Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 7498:2005 (ASTM D 92 - 02b) về Bi tum - Phương pháp xác định điểm chớp cháy và điểm cháy bằng thiết bị thử cốc hở Cleveland do Bộ Khoa học và Công nghệ ban hành
BITUM - PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH ĐIỂM CHỚP CHÁY VÀ ĐIỂM CHÁY BẰNG THIẾT BỊ THỬ CỐC HỞ CLEVELAND
Bitumen - Test method for flash and fire points by Cleveland open cup tester
Lời giới thiệu
Phương pháp xác định điểm chớp cháy và điểm cháy là một phương pháp nhanh phụ thuộc vào tốc độ tăng nhiệt độ để kiểm soát độ chụm của phép thử. ứng dụng đầu tiên của phương pháp là cho các vật liệu nhớt; có điểm chớp cháy ³ 79 oC (175 oF). Tiêu chuẩn này cũng áp dụng để xác định điểm cháy, điểm này cao hơn điểm chớp cháy, tại nhiệt độ đó, mẫu thử sẽ cháy trong ít nhất 5 giây. Không được nhầm lẫn giữa phương pháp này và ASTM D 4206, đó là phương pháp thử bền cháy, loại cốc hở tại nhiệt độ cụ thể bằng 49 oC (120 oF).
Các giá trị điểm chớp cháy phụ thuộc vào thiết kế của thiết bị thử, điều kiện thử áp dụng đối với thiết bị và qui trình thử. Vì vậy điểm chớp cháy chỉ có thể xác định được trên cơ sở tiêu chuẩn phương pháp thử, không có giá trị hiệu chuẩn nào được bảo đảm khi so sánh kết quả xác định theo các phương pháp thử khác nhau hoặc trên thiết bị thử khác với thiết bị đã quy định.
1.1. Tiêu chuẩn này qui định phương pháp xác định điểm chớp cháy và điểm cháy của sản phẩm dầu mỏ bằng thiết bị cốc hở Cleveland thủ công hoặc tự động.
Chú thích 1: Trong chương trình thử nghiệm liên phòng chưa thực hiện việc xác định độ chụm cho điểm cháy. Điểm cháy là một thông số không xác định thường xuyên, mặc dù trong một số trường hợp cần biết về nhiệt độ bắt cháy của vật liệu.
1.2. Phương pháp này áp dụng cho các loại sản phẩm dầu mỏ có điểm chớp cháy trên 79 oC (175 oF) và dưới 400 oC (752 oF) trừ nhiên liệu đốt lò (FO).
Chú thích 2: Đôi khi phương pháp này cũng áp dụng để xác định điểm cháy của nhiên liệu đốt lò, còn bình thường xác định theo ASTM D 93. Tiêu chuẩn ASTM D 93 cũng có thể áp dụng để xác định các nồng độ nhỏ nhưng chủ yếu của các hợp chất có điểm chớp cháy thấp hơn mà không phát hiện được bằng tiêu chuẩn này. Nếu biết điểm chớp cháy thấp hơn 79 oC (175 oF) thì có thể áp dụng ASTM D 1310.
1.3. Các giá trị tính theo hệ SI là giá trị tiêu chuẩn. Các giá trị ghi trong ngoặc đơn dùng để tham khảo.
1.4.Tiêu chuẩn này không đề cập đến tất cả các vấn đề liên quan đến an toàn khi sử dụng. Người sử dụng tiêu chuẩn này có trách nhiệm thiết lập các nguyên tắc về an toàn và bảo vệ sức khoẻ cũng như khả năng áp dụng phù hợp với các giới hạn quy định trước khi đưa vào sử dụng. Các qui định riêng xem 6.4, 7.1, 11.1.3 và 11.2.4
Các tài liệu viện dẫn sau là rất cần thiết cho việc áp dụng tiêu chuẩn. Đối với các tài liệu viện dẫn ghi năm ban hành thì áp dụng bản được nêu. Đối với các tài liệu viện dẫn không ghi năm ban hành thì áp dụng phiên bản mới nhất, bao gồm cả các sửa đổi.
TCVN 6777 : 2000 (ASTM D 4057 - 95) Sản phẩm dầu mỏ - Phương pháp lấy mẫu thủ công.
TCVN 7494 : 2005 (ASTM D 140 - 01) Bitum - Phương pháp lấy mẫu.
ASTM D 93 Test method for flash point by Pensky-Martens closed cup tester (Phương pháp xác định điểm chớp cháy bằng cốc kín Pensky-Martens).
ASTM D 1310 Test method for flash point and fire points of liquids by tag open-cup apparatus (Phương pháp xác định điểm chớp cháy và điểm cháy của chất lỏng bằng cốc hở Tag).
ASTM D 4177 Practice for automatic sampling of petroleum and petroleum products (Phương pháp lấy mẫu tự động cho sản phẩm dầu mỏ).
ASTM D 4206 Test method for sustained burning of liquid mixtures by the Setaflash tester (open-cup) [Phương pháp xác định sự bền cháy của hỗn hợp nhiên liệu lỏng bằng thiết bị Setaflash (cốc hở)].
ASTM E 1 Specification for ASTM thermometers (Qui định kỹ thuật đối với các nhiệt kế ASTM).
ASTM E 300 Practice for sampling industrial chemicals (Phương pháp lấy mẫu các hoá chất công nghiệp).
Specifications for IP standard thermometers (Qui định kỹ thuật đối với các nhiệt kế tiêu chuẩn IP).
ISO Guide 34 Quality systems guidelines for the production of reference materials (Hướng dẫn hệ thống chất lượng cho sản xuất các vật liệu chuẩn).
ISO Guide 35 Certification of reference material - General and statistical principles (Chứng nhận sự phù hợp vật liệu chuẩn - Các nguyên tắc chung và nguyên tắc thống kê).
3.1. Định nghĩa
3.1.1. Động học (dynamic), tính từ - sử dụng cho các sản phẩm dầu mỏ
Điều kiện mà tại đó hơi ở phía trên mẫu thử và mẫu thử không ở trạng thái cân bằng nhiệt độ tại thời điểm có tác động của nguồn gây cháy.
