NB_SH_T 0983-2019《传动系统润滑油低温动力黏度的测定恒剪切应力黏度计法》标准解读.pdf

Standards标准现在时 68682023 October 第五期张大华 刘红 何晓兰 张遂心 孙雪娇中国石油天然气股份有限公司昆仑润滑检测评定中心NB/SH/T 0983-2019传动系统润滑油低温动力黏度的测定恒剪切应力黏度计法标准解读标准制定的背景和意义近年来，降低碳排放和提高燃油经济性一直是推动润滑油产品不断升级换代的动力。对于传动系统而言，提高传动效率、降低摩擦磨损一直是传动系统润滑技术发展的主要方向。传动系统是车辆重要组成部件，随着各种新的变速器技术发展，对传动系润滑油提出了更为严苛的要求。其中低温黏度是传动系润滑油（如车辆齿轮油、自动变速器油等）的一个重要指标：对于车辆齿轮油而言，通过低温黏度可以了解其在低温下的流动性能1；对于自动变速器油，低温黏度不仅影响自动变速器的低温启动性能和泵送能力，而且还影响到摩擦部件工作状况。因此，传动系润滑油产品质量标准中均根据油品使用工况要求测定其在特定温度下的低温黏度。国内外相关标准目前国内测定传动系统润滑油低温黏度的标准为 GB/T 111452014车用流体润滑剂低温黏度测定法（勃罗克费尔特黏度计法），该标准修改采用了 ASTM D 2983-03，可以在-40 -5 温度范围内测定油品的低温黏度。由于GB/T 111452014 标准使用勃罗克费尔特黏度计，因此使用单位需要采购相应的低温冷浴以及勃罗克费尔特黏度计才能开展相关检测工作。国外测定传动系统润滑油低温黏度的标准主要有 ISO 2555、DIN 51398、ASTM D 2983、CEC L-18-A-80 等。以上标准在技术条款和要求上，基本与 GB/T 11145相同，但是由于属于不同地区的标准，标准格式以及精密度的计算方式上要求不同，因此在表述方式、精密度要求方面存在一定的差异，但试验条件、技术要求基本一致。MRV（小型旋转黏度计）也是一种测定润滑剂动力黏度的设备，主要用于测定内燃机油表观黏度和屈服应力，在测定原理方面与勃罗克费尔特黏度计相似，同时由于MRV 自带低温冷却装置，且温控精度方面要求高于 GB/T 111452002，因此 ASTM 组织的工作组在MRV 上开发了低温动力黏度的测定方法，进一步扩展了 MRV 设备的用途，发布了利用 MRV 设备来测定传动系统用油低温动力黏度的标准试验方法 ASTM D68212。这一标准的发布，不但拓展了 MRV 设备的使用范围，同时也为润滑油低温黏度的测定提供了新的选择，可以为用户节约设备购置费用。NB/SH/T 作者简介：张大华，硕士，高级工程师，现主要从事石油产品分析检测与结构组成分析工作，NB/S H/T 0 9 8 3 2 0 1 9 标准第一 起 草 人。E-ma i l：z h a n g d a h u a _ r h y p e t r o c h i n a.c o m.c n标准现在时Standards696969第一期2023 October第五期69低温流动性是指润滑油在低温下维持正常流动的能力，润滑油的低温流动性差会造成机械设备在低温下启动困难，因此严寒地区应当注意选用低温流动性较好的润滑油来保证机械设备的启动。传动系统用润滑油的低温流动性通常用低温动力黏度来表征，目前主要用布氏黏度计来测定润滑油的低温动力黏度。2 0 1 9 年，中国石油兰州润滑油研究开发中心制定了利用小型旋转黏度计（MR V）测定传动系统用润滑油低温动力黏度的方法 NB/S H/T 0 9 8 3 2 0 1 9 传动系统润滑油低温动力黏度的测定 恒剪切应力黏度计法，标准已于 2 0 1 9 年 1 0 月 1 日正式实施。本文对该标准的制定背景、技术内容进行了解读。09832019传动系统润滑油低温动力黏度的测定 恒剪切应力黏度计法即为修改采用 ASTM D6821-18 制定的我国石油化工行业标准。目前 ASTM D6821 最新版本为 20a版，与 18 版相比，20a 版在技术方面没有任何变化，仅对 6.4.1 条中数字式温度计的技术要求，通过引用ASTM D8278 来描述，而删除了具体的技术要求。