大氣壓對潤滑油蒸發損失的影響分析

郎需進等

摘要：蒸發損失是潤滑油一項重要測試指標，對內燃機油尤為重要。諾亞克法是測定潤滑油蒸發損失的經典方法。實驗發現大氣壓的變化對測定結果存在很大影響，而這一影響在現行行業標準NB/SH/T 0059《潤滑油蒸發損失測定法 諾亞克法》及所采用國外標準ASTM D5800《Evaporation Loss of Lubricating Oils by the Noack Method》中均未說明，造成了全國各地，尤其是大氣壓差別較大的地域之間采用本標準方法測定的結果存在很大差異。文章通過中國海拔高度差異較大地區的實驗證明了大氣壓變化對測試結果的影響，提出了蘭州地區解決此問題的方式，并建議對現行行業標準NB/SH/T 0059進行修訂。

關鍵詞：大氣壓；潤滑油；蒸發損失；諾亞克法

中圖分類號：TE622.5文獻標識碼：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

潤滑油蒸發損失是試樣在蒸發坩堝內加熱并用恒定壓力差的氣流抽出的試樣質量，是反應潤滑油質量的一項重要指標，直接影響潤滑油的性能和使用壽命。高溫工況下油品會有部分蒸發，導致機油油耗增加、性能改變，因此內燃機油尤其重視蒸發損失這一指標。國內外發動機制造商均規定了可允許的蒸發損失最大值，超出限值可能會導致設備磨損嚴重甚至損壞[1]。

目前國內的潤滑油蒸發損失測定法為NB/SH/T 0059-2010[2]，它是修改采用美國試驗與材料協會標準 ASTM D5800-10《潤滑油蒸發損失測定法（諾亞克法） 》。ASTM D5800-10是美國材料與試驗協會現行有效的潤滑油蒸發損失測試法（ 諾亞克法） ，它包含了 A、B、C 三個諾亞克法，國內NB/SH/T 0059-2010多采用其中的B法——非伍德合金諾亞克法。該程序的主要技術內容涉及到試驗溫度、恒定壓力差的氣流兩個方面，標準未考慮到環境大氣壓力對實驗結果的影響。

本實驗室地處高海拔地區，實驗中發現環境大氣壓對潤滑油測定結果影響很大，因此，本文用實驗數據證明了這一問題的存在，提出了蘭州地區解決這一問題的可行性方案，并建議對現行的行業標準進行修訂。

1試驗部分

1.1試驗材料

標準油：CEC L-40-93，ISL S.A.S公司，蒸發損失為11.69%（Procedure B），RSD為0.46，可接受的測定結果范圍為11.28%～12.09%。

試驗設備：潤滑油蒸發損失測定儀，NCK2 5G，ISL公司。

實驗所用試劑均為市售分析純試劑。

1.2檢測方法

NB/SH/T 0059-2010 潤滑油蒸發損失的測定 諾亞克法。

2結果與討論

2.1不同地區蒸發損失測定結果

問題的發現始于同一潤滑油樣品在上海和蘭州兩地區檢測結果的明顯差距。調查發現，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。實驗嚴格按照NB/SH/T 0059-2010的操作技術內容，采用同一型號的潤滑油蒸發損失檢測設備，在不同地區對同一標準潤滑油樣進行測試，測試結果見表1。

由表1可見，在大氣壓偏低的克拉瑪依地區，潤滑油蒸發損失比標準油的標準值略高，而蘭州地區的大氣壓（0.84 MPa）顯著低于標準大氣壓（1.01 MPa），其潤滑油蒸發損失高出標準油標準值1.1%，超出了標準油的警告范圍11.28%～12.09%。上海地區大氣壓接近一個標準大氣壓，其蒸發損失的數值最接近標準油標準值11.69%。因此，在同一規定溫度下，高海拔、低大氣壓的環境下，潤滑油蒸發損失明顯變大。

此問題在現行行業標準NB/SH/T 0059《潤滑油蒸發損失測定法 諾亞克法》及所采用國外標準ASTM D5800《Evaporation Loss of Lubricating Oils by the Noack Method》中均未說明，這勢必造成全國各地，尤其是大氣壓差別較大的地域之間采用本標準方法測定的結果存在很大差異。

2.2問題解決方式

可以理解，同樣的溫度下，大氣壓偏大，潤滑油蒸發損失偏小，大氣壓偏小，潤滑油蒸發損失偏大；同理，同樣的大氣壓下，溫度偏高，潤滑油蒸發損失偏大，溫度偏低，潤滑油蒸發損失偏小。根據這一規律，以下針對蘭州地區該問題的解決方案進行了系統分析。

2.2.1改變溫度

由上文可知，若使蘭州地區的潤滑油蒸發損失同一個標準大氣壓下的測定結果相同，在大氣壓不可改變的客觀條件下，選擇方案一：降低潤滑油蒸發溫度。表2列出了蘭州地區實驗室改變潤滑油蒸發溫度的測定結果。

由表2可見，在蘭州地區進行潤滑油蒸發損失測定實驗時，其他條件不改變的情況下，蒸發溫度降低到243.2 ℃時，其標準油的測定結果與一個標準大氣壓下的結果相近，符合標準油蒸發損失測定結果的誤差要求。

2.2.2改變壓力差

蘭州地區解決此問題的第二種方案，實驗時降低真空泵的負壓。表3列出了蘭州地區實驗室改變潤滑油蒸發測定時真空泵負壓的測定結果。

由表3可見，在蘭州地區進行潤滑油蒸發損失測定實驗時，其他條件不改變的情況下，真空泵負壓降低到11.2 mmH2O時，其標準油的測定結果與一個標準大氣壓下的結果相近，符合標準油蒸發損失測定結果的誤差要求。

3結論

（1）國內存在大氣壓差異的地區間，采用現行行業標準NB/SH/T 0059《潤滑油蒸發損失測定法 諾亞克法》對同一樣品的檢測結果存在很大差距，這非常不利于國內各地區實驗室之間的結果比對。

（2）解決此問題的方式為大氣壓低于一個標準大氣壓的地區，需適當降低試驗溫度或者適當降低抽出氣流的壓差，反之亦然。

（3）中國蘭州地區要得出與標準大氣壓條件下相同的潤滑油蒸發損失結果，需將加熱溫度由原來的245 ℃降低到243.2 ℃，或將真空泵負壓由原來的20 mmH2O降低到11.2 mmH2O。

（4）利用標準油樣校驗不同海拔地區的設備，以期待得到良好的實驗結果也是可行的，但建議在現行行業標準NB/SH/T 0059《潤滑油蒸發損失測定法 諾亞克法》中進行說明。

參考文獻：

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

[2]SH/T 0059-2010 潤滑油蒸發損失測定法（ 諾亞克法）[S].