้ขึ้นอยู่กับพฤติกรรมของตัวอย่าง และมีวัตถุประสงค์หลักเพื่อใช้กับของไหลที่มีความเค้นเฉือนและอัตราการเฉือนเป็นสัดส่วนกัน (พฤติกรรมการไหลแบบนิวตัน) อย่างไรก็ตาม หากความหนืดเปลี่ยนแปลงอย่างมีนัยสำคัญตามอัตราเฉือน เครื่องวัดความหนืดที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางแคปิลลารีต่างกันอาจได้ผลลัพธ์ที่แตกต่างกัน ค่าขั้นตอนการทดสอบและความไวจะรวมไว้สำหรับน้ำมันเชื้อเพลิงตกค้างที่แสดงพฤติกรรมแบบไม่นิวตันภายใต้เงื่อนไขบางประการ

ช่วงความหนืดจลนศาสตร์ที่ครอบคลุมโดยวิธีการทดสอบนี้อยู่ระหว่าง 0,2 มม.²/วินาที ถึง 300.000 มม.²/วินาที ที่อุณหภูมิทั้งหมด ความแม่นยำจะถูกกำหนดเฉพาะวัสดุ ช่วงความหนืดจลนศาสตร์ และอุณหภูมิที่แสดงในเชิงอรรถของส่วนความแม่นยำเท่านั้น

หน่วยงานกำกับดูแลหลายแห่งกำหนดให้สารปรอทเป็นสารอันตรายที่อาจก่อให้เกิดปัญหาสุขภาพร้ายแรง สารปรอทและไอระเหยของสารปรอทได้รับการพิสูจน์แล้วว่าเป็นอันตรายต่อสุขภาพและกัดกร่อนวัสดุต่างๆ ดังนั้น ควรใช้ความระมัดระวังในการจัดการกับสารปรอทและผลิตภัณฑ์ที่มีสารปรอทเป็นส่วนประกอบ

ผลิตภัณฑ์ปิโตรเลียมและวัสดุที่ไม่ใช่ปิโตรเลียมบางชนิดถูกนำมาใช้เป็นน้ำมันหล่อลื่น และการทำงานของอุปกรณ์อย่างถูกต้องขึ้นอยู่กับความหนืดที่เหมาะสมของของเหลวที่ใช้ นอกจากนี้ ความหนืดของเชื้อเพลิงปิโตรเลียมหลายชนิดยังมีความสำคัญต่อการคาดการณ์สภาวะการจัดเก็บ การจัดการ และการใช้งานที่เหมาะสม ดังนั้น การกำหนดความหนืดที่แม่นยำจึงมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อข้อกำหนดเฉพาะของผลิตภัณฑ์หลายชนิด

วิธีการวัดที่อธิบายไว้ในมาตรฐานนี้ขึ้นอยู่กับการตรวจสอบเวลาการไหลของของเหลวใสหรือทึบแสงผ่านหลอดเลือดฝอยแก้วที่ได้รับการปรับเทียบแล้ว

ความหนืดจลนศาสตร์และไดนามิกของผลิตภัณฑ์ปิโตรเลียมวัดด้วยเหตุผลดังต่อไปนี้:

• การกำหนดคุณภาพของผลิตภัณฑ์ปิโตรเลียม
• กำหนดความเหมาะสม การดำเนินงาน และการจัดการปิโตรเลียม
• การพัฒนาสภาวะการจัดเก็บที่เหมาะสมที่สุด

เวลาการไหลถูกกำหนดโดยการวัดซ้ำหลายครั้งซึ่งมีขั้นตอนการทำความสะอาดระหว่างนั้น ในการคำนวณความหนืดจลนศาสตร์ เวลาการไหลจะถูกคูณด้วยค่าคงที่แคปิลลารีที่ได้จากการวัดความหนืดอ้างอิงที่ได้รับการรับรอง นี่เป็นการหาค่าความหนืดทางอ้อม เนื่องจากความหนืดจลนศาสตร์คำนวณจากเวลาการไหล

จำเป็นต้องมีการวัดความหนาแน่นเพิ่มเติมตามมาตรฐาน ASTM D1217, ASTM D1480, ASTM D1481 หรือ ASTM D4052 เพื่อใช้ในการคำนวณความหนืดไดนามิก

ข้อกำหนดสำหรับการวัดความหนืดตามมาตรฐาน ASTM D445 มีดังนี้:

