大氣壓對(duì)潤(rùn)滑油蒸發(fā)損失的影響分析

郎需進(jìn)等

摘要：蒸發(fā)損失是潤(rùn)滑油一項(xiàng)重要測(cè)試指標(biāo)，對(duì)內(nèi)燃機(jī)油尤為重要。諾亞克法是測(cè)定潤(rùn)滑油蒸發(fā)損失的經(jīng)典方法。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)大氣壓的變化對(duì)測(cè)定結(jié)果存在很大影響，而這一影響在現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)NB/SH/T 0059《潤(rùn)滑油蒸發(fā)損失測(cè)定法 諾亞克法》及所采用國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)ASTM D5800《Evaporation Loss of Lubricating Oils by the Noack Method》中均未說(shuō)明，造成了全國(guó)各地，尤其是大氣壓差別較大的地域之間采用本標(biāo)準(zhǔn)方法測(cè)定的結(jié)果存在很大差異。文章通過中國(guó)海拔高度差異較大地區(qū)的實(shí)驗(yàn)證明了大氣壓變化對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響，提出了蘭州地區(qū)解決此問題的方式，并建議對(duì)現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)NB/SH/T 0059進(jìn)行修訂。

關(guān)鍵詞：大氣壓；潤(rùn)滑油；蒸發(fā)損失；諾亞克法

中圖分類號(hào)：TE622.5文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Abstract：Evaporation loss is an important test indicator of lubricating oils， particularly for engine oils. The Noack method is a classic method for the determination of evaporation loss of lubricating oils. Test found that changes in atmospheric pressure has a great influence on results， but this influence was not indicated in the existing industry-standard NB/SH/T 0059 and the international standard ASTM D5800 《Evaporation Loss of Lubricating Oils by the Noack Method》.This has resulted in the emergence of regional measurement data inconsistency because atmospheric pressure varies widely among different places. This paper proved the existence of this problem through experiments， proposed solutions of this problem in Lanzhou area and the suggestion for industry-standard NB/SH/T 0059 revision.

Key words：atmospheric pressure； lubricating oil； evaporation loss； Noack method

0引言

潤(rùn)滑油蒸發(fā)損失是試樣在蒸發(fā)坩堝內(nèi)加熱并用恒定壓力差的氣流抽出的試樣質(zhì)量，是反應(yīng)潤(rùn)滑油質(zhì)量的一項(xiàng)重要指標(biāo)，直接影響潤(rùn)滑油的性能和使用壽命。高溫工況下油品會(huì)有部分蒸發(fā)，導(dǎo)致機(jī)油油耗增加、性能改變，因此內(nèi)燃機(jī)油尤其重視蒸發(fā)損失這一指標(biāo)。國(guó)內(nèi)外發(fā)動(dòng)機(jī)制造商均規(guī)定了可允許的蒸發(fā)損失最大值，超出限值可能會(huì)導(dǎo)致設(shè)備磨損嚴(yán)重甚至損壞[1]。

目前國(guó)內(nèi)的潤(rùn)滑油蒸發(fā)損失測(cè)定法為NB/SH/T 0059-2010[2]，它是修改采用美國(guó)試驗(yàn)與材料協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn) ASTM D5800-10《潤(rùn)滑油蒸發(fā)損失測(cè)定法（諾亞克法） 》。ASTM D5800-10是美國(guó)材料與試驗(yàn)協(xié)會(huì)現(xiàn)行有效的潤(rùn)滑油蒸發(fā)損失測(cè)試法（ 諾亞克法） ，它包含了 A、B、C 三個(gè)諾亞克法，國(guó)內(nèi)NB/SH/T 0059-2010多采用其中的B法——非伍德合金諾亞克法。該程序的主要技術(shù)內(nèi)容涉及到試驗(yàn)溫度、恒定壓力差的氣流兩個(gè)方面，標(biāo)準(zhǔn)未考慮到環(huán)境大氣壓力對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響。

本實(shí)驗(yàn)室地處高海拔地區(qū)，實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)環(huán)境大氣壓對(duì)潤(rùn)滑油測(cè)定結(jié)果影響很大，因此，本文用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)證明了這一問題的存在，提出了蘭州地區(qū)解決這一問題的可行性方案，并建議對(duì)現(xiàn)行的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行修訂。

1試驗(yàn)部分

1.1試驗(yàn)材料

標(biāo)準(zhǔn)油：CEC L-40-93，ISL S.A.S公司，蒸發(fā)損失為11.69%（Procedure B），RSD為0.46，可接受的測(cè)定結(jié)果范圍為11.28%～12.09%。

試驗(yàn)設(shè)備：潤(rùn)滑油蒸發(fā)損失測(cè)定儀，NCK2 5G，ISL公司。

實(shí)驗(yàn)所用試劑均為市售分析純?cè)噭?/p>

1.2檢測(cè)方法

NB/SH/T 0059-2010 潤(rùn)滑油蒸發(fā)損失的測(cè)定 諾亞克法。

2結(jié)果與討論

2.1不同地區(qū)蒸發(fā)損失測(cè)定結(jié)果

問題的發(fā)現(xiàn)始于同一潤(rùn)滑油樣品在上海和蘭州兩地區(qū)檢測(cè)結(jié)果的明顯差距。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，上海市平均海拔4 m，大氣壓約為1.01 MPa，而蘭州市平均海拔1600 m，大氣壓約為0.85 MPa，差距較大。實(shí)驗(yàn)嚴(yán)格按照NB/SH/T 0059-2010的操作技術(shù)內(nèi)容，采用同一型號(hào)的潤(rùn)滑油蒸發(fā)損失檢測(cè)設(shè)備，在不同地區(qū)對(duì)同一標(biāo)準(zhǔn)潤(rùn)滑油樣進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試結(jié)果見表1。