3.1.1.1.Giải thích- Tình trạng này chủ yếu xảy ra do mẫu thử được gia nhiệt với tốc độ không đổi trong khi nhiệt độ của pha hơi tăng chậm hơn nhiệt độ của mẫu thử.
3.1.2. Điểm cháy (fire point), danh từ - sử dụng cho các sản phẩm dầu mỏ
Nhiệt độ thấp nhất đã được hiệu chỉnh về áp suất 101,3 kPa (760 mm Hg), tại nhiệt độ này dưới tác dụng của nguồn gây cháy làm hơi bùng cháy và giữ được trong vòng ít nhất 5 giây dưới điều kiện xác định của phép thử.
3.1.3. Điểm chớp cháy (flash point), danh từ - sử dụng cho các sản phẩm dầu mỏ
Nhiệt độ thấp nhất đã được hiệu chỉnh về áp suất 101,3 kPa (760 mm Hg), tại nhiệt độ này dưới tác dụng của nguồn gây cháy (nguồn lửa mồi) làm hơi của mẫu bùng cháy dưới điều kiện xác định của phép thử.
3.1.3.1.Giải thích- Mẫu thử được cho là chớp cháy khi xuất hiện ngọn lửa và ngay lập tức tự nó lan trên toàn bộ bề mặt của mẫu thử.
3.1.3.2.Giải thích- Khi nguồn gây cháy là ngọn lửa thì khi đưa ngọn lửa đó vào có thể tạo quầng sáng màu xanh dương hoặc ngọn lửa lan rộng hơn trước khi xảy ra sự chớp cháy thực. Đây không phải là sự chớp cháy và cần phải bỏ qua.
4.1. Đổ khoảng 70 ml mẫu vào cốc thử. Đầu tiên cho tăng nhanh nhiệt độ của mẫu thử, sau đó tốc độ không đổi thấp hơn khi tiệm cận điểm chớp cháy. Ngọn lửa thử được đưa ngang qua cốc tại các khoảng thời gian xác định. Điểm chớp cháy là nhiệt độ thấp nhất của nhiên liệu, tại đó khi đưa ngọn lửa thử vào làm cho pha hơi của mẫu bùng cháy. Để xác định điểm cháy, cho tiếp tục phép thử cho đến khi đưa ngọn lửa thử vào làm cho mẫu cháy và cháy trong ít nhất 5 giây.
5.1. Điểm chớp cháy là một chỉ tiêu xác định khuynh hướng của mẫu thử để cùng với không khí dưới điều kiện kiểm soát của phòng thử nghiệm tạo hỗn hợp dễ bắt cháy. Đây chỉ là một trong nhiều đặc tính cần phải xem xét khi đánh giá tổng thể nguy cơ gây cháy của vật liệu.
5.2. Điểm chớp cháy được sử dụng trong các quy định về hàng hải và an toàn để xác định các loại vật liệu dễ cháy và có thể gây cháy. Tham khảo thêm quy định cụ thể để phân biệt chính xác các loại vật liệu này.
5.3. Điểm chớp cháy giúp cho việc nhận biết sự hiện diện có thể của các vật liệu có tính bay hơi cao và dễ bốc cháy trong số các loại vật liệu được đánh giá chung là không bay hơi hoặc không dễ bắt cháy. Ví dụ điểm chớp cháy bất thường của mẫu dầu động cơ cho thấy mẫu có thể chứa một lượng xăng nhất định do nhiễm bẩn.
5.4. Phương pháp này sử dụng để đo và mô tả các đặc tính của vật liệu, sản phẩm hoặc các bộ phận khi tiếp xúc với nhiệt và ngọn lửa thử trong điều kiện kiểm soát của phòng thử nghiệm, và không sử dụng để mô tả hoặc đánh giá nguy cơ cháy và tính nguy hiểm do cháy của chúng trong điều kiện sử dụng thực tế. Tuy vậy các kết quả thử theo phương pháp này có thể sử dụng như một trong tất cả các yếu tố cần tính đến trong việc đánh giá nguy cơ cháy và tính nguy hại khi cháy trong điều kiện sử dụng cụ thể.
5.5. Điểm cháy là một chỉ tiêu xác định khuynh hướng của mẫu thử khi cháy.
6.2. Thiết bị cốc hở Cleveland (thủ công) - Bao gồm cốc thử, tấm gia nhiệt, đèn thí nghiệm, bếp và giá đỡ như mô tả chi tiết trong Phụ lục A.1. Tổng hợp thiết bị đã lắp đặt và kích thước được mô phỏng trên Hình từ 1 đến 3.
6.2. Thiết bị cốc hở Cleveland (tự động) - là thiết bị tự động đo điểm chớp cháy, tiến hành theo qui trình nêu ở điều 11. Cốc thử của thiết bị có kích thước như nêu trong Phụ lục A.1 và việc đưa ngọn lửa thử cũng được mô tả trong Phụ lục A.1.
6.3. Dụng cụ đo nhiệt độ - Nhiệt kế có dải đo như quy định dưới đây và phù hợp với ASTM E 1 hoặc nhiệt kế tiêu chuẩn IP hoặc dụng cụ đo nhiệt độ điện tử như nhiệt điện kế hoặc nhiệt kế điện trở. Dụng cụ đo nhiệt độ phải có bộ cảm ứng nhiệt độ như nhiệt kế thuỷ ngân.
