張大華 劉紅 何曉蘭 張遂心 孫雪嬌

中國石油天然氣股份有限公司昆侖潤滑檢測評定中心

標準制定的背景和意義

近年來，降低碳排放和提高燃油經(jīng)濟性一直是推動潤滑油產(chǎn)品不斷升級換代的動力。對于傳動系統(tǒng)而言，提高傳動效率、降低摩擦磨損一直是傳動系統(tǒng)潤滑技術(shù)發(fā)展的主要方向。傳動系統(tǒng)是車輛重要組成部件，隨著各種新的變速器技術(shù)發(fā)展，對傳動系潤滑油提出了更為嚴苛的要求。其中低溫黏度是傳動系潤滑油（如車輛齒輪油、自動變速器油等）的一個重要指標：對于車輛齒輪油而言，通過低溫黏度可以了解其在低溫下的流動性能[1]；對于自動變速器油，低溫黏度不僅影響自動變速器的低溫啟動性能和泵送能力，而且還影響到摩擦部件工作狀況。因此，傳動系潤滑油產(chǎn)品質(zhì)量標準中均根據(jù)油品使用工況要求測定其在特定溫度下的低溫黏度。

國內(nèi)外相關(guān)標準

目前國內(nèi)測定傳動系統(tǒng)潤滑油低溫黏度的標準為GB/T 11145—2014《車用流體潤滑劑低溫黏度測定法（勃羅克費爾特黏度計法）》，該標準修改采用了ASTM D 2983-03，可以在-40 ℃～-5 ℃溫度范圍內(nèi)測定油品的低溫黏度。由于GB/T 11145—2014 標準使用勃羅克費爾特黏度計，因此使用單位需要采購相應(yīng)的低溫冷浴以及勃羅克費爾特黏度計才能開展相關(guān)檢測工作。

國外測定傳動系統(tǒng)潤滑油低溫黏度的標準主要有ISO 2555、DIN 51398、ASTM D 2983、CEC L-18-A-80 等。以上標準在技術(shù)條款和要求上，基本與GB/T 11145相同，但是由于屬于不同地區(qū)的標準，標準格式以及精密度的計算方式上要求不同，因此在表述方式、精密度要求方面存在一定的差異，但試驗條件、技術(shù)要求基本一致。

MRV（小型旋轉(zhuǎn)黏度計）也是一種測定潤滑劑動力黏度的設(shè)備，主要用于測定內(nèi)燃機油表觀黏度和屈服應(yīng)力，在測定原理方面與勃羅克費爾特黏度計相似，同時由于MRV 自帶低溫冷卻裝置，且溫控精度方面要求高于GB/T 11145—2002，因此ASTM 組織的工作組在MRV 上開發(fā)了低溫動力黏度的測定方法，進一步擴展了MRV 設(shè)備的用途，發(fā)布了利用MRV 設(shè)備來測定傳動系統(tǒng)用油低溫動力黏度的標準試驗方法ASTM D6821[2]。這一標準的發(fā)布，不但拓展了MRV 設(shè)備的使用范圍，同時也為潤滑油低溫黏度的測定提供了新的選擇，可以為用戶節(jié)約設(shè)備購置費用。NB/SH/T 0983—2019《傳動系統(tǒng)潤滑油低溫動力黏度的測定 恒剪切應(yīng)力黏度計法》即為修改采用ASTM D6821-18 制定的我國石油化工行業(yè)標準。目前ASTM D6821 最新版本為20a版，與18 版相比，20a 版在技術(shù)方面沒有任何變化，僅對6.4.1 條中數(shù)字式溫度計的技術(shù)要求，通過引用ASTM D8278 來描述，而刪除了具體的技術(shù)要求。

低溫流動性是指潤滑油在低溫下維持正常流動的能力，潤滑油的低溫流動性差會造成機械設(shè)備在低溫下啟動困難，因此嚴寒地區(qū)應(yīng)當(dāng)注意選用低溫流動性較好的潤滑油來保證機械設(shè)備的啟動。傳動系統(tǒng)用潤滑油的低溫流動性通常用低溫動力黏度來表征，目前主要用布氏黏度計來測定潤滑油的低溫動力黏度。2019 年，中國石油蘭州潤滑油研究開發(fā)中心制定了利用小型旋轉(zhuǎn)黏度計（MRV）測定傳動系統(tǒng)用潤滑油低溫動力黏度的方法NB/SH/T 0983—2019《傳動系統(tǒng)潤滑油低溫動力黏度的測定 恒剪切應(yīng)力黏度計法》，標準已于2019 年10 月1 日正式實施。本文對該標準的制定背景、技術(shù)內(nèi)容進行了解讀。

另外，與GB/T 11145 相比，NB/SH/T 0983—2019 采用了程序降溫的方法，因此樣品降溫過程中形成的膠體較為穩(wěn)定，從而數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性也較好；同時這一方法不需要根據(jù)不同的黏度范圍對黏度計轉(zhuǎn)速進行調(diào)節(jié)，降低了操作的難度，測量過程也屬于原位測量，不會對樣品造成擾動或溫度的變化（GB/T 11145 的氣體浴需要將樣品移出低溫浴，并連接黏度測量裝置進行測量），因此在操作方面也具有一定的優(yōu)勢。