• การควบคุมอุณหภูมิ: อุณหภูมิเป็นหนึ่งในปัจจัยสำคัญที่สุดที่มีผลต่อการวัดความหนืด เพื่อให้เป็นไปตามข้อกำหนดการทดสอบของมาตรฐาน ช่วงอุณหภูมิสูงสุดอยู่ที่ 15 ถึง 100 องศา บวก/ลบ อนุญาตให้เบี่ยงเบนอุณหภูมิได้ 0,02 องศา (นอกเหนือจากช่วงนี้ บวกหรือลบ 0,05 องศา) เพื่อให้เป็นไปตามข้อกำหนดนี้ จำเป็นต้องใช้อ่างควบคุมอุณหภูมิพร้อมเทอร์โมมิเตอร์ภายนอกเพิ่มเติม เพื่อการชดเชยอุณหภูมิที่เหมาะสม ควรนำแคปิลลารีที่บรรจุของเหลวแล้วไปวางในอ่างวัดอุณหภูมิก่อนทำการวัด ขอแนะนำให้ใช้เวลาประมาณ 30 นาทีในการปรับสมดุล อย่างไรก็ตาม เวลาปรับสมดุลที่เหมาะสมที่สุดจะแตกต่างกันไปตามแต่ละเครื่องมือ และขึ้นอยู่กับอุณหภูมิและความหนืดจลนศาสตร์ที่แตกต่างกัน จำเป็นต้องทำการทดลองเพื่อหาค่าที่แม่นยำยิ่งขึ้น
• อุปกรณ์จับเวลา: ตามมาตรฐานนี้จะต้องใช้อุปกรณ์จับเวลาที่มีความแม่นยำบวก/ลบ 0,07 เปอร์เซ็นต์ และการแยกการบันทึก 0,1 วินาที
• การบรรจุและการเตรียมตัวอย่าง: วิธีทดสอบนี้ใช้ได้กับทั้งของเหลวใสและทึบแสง ของเหลวใสต้องถูกทำให้เป็นเนื้อเดียวกันและกำจัดก๊าซในอ่างอัลตราโซนิก หากของเหลวตัวอย่างมีเส้นใยหรืออนุภาค จะต้องดำเนินการกรองเพิ่มเติม น้ำมันเชื้อเพลิงที่เหลือและของเหลวทึบแสงจะถูกทำให้เป็นเนื้อเดียวกันโดยขั้นตอนการให้ความร้อนและการผสมหลายขั้นตอน และต้องกำจัดอนุภาคออกด้วยตัวกรองที่อุ่นไว้ล่วงหน้า สำหรับของเหลวทึบแสง จำเป็นต้องใช้แคปิลลารีแบบไหลสวนทางสองอันเพื่อวัดความหนืดจลนศาสตร์

อนุภาคเป็นหนึ่งในแหล่งที่มาของความผิดพลาดที่พบบ่อยที่สุด หากตัวอย่างมีเส้นใยหรืออนุภาคของแข็ง จำเป็นต้องกรอง ตะแกรงกรองที่จำเป็นมีขนาดรูพรุน 75 ไมโครเมตร ดังนั้นจึงต้องกรองอนุภาคที่มีขนาดใหญ่กว่า 75 ไมโครเมตรออก นอกจากอนุภาคในตัวอย่างแล้ว ฝุ่นละอองภายในแคปิลลารีก็อาจทำให้การวัดผิดพลาดได้เช่นกัน ดังนั้น การจัดเก็บที่เหมาะสมและการทำความสะอาดแคปิลลารีอย่างระมัดระวังจึงเป็นสิ่งสำคัญ

ตัวอย่างปิโตรเลียมสามารถวัดได้ด้วยเครื่องวัดความหนืดแบบแคปิลลารีแก้วแบบแมนนวลหรือแบบอัตโนมัติ แคปิลลารีชนิดออสวอลด์ แบบแขวนลอย และแบบไหลสวนทางที่กำหนดใน ASTM D445 สามารถใช้ได้กับตัวอย่างและช่วงความหนืดที่หลากหลาย เครื่องวัดความหนืดเหล่านี้ประกอบด้วยแคปิลลารีแก้ว ตัวยึดแคปิลลารี ชุดควบคุมอุณหภูมิ อ่างควบคุมอุณหภูมิ เทอร์โมมิเตอร์ น้ำยาในอ่างที่เหมาะกับอุณหภูมิที่ใช้ในการวัด และอุปกรณ์วัดเวลาตามข้อกำหนดของมาตรฐาน

ตามมาตรฐาน ASTM ความหนืดจลนศาสตร์และความหนืดไดนามิกควรระบุเป็นมิลลิเมตรต่อตารางวินาที (mm2/s) และมิลลิปาสกาลวินาที (mPa·s)

มาตรฐานทางเลือกสำหรับการวัดความหนืดคือมาตรฐาน “วิธีทดสอบมาตรฐาน ASTM D7042 สำหรับความหนืดแบบไดนามิกและความหนาแน่นของของเหลว (และการคำนวณความหนืดจลนศาสตร์) โดยเครื่องวัดความหนืด Stabinger”

องค์กรของเราซึ่งให้การสนับสนุนธุรกิจในทุกภาคส่วนมายาวนาน ผ่านกิจกรรมการทดสอบ การวัด การวิเคราะห์ และการประเมินที่หลากหลาย มีทีมงานที่แข็งแกร่งซึ่งติดตามความก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีระดับโลกอย่างใกล้ชิดและพัฒนาตนเองอย่างต่อเนื่อง ในส่วนนี้ เรายังให้บริการทดสอบตามมาตรฐาน "ASTM D445 วิธีทดสอบมาตรฐานสำหรับความหนืดจลนศาสตร์ของของเหลวใสและทึบแสง (รวมถึงการคำนวณความหนืดพลวัต)"