Dải nhiệt độ | Số nhiệt kế ASTM IP |
- 6 oC đến + 400 oC 20 oF đến 760 oF | 11C 28C 11F |
Kích thước tính bằng milimét
| milimét | insơ | ||
| min | max | min | max |
A - Đường kính | 3,2 | 4,8 | 0,126 | 0,189 |
B - Bán kính | 152 | Danh nghĩa | 6 | Danh nghĩa |
C - Đường kính | 1,6 | Danh nghĩa | 0,063 | Danh nghĩa |
D |
| 2 |
| 0,078 |
E | 6 | 7 | 0,236 | 0,276 |
F - Đường kính | 0,8 | Danh nghĩa | 0,031 | Danh nghĩa |
Hình 1 - Thiết bị cốc hở Cleveland
Kích thước tính bằng milimét
chú dẫn:
| milimét | insơ |
|
| milimét | insơ | ||||
| min | max | min | max |
|
| min | max | min | max |
A | 6 | 7 | 0,236 | 0,276 |
| A | 67,5 | 69 | 2,658 | 2,717 |
B | 0,5 | 1,0 | 0,020 | 0,039 |
| B | 63 | 64 | 2,480 | 2,520 |
C | 6 | 7 | 0,236 | 0,276 |
| C | 2,8 | 3,5 | 0,110 | 0,138 |
D - Đường kính | 55 | 56 | 2,165 | 2,205 |
| D - Bán kính | 4 | Danh nghĩa | 0,157 | Danh nghĩa |
E - Đường kính | 69,5 | 70,5 | 2,736 | 2,776 |
| E | 32,5 | 34 | 1,280 | 1,339 |
F - Đường kính | 146 | 159 | 5,748 | 6,260 |
| F | 9 | 10 | 0,354 | 0,394 |
|
|
|
|
|
| G | 31 | 32,5 | 1,221 | 1,280 |
|
|
|
|
|
| H | 2,8 | 3,5 | 0,110 | 0,138 |
|
|
|
|
|
| I | 67 | 70 | 2,638 | 2,756 |
|
|
|
|
|
| J | 97 | 100 | 3,819 | 3,937 |
Hình 2 - Tấm gia nhiệt Hình 3 - Cốc hở Cleveland
6.4. Ngọn lửa thử- Dùng khí ga thiên nhiên (metan) và ga đóng chai (butan, propan) là phù hợp làm nguồn mồi cháy. Dụng cụ này được mô tả trong Phụ lục 1 [Cảnh báo - Nguồn ga cấp phải có áp suất không lớn 3 kPa (12 in.) áp suất nước].
Chú thích 3: Nên dùng tấm chắn có kích thước cạnh khoảng 460 mm (18 in.) và cao 610 mm (24 in.), hoặc kích thước phù hợp khác, tấm chắn có cửa mở phía trước để cản gió ảnh hưởng pha hơi trên cốc thử.
7.1. Dung môi làm sạch- Sử dụng loại dung môi kỹ thuật, có khả năng tẩy sạch hết mẫu trong cốc thử và làm khô cốc. Các dung môi được dùng thông dụng là toluen và axêtôn. (Cảnh báo - Toluen, axêtôn và các dung môi khác đều rất dễ bắt lửa. Có hại cho sức khoẻ. Việc thải các dung môi phải theo các quy định của từng vùng).
8.1. Lấy mẫu theo các hướng dẫn quy định của TCVN 7494: 2005 (ASTM D 140 - 01), TCVN 6777 : 2000 (ASTM D 4057 - 95), ASTM D 4177 hoặc ASTM E 300.
8.2. Cần ít nhất 70 ml mẫu cho mỗi phép thử. Xem TCVN 6777 : 2000 (ASTM D 4057 - 95).
8.3. Các kết quả về điểm chớp cháy sẽ sai lệch lớn nếu không thực hiện đúng các hướng dẫn, quy định để tránh sự thất thoát vật liệu bay hơi. Không mở nắp các vật chứa nếu không cần, điều này tránh thất thoát hơi và nhiễm ẩm. Không san chiết mẫu, trừ trường hợp mẫu có nhiệt độ thấp hơn điểm chớp cháy ít nhất là 56 oC (110 oF). Tốt nhất là thực hiện phép xác định điểm chớp cháy đầu tiên đối với mẫu thử và bảo quản mẫu ở nhiệt độ thấp.
Chú thích 4: Nhiệt độ điển hình để bảo quản mẫu là nhiệt độ phòng hoặc thấp hơn.
8.4. Không bảo quản mẫu trong các vật chứa có thể thẩm thấu khí và chất bay hơi có thể khuyếch tán qua thành vật chứa. Các mẫu trong các vật chứa rò rỉ đều không đảm bảo, các kết quả không được tin cậy.
8.5. Các hydrocacbon nhẹ có thể ở dạng khí như propan, butan và có thể không phát hiện được vì sẽ bị thất thoát trong quá trình lấy mẫu và đổ mẫu vào cốc thử. Điều này rất rõ đối với các cặn to hoặc bitum trong quá trình chiết xuất dung môi.
8.6. Các mẫu từ vật liệu quá nhớt có thể được làm nóng lên cho đến khi đủ lỏng trước khi thử. Tuy nhiên chỉ gia nhiệt khi cần. Chỉ được gia nhiệt mẫu đến nhiệt độ thấp hơn điểm chớp cháy dự kiến là 56 oC (100 oF). Khi mẫu đã được gia nhiệt đến cao hơn nhiệt độ trên thì để mẫu nguội đến ít nhất 56 oC (100 oF) dưới điểm chớp cháy dự kiến trước khi chuyển mẫu.
Chú thích 5: Trong quá trình gia nhiệt các vật chứa loại mẫu này thường phải được đóng kín.
8.7. Các mẫu có chứa nước thì phải loại bỏ nước bằng canxi clorua hoặc lọc qua giấy lọc định tính hoặc dùng vải hút khô. Các vật liệu nhớt quá thì có thể làm nóng lên trước khi lọc, nhưng không được gia nhiệt quá lâu và chỉ đến nhiệt độ thấp hơn điểm chớp cháy dự kiến là 56 oC (100 oF).
Chú thích 6: Nếu nghi ngờ mẫu có chứa các tạp chất bay hơi thì không áp dụng các điều 8.6 và 8.7.
9.1. Đặt thiết bị thủ công hoặc tự động lên nền chắc chắn, ổn định ví dụ như mặt bàn.
9.2. Tiến hành thử trong phòng không có gió. Không tiến hành thử nơi có tủ hút hoặc nơi thông gió.
Chú thích 7: Nên dùng tấm chắn có kích thước cạnh khoảng 460 mm (18 in.) và cao 610 mm (24 in.), hoặc kích thước phù hợp khác, tấm chắn có cửa mở phía trước để cản gió ảnh hưởng pha hơi trên cốc thử.