NB/SH/T 0983—2019 與NB/SH/T 0562 使用儀器的差異

NB/SH/T 0983—2019 標準所使用的儀器與NB/SH/T 0562《低溫下發(fā)動機油屈服應(yīng)力和表觀黏度測定法》使用儀器的主體相同[3]，但是NB/SH/T 0983—2019 標準所用的轉(zhuǎn)子與其他MRV 方法所使用的轉(zhuǎn)子大小是不一樣的。NB/SH/T 0983—2019 的轉(zhuǎn)子在軸上部一般有一個白色環(huán)作為標記，切記不能使用GB/T 9171《發(fā)動機油邊界泵送溫度測定器(MRV)》、NB/SH/T 0562 以及NB/SH/T 0862《用過發(fā)動機油低溫下屈服應(yīng)力和表觀黏度測定法》標準中的轉(zhuǎn)子。對于這兩種轉(zhuǎn)子均有使用的實驗室，需要保證這兩種轉(zhuǎn)子在視覺上有明顯的區(qū)分性，以最大程度地降低轉(zhuǎn)子被誤用的可能性。另外，在測定低溫黏度和屈服應(yīng)力時所使用的砝碼也有所不同，NB/SH/T 0562 使用了10 g 以及150 g 的砝碼，而NB/SH/T 0983—2019 標準使用2.5 g 以及20 g 的砝碼。基于以上不同，不同標準的黏度以及屈服應(yīng)力的計算公式也有所不同。NB/SH/T 0983—2019 與NB/SH/T 0562 使用儀器的差異見表1。

表1 NB/SH/T 0983—2019與NB/SH/T 0562使用儀器的差異

NB/SH/T 0983—2019 與GB/T11145 測定低溫黏度結(jié)果相關(guān)性的驗證

NB/SH/T 0983—2019 標準作為布氏黏度的代用方法，其測試結(jié)果必須與GB/T 11145 有直接的相關(guān)性。根據(jù)ASTM D6821 中的描述，以及我國GB/T 11145、NB/SH/T 0983—2019 標準的采標情況可以看出，NB/SH/T 0983—2019 標準與GB/T 11145 測定結(jié)果之間有非常好的相關(guān)性，相互之間存在如下關(guān)系，且該方程強制通過零點，其變異系數(shù)（R2）為0.994 8。

式中：

V—NB/SH/T 0983—2019 的測定結(jié)果；

V11145—GB/T 11145 的測定結(jié)果。

為驗證二者測試結(jié)果的相關(guān)性，選取14 個不同的工業(yè)用油樣品，分別在不同的溫度條件下用NB/SH/T 0983—2019 以及GB/T11145 測定其低溫動力黏度。NB/SH/T 0983—2019 測定結(jié)果、GB/T 11145 測定結(jié)果、由NB/SH/T 0983—2019 測定結(jié)果換算得到的低溫黏度結(jié)果（NB/SH/T 0983—2019 測定結(jié)果/0.941）見表2。

表2 NB/SH/T 0983—2019與GB/T11145測定的低溫黏度結(jié)果

將每個樣品的“NB/SH/T 0983—2019 測定結(jié)果/0.941”與由GB/T 11145 得到的測定結(jié)果分別作為X 坐標和Y 坐標，建立散點圖，見圖1。

圖1 NB/SH/T 0983—2019測定結(jié)果換算值與GB/T 11145測定結(jié)果的散點圖

利用excel 軟件的回歸分析功能，對上述數(shù)據(jù)進行回歸分析，結(jié)果見表3.

表3 數(shù)據(jù)回歸分析結(jié)果

從表3 的回歸分析結(jié)果可以看出，兩組結(jié)果的變異系數(shù)（R2）為0.998 1，優(yōu)于ASTM D6821 規(guī)定的0.994 8，說明NB/SH/T 0983—2019 測定結(jié)果與GB/T 11145 測定結(jié)果之間的相關(guān)性良好，同時結(jié)果表明NB/SH/T 0983—2019 的驗證結(jié)果完全滿足標準要求。

結(jié)束語

NB/SH/T 0983—2019 雖然采用了與GB/T 11145 完全不同的儀器，但是NB/SH/T 0983—2019 與GB/T 11145 的測定結(jié)果之間存在良好的相關(guān)性，兩種方法的測定結(jié)果之間可以互相進行換算。NB/SH/T 0983—2019 方法的開發(fā)拓展了小型旋轉(zhuǎn)黏度計的應(yīng)用范圍，使企業(yè)可以減少相應(yīng)的設(shè)備購置支出。作為可選項，NB/SH/T 0983—2019 方法也可以測定油品在特定溫度下的屈服應(yīng)力來評價油品的低溫流動性能，但是由于目前傳動系統(tǒng)用油產(chǎn)品標準并不要求測定屈服應(yīng)力，因此試驗中屈服應(yīng)力測定精密度尚未確定。