另 外，与 GB/T 11145 相 比，NB/SH/T 09832019 采 用 了 程 序降温的方法，因此样品降温过程中形成的胶体较为稳定，从而数据的稳定性也较好；同时这一方法不需要根据不同的黏度范围对黏度计转速进行调节，降低了操作的难度，测量过程也属于原位测量，不会对样品造成扰动或温度的变化（GB/T 11145 的气体浴需要将样品移出低温浴，并连接黏度测量装置进行测量），因此在操作方面也具有一定的优势。N B/S H/T 0 9 8 3 2 0 1 9与N B/S H/T 0 5 6 2使 用 仪 器的差异NB/SH/T 09832019标准所使用的仪器与 NB/SH/T 0562低温下发动机油屈服应力和表观黏度测定法使用仪器的主体相同3，但是NB/SH/T 09832019 标 准 所 用 的转子与其他 MRV 方法所使用的转子大小是不一样的。NB/SH/T 09832019 的转子在轴上部一般有一个白色环作为标记，切记不能使用GB/T 9171发动机油边界泵送温度测定器(MRV)、NB/SH/T 0562 以及 NB/SH/T 0862用过发动机油低温下屈服应力和表观黏度测定法标准中的转子。对于这两种转子均有使用的实验室，需要保证这两种转子在视觉上有明显的区分性，以最大程度地降低转子被误用的可能性。另外，在测定低温黏度和屈服应力时所使用的砝码也有所不同，NB/SH/T 0562 使 用 了 10 g 以 及150 g 的砝码，而 NB/SH/T 09832019 标准使用 2.5 g 以及 20 g 的砝码。基于以上不同，不同标准的黏度以及屈服应力的计算公式也有所 不 同。NB/SH/T 09832019 与NB/SH/T 0562 使用仪器的差异见表 1。N B/S H/T 0 9 8 3 2 0 1 9与G B/T 1 1 1 4 5测定低温黏度结果相关性的验证NB/SH/T 09832019 标 准 作为布氏黏度的代用方法，其测试结果必须与 GB/T 11145 有直接的相关性。根据 ASTM D6821 中的描述，以 及 我 国 GB/T 11145、NB/SH/T 09832019 标准的采标情况可以看出，NB/SH/T 09832019 标 准 与GB/T 11145 测定结果之间有非常好的相关性，相互之间存在如下关系，且该方程强制通过零点，其变异系Standards标准现在时 70702023 October 第五期数（R2）为 0.994 8。V=0.941V11145 （1）式中：VNB/SH/T 09832019 的测定结果；V11145GB/T 11145 的 测 定结果。为验证二者测试结果的相关性，选取 14 个不同的工业用油样品，分别在不同的温度条件下用 NB/SH/T 09832019 以及 GB/T11145 测定其低温动力黏度。NB/SH/T 09832019 测定结果、GB/T 11145 测定结 果、由 NB/SH/T 09832019 测定结果换算得到的低温黏度结果（NB/SH/T 09832019 测 定 结 果表2 N B/S H/T 0 9 8 3 2 0 1 9 与G B/T 1 1 1 4 5 测定的低温黏度结果项目测定温度/G B/T 1 1 1 4 5 测定结果/(mP a s)N B/S H/T 0 9 8 3 2 0 1 9测定结果/(mP a s)（N B/S H/T 0 9 8 3 2 0 1 9测定结果/0.9 4 1）/(mP a s)美孚85W-140 GL-5-1247 76544 63447 433昆仑欧曼专用85W-90 GL-5-1212 01711 55712 28285W-90 MTF-1商用手变(20110104)-1243 54141 28443 87285W-90 MTF-1商用手变(201401012)-1248 19045 32248 16480W-90 GL-5(壳牌)-2658 53856 88360 45080W-90 GL-5(实验室)-26382 500371 016394 27880W-90 GL-5(美孚)-26125 