Chú thích 8: Đối với một số mẫu có hơi hoặc vật liệu nhiệt phân thì không phù hợp, cho phép đặt thiết bị cạnh tấm chắn vào tủ hút sao cho luồng gió được điều chỉnh, thoát được hơi ra mà không gây dòng khí trên cốc thử khi lần cuối cùng tăng 56 oC (100 oF) trước khi đến điểm chớp cháy.
9.3. Dùng dung môi thích hợp để tẩy sạch bất kỳ vết nhựa, cặn còn bám vào cốc thử từ lần xác định trước, nếu có cặn cacbon thì phải dùng chổi sắt mịn để tẩy sạch. Phải đảm bảo trước mỗi phép thử, cốc phải sạch, khô hoàn toàn. Nếu cần có thể dùng nước lạnh phun sau đó sấy khô trên ngọn lửa trần hoặc trên tấm truyền nhiệt để các dung môi và nước bay hơi hết. Trước khi dùng, làm nguội cốc đến nhiệt độ thấp hơn điểm chớp cháy dự kiến ít nhất là 56 oC (100 oF) .
9.4. Lắp nhiệt kế theo chiều thẳng đứng, bầu nhiệt kế cách đáy cốc thử 6,4 mm ± 0,1 mm (1/4 in. ± 1/50 in.) và định vị nhiệt kế tại điểm giữa của đường thẳng từ tâm đến thành cốc, đường này vuông góc với cung (hoặc đường thẳng) của đường đi của ngọn lửa thử, và nhiệt kế cũng nằm đối diện với vị trí gắn tay đưa ngọn lửa thử.
Chú thích 9: Nhiệt kế được lắp đúng nếu vạch khắc trên nhiệt kế nằm dưới vành cốc 2 mm ± 0,1 mm (5/64 in. ± 1/50 in.).
Chú thích 10: Một vài thiết bị tự động có khả năng tự động định vị dụng cụ đo nhiệt độ. Xem hướng dẫn của nhà sản xuất thiết bị để lắp đặt và điều chỉnh.
9.5. Chuẩn bị các thiết bị thủ công và tự động theo hướng dẫn của nhà sản xuất để hiệu chuẩn, kiểm tra và vận hành.
10. Tiêu chuẩn hoá và hiệu chuẩn
10.1. Khi sử dụng phải điều chỉnh hệ thống phát hiện điểm chớp cháy tự động, theo hướng dẫn của nhà sản xuất.
10.2. Hiệu chỉnh dụng cụ đo nhiệt độ theo hướng dẫn của nhà sản xuất
10.3. Ít nhất mỗi năm một lần kiểm tra thiết bị bằng cách xác định điểm chớp cháy của chất chuẩn hợp chuẩn (CRM), như đã nêu trong Phụ lục A.2, các chất này có điểm chớp cháy sát với dải nhiệt độ dự kiến của mẫu thử. Tiến hành thử theo tiêu chuẩn này và điểm chớp cháy quan sát được trong 11.1.10 hoặc 11.2.5 sẽ được hiệu chỉnh về áp suất khí quyển (xem điều 12). Điểm chớp cháy nhận được sẽ nằm trong các mức ghi ở Bảng A.2.1 đối với chất chuẩn xác định hoặc nằm trong các mức tính được cho chất chuẩn không được liệt kê (xem Phụ lục A.2).
10.4. Khi thiết bị đã được kiểm tra xong, điểm chớp cháy của các chuẩn làm việc thứ cấp (SWS) có thể được xác định theo. Các chất chuẩn thứ cấp này có thể sử dụng cho các lần kiểm tra thường xuyên (xem Phụ lục A.2).
Chú thích 11: Chất lỏng kiểm tra là chất đã được các phòng thí nghiệm thử và xác định trước, sử dụng nhiệt độ điểm chớp cháy đó để kiểm tra khả năng vận hành đúng của thiết bị. Thí nghiệm viên thực hiện việc hiệu chuẩn theo hướng dẫn của nhà sản xuất thiết bị, có thể kết quả kiểm tra nằm ngoài độ tái lập đã nêu.
10.5. Nếu điểm chớp cháy thu được không nằm trong giới hạn đã nêu ở 10.3 hoặc 10.4, kiểm tra điều kiện vận hành của thiết bị để đảm bảo sự phù hợp với các chi tiết đã nêu trong Phụ lục A.1, đặc biệt chú ý đến vị trí của dụng cụ đo nhiệt độ, tay đưa ngọn lửa thử và tốc độ gia nhiệt. Sau khi điều chỉnh thiết bị, làm lại phép thử với mẫu mới (xem 10.3), chú ý đặc biệt các chi tiết liên quan đến cách tiến hành nêu ở điều 11.
11.1. Thiết bị thủ công
11.1.1. Đổ mẫu vào cốc thử sao cho đỉnh tâm mẫu nằm đúng vào vạch dấu, đặt cốc thử vào giữa tâm bếp đun. Nhiệt độ của cốc thử và nhiệt độ mẫu phải thấp hơn so với điểm chớp cháy dự kiến khoảng 56 oC (100 oF). Nếu đổ quá nhiều mẫu vào cốc thử thì dùng xy lanh hoặc dụng cụ tương tự hút bớt ra. Nếu vật chứa mẫu bên ngoài sạch và vơi thì có thể rót lại lượng thừa vào đó, dùng dao sắc hoặc dụng cụ khác tương đương để loại bỏ các bọt khí hoặc bọt trên bề mặt mẫu, nhưng phải giữ mức (lượng) mẫu theo yêu cầu. Nếu có bọt trong suốt giai đoạn cuối của phép thử thì kết thúc phép thử và loại bỏ các kết quả.
11.1.2. Không cho các loại vật liệu đặc vào cốc thử. Các mẫu vật liệu nhớt và đặc phải được gia nhiệt đến chảy lỏng trước khi rót vào cốc thử, tuy nhiên nhiệt độ của mẫu trong quá trình gia nhiệt phải thấp hơn điểm chớp cháy dự kiến khoảng 56 oC (100 oF).