由表1可見，在大氣壓偏低的克拉瑪依地區(qū)，潤(rùn)滑油蒸發(fā)損失比標(biāo)準(zhǔn)油的標(biāo)準(zhǔn)值略高，而蘭州地區(qū)的大氣壓（0.84 MPa）顯著低于標(biāo)準(zhǔn)大氣壓（1.01 MPa），其潤(rùn)滑油蒸發(fā)損失高出標(biāo)準(zhǔn)油標(biāo)準(zhǔn)值1.1%，超出了標(biāo)準(zhǔn)油的警告范圍11.28%～12.09%。上海地區(qū)大氣壓接近一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，其蒸發(fā)損失的數(shù)值最接近標(biāo)準(zhǔn)油標(biāo)準(zhǔn)值11.69%。因此，在同一規(guī)定溫度下，高海拔、低大氣壓的環(huán)境下，潤(rùn)滑油蒸發(fā)損失明顯變大。

此問題在現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)NB/SH/T 0059《潤(rùn)滑油蒸發(fā)損失測(cè)定法 諾亞克法》及所采用國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)ASTM D5800《Evaporation Loss of Lubricating Oils by the Noack Method》中均未說(shuō)明，這勢(shì)必造成全國(guó)各地，尤其是大氣壓差別較大的地域之間采用本標(biāo)準(zhǔn)方法測(cè)定的結(jié)果存在很大差異。

2.2問題解決方式

可以理解，同樣的溫度下，大氣壓偏大，潤(rùn)滑油蒸發(fā)損失偏小，大氣壓偏小，潤(rùn)滑油蒸發(fā)損失偏大；同理，同樣的大氣壓下，溫度偏高，潤(rùn)滑油蒸發(fā)損失偏大，溫度偏低，潤(rùn)滑油蒸發(fā)損失偏小。根據(jù)這一規(guī)律，以下針對(duì)蘭州地區(qū)該問題的解決方案進(jìn)行了系統(tǒng)分析。

2.2.1改變溫度

由上文可知，若使蘭州地區(qū)的潤(rùn)滑油蒸發(fā)損失同一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下的測(cè)定結(jié)果相同，在大氣壓不可改變的客觀條件下，選擇方案一：降低潤(rùn)滑油蒸發(fā)溫度。表2列出了蘭州地區(qū)實(shí)驗(yàn)室改變潤(rùn)滑油蒸發(fā)溫度的測(cè)定結(jié)果。

由表2可見，在蘭州地區(qū)進(jìn)行潤(rùn)滑油蒸發(fā)損失測(cè)定實(shí)驗(yàn)時(shí)，其他條件不改變的情況下，蒸發(fā)溫度降低到243.2 ℃時(shí)，其標(biāo)準(zhǔn)油的測(cè)定結(jié)果與一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下的結(jié)果相近，符合標(biāo)準(zhǔn)油蒸發(fā)損失測(cè)定結(jié)果的誤差要求。

2.2.2改變壓力差

蘭州地區(qū)解決此問題的第二種方案，實(shí)驗(yàn)時(shí)降低真空泵的負(fù)壓。表3列出了蘭州地區(qū)實(shí)驗(yàn)室改變潤(rùn)滑油蒸發(fā)測(cè)定時(shí)真空泵負(fù)壓的測(cè)定結(jié)果。

由表3可見，在蘭州地區(qū)進(jìn)行潤(rùn)滑油蒸發(fā)損失測(cè)定實(shí)驗(yàn)時(shí)，其他條件不改變的情況下，真空泵負(fù)壓降低到11.2 mmH2O時(shí)，其標(biāo)準(zhǔn)油的測(cè)定結(jié)果與一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下的結(jié)果相近，符合標(biāo)準(zhǔn)油蒸發(fā)損失測(cè)定結(jié)果的誤差要求。

3結(jié)論

（1）國(guó)內(nèi)存在大氣壓差異的地區(qū)間，采用現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)NB/SH/T 0059《潤(rùn)滑油蒸發(fā)損失測(cè)定法 諾亞克法》對(duì)同一樣品的檢測(cè)結(jié)果存在很大差距，這非常不利于國(guó)內(nèi)各地區(qū)實(shí)驗(yàn)室之間的結(jié)果比對(duì)。

（2）解決此問題的方式為大氣壓低于一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓的地區(qū)，需適當(dāng)降低試驗(yàn)溫度或者適當(dāng)降低抽出氣流的壓差，反之亦然。

（3）中國(guó)蘭州地區(qū)要得出與標(biāo)準(zhǔn)大氣壓條件下相同的潤(rùn)滑油蒸發(fā)損失結(jié)果，需將加熱溫度由原來(lái)的245 ℃降低到243.2 ℃，或?qū)⒄婵毡秘?fù)壓由原來(lái)的20 mmH2O降低到11.2 mmH2O。

（4）利用標(biāo)準(zhǔn)油樣校驗(yàn)不同海拔地區(qū)的設(shè)備，以期待得到良好的實(shí)驗(yàn)結(jié)果也是可行的，但建議在現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)NB/SH/T 0059《潤(rùn)滑油蒸發(fā)損失測(cè)定法 諾亞克法》中進(jìn)行說(shuō)明。

參考文獻(xiàn)：

[1] ASTM D5800-10 Standard Test Method for Evaporation Loss of Lubricating Oils by the Noack Method[S].

[2]SH/T 0059-2010 潤(rùn)滑油蒸發(fā)損失測(cè)定法（ 諾亞克法）[S].