500111 034117 99685W-90重负多效齿轮油20140805-26100 84095 190101 158CL 190-3511 06810 68811 358CL 220-3513 49713 22814 057CL 250-3519 83619 33120 543N 27B-3511 03810 99211 681CL 160-3510 92810 59411 25875W-90 GL-5(美孚)-4068 93567 29371 51275W-90 GL-5(实验室)-40148 000130 418138 5952200-75W-90-1-4069 68563 92867 9362200-75W-90-2-4078 28475 05279 758表1 N B/S H/T 0 9 8 3 2 0 1 9 与N B/S H/T 0 5 6 2 使用仪器的差异项目N B/S H/T 0 9 8 3 2 0 1 9N B/S H/T 0 5 6 2转子直径/mm15.000.0817.060.08转子高度/mm20.000.1420.000.14黏度计池内径/mm19.070.0819.070.08轴半径/mm3.180.133.180.13棉线半径/mm0.10.1砝码1（屈服应力用）/g2.510砝码2（表观黏度用）/g20150屈服应力计算公式Sri=4.5MYs=3.5M表1 N B/S H/T 0 9 8 3 2 0 1 9 与N B/S H/T 0 5 6 2 使用仪器的差异标准现在时Standards717171第一期2023 October第五期71/0.941）见表 2。将 每 个 样 品 的“NB/SH/T 09832019 测定结果/0.941”与由GB/T 11145 得到的测定结果分别作为 X 坐标和 Y 坐标，建立散点图，见图 1。利用 excel 软件的回归分析功能，对上述数据进行回归分析，结果见表 3.从表 3 的回归分析结果可以看出，两组结果的变异系数（R2）为0.998 1，优 于 ASTM D6821 规 定的 0.994 8，说明 NB/SH/T 09832019 测定结果与 GB/T 11145 测定结果之间的相关性良好，同时结果表明 NB/SH/T 09832019 的验证结果完全满足标准要求。结束语NB/SH/T 09832019 虽 然 采用了与 GB/T 11145 完全不同的仪器，但 是 NB/SH/T 09832019 与GB/T 11145 的测定结果之间存在良好的相关性，两种方法的测定结果之间可以互相进行换算。NB/SH/T 09832019 方法的开发拓展了小型旋转黏度计的应用范围，使企业可以减少相应的设备购置支出。作为可 选 项，NB/SH/T 09832019 方法也可以测定油品在特定温度下的屈服应力来评价油品的低温流动性能，但是由于目前传动系统用油产品标准并不要求测定屈服应力，因此试验中屈服应力测定精密度尚未确定。参考文献 1 姜旭峰，宗营，邱贞慧.润滑油低温流动性的影响因素和改善方法 J .合成润滑材料，2 0 1 9，4 6（3）：1 3-1 6.2 AS TM.AS TM D6 8 2 1-2 0 1 7 S t a n d a r d T e s t Me t h o d f o r L o w T e mp e r a t u r e V i s c o s i t y o f D r i v e L i n e L u b r i c a n t s i n a C o n s t a n t S h e a r S t r e s s V i s c o m e t e r S .2 0 1 7.3 国 家 能 源 局.NB/S H/T 0 5 6 2 2 0 1 3 低温下发动机油屈服应力和表观黠度测定法 S .2 0 1 3.表3 数据回归分析结果项目回归统计Multiple R（线性回归系数）0.999 07R Square（变异系数）0.998 141Adjusted R Square（调整后的拟合系数）0.998 025标准误差3 783.078观测值18?