11.1.3. Đốt ngọn lửa thử và điều chỉnh để ngọn lửa có đường kính từ 3,2 mm đến 4,8 mm (1/8 in. đến 3/16 in.) hoặc có kích thước bằng vật chuẩn treo trên thiết bị (nếu có) (xem Phụ lục A.1). (Cảnh báo - Nguồn ga cấp phải có áp suất không lớn hơn 3 kPa (12 in.) áp suất nước).
(Cảnh báo - Thao tác cẩn thận khi dùng ngọn lửa thử. Nếu ngọn lửa bị tắt thì hơi trên cốc mẫu sẽ không cháy, ga sẽ xâm nhập vào vùng hơi, gây ảnh hưởng đến kết quả thử). (Cảnh báo - Thí nghiệm viên phải luyện tập cách thao tác cẩn thận và tuân theo các quy định về an toàn vì khi lần đầu đưa ngọn lửa thử vào các mẫu chứa vật liệu chớp cháy thấp có thể chớp cháy mạnh khác thường). (Cảnh báo - Thí nghiệm viên phải luyện tập thao tác cẩn thận và tuân theo các quy định về an toàn khi thực hiện phép thử này vì nhiệt độ có thể lên đến 400 oC (752 oF), dễ gây nguy hiểm).
11.1.4. Chú ý tốc độ gia nhiệt lúc đầu, sao cho nhiệt độ hiển thị trên dụng cụ đo tăng từ 14 oC/phút đến 17 oC/phút (25 oF/phút đến 30 oF/phút). Khi nhiệt độ của mẫu thử đạt đến nhiệt độ thấp hơn điểm chớp cháy dự kiến khoảng 56 oC (100 oF), điều chỉnh tốc độ gia nhiệt để đạt 5 oC/phút đến 6 oC /phút (9 oF/phút đến 11 °F/phút) trong khoảng 28 oC (50 oF) cuối cùng trước khi đến điểm chớp cháy.
11.1.5. Khi nhiệt độ của mẫu thử đạt đến điểm nhiệt độ thấp hơn điểm chớp cháy dự kiến khoảng 28 °C và sau đó khi đọc nhiệt độ nhân với 2 oC thì đưa ngọn lửa thử vào qua tâm của cốc thử, vuông góc với đường kính cốc, ngang qua dụng cụ đo nhiệt độ. Di chuyển ngọn lửa thử nhẹ nhàng, liên tục theo đường thẳng hoặc vòng cung có bán kính nhỏ nhất bằng 150 mm ± 1 mm (6,00 in ± 0,039 in). Tâm ngọn lửa thử chỉ chuyển dịch theo mặt phẳng ngang, cách mặt phẳng của miệng cốc không quá 2 mm (5/64 in.). Trước khi thử tiếp tục di chuyển ngọn lửa thử theo hướng ngược lại. Thời gian cho mỗi lần di chuyển ngọn lửa qua cốc thử là khoảng 1 giây ± 0,1 giây.
Chú thích 12: Khi xác định điểm chớp cháy của bitum, nên dùng dao gạt lớp màng mỏng sang một bên trước khi đưa nguồn gây cháy vào. Các số liệu thống kê cho thấy nếu lớp màng mỏng không được gạt đi thì điểm chớp cháy sẽ cao hơn.
Chú thích 13: Có thể gạt lớp màng trên bề mặt theo cách nêu trong Phụ lục B.1.
11.1.6. Phải đặc biệt cẩn thận khi tăng nhiệt độ trong khoảng 28 oC (50 oF) cuối cùng trước điểm chớp cháy để tránh sự ảnh hưởng đến pha hơi trên cốc mẫu do các động tác dịch chuyển nhanh hoặc do luồng gió quanh cốc thử.
11.1.7. Trong khoảng 28 oC (50 oF) cuối cùng trước điểm chớp cháy, trên đỉnh mẫu vẫn có bọt thì phải dừng phép thử và loại bỏ các kết quả.
11.1.8. Phải đặc biệt chú ý các chi tiết liên quan đến ngọn lửa thử, kích cỡ ngọn lửa, tốc độ tăng nhiệt độ và tốc độ di chuyển ngọn lửa trên mẫu thử để thu được các kết quả đúng.
11.1.9. Khi thử nghiệm vật liệu mà chưa biết nhiệt độ điểm chớp cháy thì phải đưa nhiệt độ mẫu thử và cốc thử đến nhiệt độ không lớn hơn 50 oC (122 oF), hoặc khi phải gia nhiệt mẫu để đổ vào cốc thử cũng phải đưa mẫu thử về nhiệt độ đó. Đưa ngọn lửa thử vào như quy định ở 11.1.5, nhiệt độ lúc đo phải cao hơn nhiệt độ bắt đầu thử ít nhất là 5 oC (9 oF). Tiếp tục gia nhiệt mẫu thử với tốc độ 5 oC/phút đến 6 oC/phút (9 oF/phút đến 11 oF/phút) và cứ 2 oC (5 oF) lại thử một lần như nêu ở 11.1.5 cho đến khi có điểm chớp cháy.
Chú thích 14: Các kết quả điểm chớp cháy xác định được khi chưa biết điểm chớp cháy dự kiến thì được coi là gần đúng và các giá trị này được sử dụng làm điểm chớp cháy dự kiến khi thực hiện thử mẫu mới với chế độ vận hành tiêu chuẩn.
11.1.10. Ghi lại số đọc trên dụng cụ đo nhiệt độ khi ngọn lửa thử gây ánh chớp rõ rệt trong lòng cốc thử và đó chính là điểm chớp cháy.
11.1.10.1. Mẫu được coi là chớp cháy khi ngọn lửa to xuất hiện và tự lan ngay trên bề mặt mẫu thử.
11.1.11. Khi đưa ngọn lửa thử vào có thể gây ánh sáng xanh hoặc ngọn lửa sẽ lan rộng trước khi có điểm chớp cháy thực. Đây không phải là điểm chớp cháy và sẽ được bỏ qua.
11.1.12. Khi phát hiện điểm chớp cháy ngay ở lần đầu đưa ngọn lửa thử vào thì dừng phép thử, bỏ các kết quả này, làm lại phép thử với các mẫu mới. Với mẫu thử mới, lần đầu ngọn lửa thử được đưa vào khi nhiệt độ thấp hơn ít nhất 28 oC (50 oF) so với nhiệt độ lần trước đã đưa ngọn lửa vào.
11.1.13. Khi thiết bị đã nguội đến mức an toàn, thấp hơn 60 oC (140 oF), lấy cốc thử ra, sau đó làm sạch cốc và thiết bị theo hướng dẫn của nhà chế tạo.
Chú thích 15: Cẩn thận khi làm sạch thiết bị, không làm hỏng hoặc thay đổi vị trí hệ thống phát hiện chớp tự động hoặc dụng cụ đo nhiệt độ. Xem hướng dẫn bảo trì và bảo dưỡng của nhà sản xuất.
11.1.14. Để xác định điểm cháy, tiếp tục gia nhiệt cho mẫu thử sau khi ghi điểm chớp cháy, với tốc độ tăng nhiệt độ mẫu thử bằng 5 oC/phút đến 6 oC/phút (9 oF/phút đến 11 oF/phút). Cứ mỗi lần tăng 2 oC (5 oF) lại đưa ngọn lửa vào cho đến khi mẫu bắt cháy và cháy trong ít nhất 5 giây. Ghi lại nhiệt độ của mẫu thử khi ngọn lửa thử làm cho mẫu bắt cháy, đó là điểm cháy của mẫu thử.
11.1.15. Khi thiết bị đã nguội đến mức an toàn, thấp hơn 60 oC (140 oF), lấy cốc thử ra, sau đó làm sạch cốc và thiết bị theo hướng dẫn của nhà chế tạo.
11.2. Thiết bị tự động
11.2.1. Thiết bị thử tự động phải có khả năng thực hiện qui trình nêu ở 11.1, bao gồm việc kiểm soát tốc độ gia nhiệt, đưa ngọn lửa thử, phát hiện điểm chớp cháy hoặc điểm cháy và ghi lại điểm chớp cháy hoặc điểm cháy hoặc cả hai.
11.2.2. Đổ mẫu vào cốc thử sao cho đỉnh khum của mẫu vừa đúng vạch dấu và đặt cốc thử lên giữa tâm bếp đun. Nhiệt độ của cốc thử cũng như nhiệt độ của mẫu phải thấp hơn điểm chớp cháy dự kiến khoảng 56 oC (100 oF). Nếu đổ quá nhiều mẫu vào cốc thử thì dùng xy lanh hoặc dụng cụ tương tự hút bớt ra. Nếu vật chứa mẫu bên ngoài sạch và vơi thì có thể rót lại lượng thừa vào đó, dùng dao sắc hoặc dụng cụ khác tương đương để loại bỏ các bọt khí hoặc bọt trên bề mặt mẫu, nhưng phải giữ lượng mẫu theo yêu cầu. Nếu có bọt trong suốt giai đoạn cuối của phép thử thì kết thúc phép thử và loại bỏ các kết quả.
11.2.3. Không cho các loại vật liệu đặc vào cốc thử. Các mẫu vật liệu nhớt và đặc phải được gia nhiệt đến chảy lỏng trước khi rót vào cốc thử, tuy nhiên nhiệt độ của mẫu trong quá trình gia nhiệt phải thấp hơn điểm chớp cháy dự kiến khoảng 56 oC (100 oF).
11.2.4. Đốt ngọn lửa thử và điều chỉnh để ngọn lửa có đường kính từ 3,2 mm đến 4,8 mm
(1/8 in. đến 3/16 in.) hoặc có kích thước bằng vật chuẩn treo trên thiết bị. (Cảnh báo - Nguồn ga cấp phải có áp suất không lớn hơn 3 kPa (12 in.) áp suất nước). (Cảnh báo - Thao tác cẩn thận khi dùng ngọn lửa thử. Nếu ngọn lửa bị tắt thì hơi trên cốc mẫu sẽ không cháy, ga sẽ xâm nhập vào vùng hơi, gây ảnh hưởng đến kết quả thử). (Cảnh báo - Thí nghiệm viên phải luyện tập cách thao tác cẩn thận và tuân theo các quy định về an toàn, vì khi lần đầu đưa ngọn lửa thử vào các mẫu có vật liệu chớp cháy thấp có thể chớp cháy mạnh khác thường). (Cảnh báo - Thí nghiệm viên phải luyện tập thao tác cẩn thận và tuân theo các quy định về an toàn khi thực hiện phép thử này vì nhiệt độ có thể lên đến 400 oC (752 oF), dễ gây nguy hiểm).
Chú thích 16: Một vài loại thiết bị tự động có thể tự đốt và điều chỉnh ngọn lửa thử.
11.2.5. Khởi động thiết bị tự động theo hướng dẫn của nhà chế tạo và theo các điều từ 11.1.4 đến 11.1.15.
12.1. Quan sát và ghi lại áp suất môi trường (xem Chú thích 17) tại thời điểm thử. Nếu áp suất này không phải là 101,3 kPa (760 mm Hg) thì hiệu chỉnh điểm chớp cháy và điểm cháy như sau:
Điểm chớp cháy đã hiệu chỉnh = C + 0,25 (101,3 - K) (1)
Điểm chớp cháy đã hiệu chỉnh = F + 0,06 (760 - P) (2)
Điểm chớp cháy đã hiệu chỉnh = C + 0,033 (760 - P) (3)
trong đó:
C là điểm chớp cháy quan sát được, tính bằng oC;
F là điểm chớp cháy quan sát được, tính bằng oF;
P là áp suất môi trường, tính bằng mmHg, và
F là áp suất môi trường, tính bằng kPa.
Chú thích 17: áp suất sử dụng trong phép tính kết qủa là áp suất môi trường cho phòng thử nghiệm tại thời điểm của phép thử. Rất nhiều khí áp kế hộp như các áp kế sử dụng tại các trạm khí tượng và sân bay đều đã được hiệu chỉnh về số đọc mực nước biển, có thể không phù hợp với phương pháp này.
12.2. Ghi lại các điểm chớp cháy hoặc các điểm cháy đã hiệu chỉnh hoặc cả hai xác định theo 12.1 và được làm tròn đến 1 oC (2 oF).
13.1. Báo cáo giá trị điểm chớp cháy hoặc điểm cháy hoặc cả hai đã hiệu chỉnh của mẫu thử theo TCVN 7498 : 2005 (ASTM D 92 - 02b).
14.1. Độ chụm- Độ chụm của phương pháp này được xác định theo phương pháp thống kê các kết quả thử nghiệm liên phòng như sau:
14.1.1. Độ lặp lại- Sai lệch giữa các kết quả đo liên tiếp, do cùng một người thực hiện trên cùng một thiết bị, trong cùng điều kiện thử nghiệm và trên cùng một mẫu thử, khi thực hiện trong một khoảng thời gian dài, trong cùng điều kiện vận hành bình thường thiết bị, sẽ chỉ có 01 trong 20 trường hợp có giá trị vượt quá các giá trị nêu dưới đây.
Điểm chớp cháy 8 oC (15 oF)
Điểm cháy 8 oC (15 oF)
14.1.2. Độ tái lập- Sai lệch giữa hai kết quả đơn và độc lập, được xác định bởi thử nghiệm viên tại các phòng thí nghiệm khác nhau trên cùng một mẫu thử, khi thực hiện trong một khoảng thời gian dài, trong cùng điều kiện áp dụng bình thường và vận hành đúng phương pháp thử này, sẽ chỉ có 01 trong 20 trường hợp có giá trị vượt quá các giá trị nêu dưới đây:
Điểm chớp cháy 18 oC (32 oF)
Điểm cháy 14 oC (25 oF)
14.2. Số liệu về độ chụm của điểm chớp cháy chưa được xác định.
Chú thích 18: Trong chương trình thử nghiệm liên phòng gần đây đã không tiến hành xác định điểm cháy. Điểm cháy là một thông số không được xác định thường xuyên, mặc dù đôi khi cần biết nhiệt độ này.
Chú thích 19: Không xác định độ chụm đối với các mẫu bitum không được gạt bỏ lớp màng bề mặt.
Chú thích 20: Không xác định độ chụm đối với các mẫu bitum áp dụng qui trình nêu ở Phụ lục B.1.
14.3. Độ lệch- Tiêu chuẩn này không xác định độ chệch vì điểm chớp cháy và điểm cháy chỉ xác định theo phương pháp này.
14.4. Độ lệch tương đối- Theo đánh giá thống kê các số liệu cho thấy không có sự chênh lệch lớn giữa độ tái lập của các kết quả điểm chớp cháy khi xác định bằng thiết bị tự động và thủ công Cleveland đối với các mẫu đã thử, trừ trường hợp dầu nhờn đa nhớt. Trong mọi trường hợp, phương pháp xác định điểm chớp cháy thủ công được coi là phương pháp trọng tài.
14.5. Số liệu về độ chụm của điểm chớp cháy đã được thực hiện trong chương trình hợp tác năm 1991, trong đó sử dụng bảy mẫu dầu gốc, bitum và dầu nhờn, năm phòng thử nghiệm tham gia đã áp dụng thiết bị thủ công, và tám phòng thử nghiệm tham gia đã áp dụng thiết bị tự động.
(quy định)
A.1. Thiết bị thử cốc hở Cleveland
A.1.1. Cốc thử phù hợp với Hình 3 với kích thước ghi trên hình. Cốc làm từ đồng hoặc kim loại không gỉ khác có độ dẫn điện tương đương. Cốc có thể có tay cầm.
A.1.2. Tấm gia nhiệt, bằng thép, sắt tôi, gang hoặc đồng, ở giữa tấm có khoét lỗ, xung quanh lõm để đặt cốc thử, trên mặt tấm gia nhiệt được phủ bằng tấm vật liệu cách nhiệt, trừ phần lõm. Kích thước cơ bản của tấm được quy định trên Hình 2; tuy nhiên tấm này nên có dạng hình vuông thay cho hình tròn để có thể mở rộng kích thước để gắn các cơ cấu đỡ ngọn lửa thử và nhiệt kế. Trên tấm kim loại có thể gắn đầu kim loại như nêu ở A.1.3, đầu này kéo dài qua lỗ nhỏ trên tấm kim loại.
A.1.3. Cơ cấu đưa nguồn lửa mồi- Dùng các dụng cụ thích hợp để đưa ngọn lửa thử, nhưng yêu cầu đầu mút cuối có đường kính bằng 1,6 mm ± 0,05 mm (1/16 in.), vòi phun có đường kính là 0,8 mm ± 0,05 mm (1/32 in.). Cơ cấu đưa ngọn lửa thử có thể được treo sao cho đáp ứng hai yêu cầu sau: di chuyển theo vòng cung có bán kính không nhỏ hơn 150 mm (6 in.). Tâm ngọn lửa nằm trên mặt phẳng cách miệng cốc không quá 2 mm(5/64 in.). Đầu chuẩn có đường kính từ 3,2 mm đến 4,8 mm (1/8 in. đến 3/16 in.), được gắn ở vị trí thích hợp trên thiết bị sao cho dễ so sánh với ngọn lửa thử.
A.1.4. Bếp đun- Có thể dùng các nguồn nhiên liệu khác nhau như bếp ga hoặc đèn cồn, nhưng không cho phép có vật liệu cháy hoặc ngọn lửa xung quanh cốc thử. Tốt nhất là dùng bếp điện điều khiển thủ công hoặc tự động. Cấp nhiệt từ phía dưới, giữa lỗ thủng trên tấm gia nhiệt, chú ý tránh hiện tượng quá nhiệt cục bộ. Các bếp đun phải được che chắn gió hoặc bức xạ bằng các tấm chắn phù hợp, nhưng không được nhô lên trên mặt của tấm gia nhiệt.
A.1.5. Giá đỡ dụng cụ đo nhiệt độ- Sử dụng loại thích hợp để đỡ nhiệt kế tại vị trí xác định trong quá trình thử và đảm bảo dễ dàng tháo nhiệt kế ra khỏi cốc khi phép thử đã hoàn tất.
A.1.6. Giá đỡ tấm gia nhiệt- Sử dụng loại thích hợp, chắc chắn để đỡ tấm gia nhiệt ở mức quy định.
A.2. Kiểm tra tính năng của thiết bị
A.2.1. Chất chuẩn được chứng nhận (CRM) - CRM là hợp chất hydrocacbon hoặc sản phẩm dầu mỏ khác có tính chất ổn định và tinh khiết hoá học, (lớn hơn 99 % tính theo mol) có điểm chớp cháy đặc trưng của phương pháp được xác định qua trương trình nghiên cứu liên phòng thử nghiệm cho phương pháp riêng theo các hướng dẫn ISO guide 34 và 35.
A.2.1.1. Các giá trị đặc trưng của điểm chớp cháy đã hiệu chỉnh về áp suất khí quyển đối với một số chất chuẩn và các giá trị đặc trưng được nêu trong Bảng A.2.1 (xem Chú thích A.2.2). Các nhà cung cấp chất chuẩn CRM sẽ cung cấp các chứng chỉ nêu điểm chớp cháy riêng cho từng chất chuẩn theo thuộc lô sản xuất hiện hành. Việc tính toán các giới hạn cho các chất chuẩn khác này được xác định từ các giá trị độ lặp lại của phương pháp này trừ đi ảnh hưởng của thử nghiệm liên phòng sau đó nhân với 0,7.
Chú thích A.2.1: Các số liệu cho nghiên cứu liên phòng đã được nghiên cứu để tìm điểm chớp cháy nêu trong Bảng A.2.1.
Chú thích A.2.2: Các chất, độ tinh khiết, điểm chớp cháy và các mức nêu trong Bảng A.2.1 được xây dựng trong chương trình nghiên cứu liên phòng để xác định sự phù hợp sử dụng các chất lỏng kiểm tra trong các phương pháp xác định điểm chớp cháy. Có thể dùng các chất, độ tinh khiết, các giá trị điểm chớp cháy và các mức phù hợp khi được sản xuất theo ISO guide 34 và 35. Phải nghiên cứu tính năng các chất chuẩn trước khi sử dụng vì phụ thuộc vào thành phần của từng lô, các chất chuẩn có điểm chớp cháy khác nhau.
A.2.2. Chuẩn công tác thứ cấp (SWS)- là hợp chất hydrocacbon hoặc sản phẩm dầu mỏ khác có tính chất ổn định và tinh khiết hoá học (lớn hơn 99 % tính theo mol) với thành phần hoá học ổn định rõ rệt.
A.2.2.1. Sử dụng kỹ thuật thống kê để xác định điểm chớp cháy trung bình và các giới hạn kiểm soát mang tính thống kê (3s) đối với chuẩn công tác thứ cấp (SWS).
Bảng A.2.1 - Giá trị điểm chớp cháy đặc trưng TCVN 7498 : 2005 (ASTM D 92-02b) và giới hạn đặc trưng cho CRM
Hydrocabon | Độ tinh khiết, mol % | Điểm chớp cháy, oC | Giới hạn, oC |
n - tetrađecan | 99 + | 115,5 | ± 8,0 |
n - hexađecan | 99 + | 138,8 | ± 8,0 |
(tham khảo)
B.1. Kỹ thuật để tránh sự tạo màng trên bề mặt bitum khi xác định điểm chớp cháy theo TCVN 7498 : 2005 (ASTM D 92-02b)
B.1.1. Giới thiệu
B.1.1.1. Kỹ thuật ngăn ngừa sự tạo màng trên bề mặt bitum khi xác định điểm chớp cháy theo tiêu chuẩn này do Công ty lọc dầu Frontier EI Dorado xây dựng.
B.1.2. Vật liệu
B.1.2.1. Giấy lọc, định tính, số 417 (hoặc tương đương) có đường kính bằng 7,5 cm.
B.1.2.2. Vòng giữ, làm bằng dây thép, hai đầu được uốn vào trong một đoạn khoảng 15 mm, song song với nhau (xem Hình B.1.1). Dây thép có các kích thước sau: dày 2 mm, đường kính ngoài từ 62 mm đến 63 mm, đoạn cong vào 15 mm. Tổng chiều dài dây thép khoảng 210 mm. Có thể sử dụng thép thường hoặc vật liệu tương đương để làm vòng giữ.
B.1.2.3. Kìm đục lỗ, (hoặc dụng cụ tương đương) có khả năng đục lỗ với đường kính 6 mm ở giữa giấy lọc.
Chú thích: Dùng phương pháp khác có thể tạo bọt khí đối với một vài mẫu. Các bong bóng này có thể ảnh hưởng dụng cụ tự động phát hiện điểm chớp cháy và cũng có thể gây tốc độ gia nhiệt chậm hơn.
Hình B.1.1 - Kỹ thuật để tránh sự tạo màng trên bề mặt bitum khi xác định điểm chớp cháy theo TCVN 7498 : 2005 (ASTM D 92-02b)
B.1.3. Cách tiến hành
B.1.3.1. Dùng thước để xác định tâm của giấy lọc. Đục một lỗ có đường kính 6 mm ở giữa tâm của giấy lọc định tính có đường kính bằng 7,5 cm.
B.1.3.2. Vén cong cạnh viền của giấy lọc lên khoảng 6 mm và đặt vào đáy cốc thử (xem Hình B.1.1).
B.1.3.3. Đặt vòng giữ khít lên phần giấy lọc vén cong lên trên đáy cốc (vòng giữ này sẽ ngăn giấy lọc không chồi lên khi thử nghiệm).
B.1.3.4. Đổ mẫu vào cốc thử đến điểm cách vạch mức khoảng 4 mm đến 5 mm (đây là phần bù vào mẫu đã bị giấy lọc hấp thụ và sẽ bị bỏ trong quá trình thử). (Cảnh báo - Rót đầy sẽ gây hiện tượng chớp cháy sớm).
B.1.3.5. Có thể sử dụng thiết bị thử thủ công hoặc tự động để thử (theo hướng dẫn của nhà sản xuất) và xác định điểm chớp cháy.
B.1.3.6. Báo cáo điểm chớp cháy đã hiệu chỉnh về áp suất khí quyển chính xác đến 1 oC.
Ý kiến bạn đọc
