نقطه ریزش کمترین دمایی است که در آن یک روغن یا مایع نفتی هنوز توانایی ریختن یا جریان یافتن را حفظ می کند؛ به این معنا که در دماهای پایین تر، به دلیل تشکیل بلورهای واکس یا افزایش غلظت سایر مولفه ها، مایع خاصیت جریان پذیری خود را از دست می دهد. این شاخص در فرآیند تولید روغن اهمیت ویژه ای دارد، زیرا تعیین کننده عملکرد محصول در شرایط سرد است.
اگر نقطه ریزش بالا باشد، روغن در هوای سرد پمپ پذیری و روانکاری مناسب نخواهد داشت و ممکن است در سیستم های هیدرولیک، موتور یا مخازن اختلال ایجاد کند. برای کنترل این ویژگی در خطوط تولید روغن از افزودنی هایی به نام Pour Point Depressants (PPD) یا کاهنده نقطه ریزش استفاده می شود. این مواد با تغییر ساختار بلورهای واکس از ایجاد شبکه های سخت جلوگیری کرده و کمک می کنند مایع در دماهای پایین تر نیز قابلیت جریان پذیری خود را حفظ کند.
دلیل اهمیت نقطه ریزش
نقطه ریزش یکی از مهم ترین شاخص های فیزیکی در ارزیابی کیفیت، کارایی روغن ها و روانکارها است. این ویژگی مشخص می کند که روغن تا چه دمایی می تواند مایع و روان باقی بماند و عملکرد خود را حفظ کند. در واقع، نقطه ریزش معیاری از توانایی روغن برای حفظ روانکاری در دمای پایین است.
دلایل اهمیت بالا رفتن نقطه ریزش عبارت اند از:
- عملکرد در هوای سرد
- کاربرد در موتور و ماشین آلات
- حمل و نقل و ذخیره سازی
- نحوه اندازه گیری نقطه ریزش
- اندازه گیری نقطه ریزش فرآورده های نفتی
- اندازه گیری نقطه ریزش نفت خام
عملکرد در هوای سرد
مهم ترین عواملی که نقطه ریزش روغن در آن نقش حیاتی ایفا می کند، عملکرد سیستم های مکانیکی در شرایط سرمای شدید است. زمانی که دمای محیط به زیر صفر می رسد، ویسکوزیته (گرانروی روغن) افزایش یافته و حرکت آن در سیستم کاهش می یابد. اگر دما از نقطه ریزش پایین تر برود، روغن به طور کامل از جریان باز می ایستد و به حالت نیمه جامد درمی آید.
در چنین شرایطی، موتور یا تجهیزات صنعتی دیگر به درستی روانکاری نمی شوند و اصطکاک بین قطعات افزایش می یابد. در موتورهای خودرو، پایین بودن نقطه ریزش باعث می شود روغن به سرعت در سراسر موتور پخش شود و از سایش قطعات در لحظه استارت جلوگیری کند.
کاربرد در موتور و ماشین آلات
نقطه ریزش روغن نقش بسیار مهمی در عملکرد انواع موتورهای احتراق داخلی، ماشین آلات صنعتی و تجهیزات هیدرولیکی دارد. این شاخص تعیین می کند که روغن در دماهای پایین تا چه اندازه توانایی حفظ روانی و حرکت بین قطعات را دارد. در واقع، هرچه نقطه ریزش پایین تر باشد، روغن در شرایط سرمای شدید نیز روان تر باقی می ماند و از اصطکاک و سایش میان قطعات فلزی جلوگیری می کند.
در موتور خودروها، روغن با نقطه ریزش پایین باعث استارت آسان تر در هوای سرد، کاهش استهلاک و افزایش عمر مفید موتور می شود.
حمل و نقل و ذخیره سازی
نقطه ریزش روغن نه تنها در عملکرد فنی تجهیزات اهمیت دارد، بلکه در حمل و نقل، انواع روغن صنعتی و روانکارها نقش مهمی دارد. در زمان جابه جایی یا انبار روغن در مناطق سردسیر، اگر دمای محیط به زیر نقطه ریزش برسد، روغن سفت و غیرفرار می شود و جریان طبیعی آن در لوله ها و تانکرها مختل می گردد. این مسئله می تواند منجر به انسداد مسیرهای انتقال، توقف خطوط تولید و افزایش هزینه های عملیاتی شود.
در مرحله ذخیره سازی نیز باید دما و شرایط محیطی انبارها به گونه ای تنظیم شود که دمای روغن هرگز به زیر نقطه ریزش نرسد. استفاده از مخازن گرم شونده یا سیستم های عایق حرارتی، به ویژه در فصل زمستان، یکی از روش های متداول برای حفظ کیفیت روغن در انبار است.
نحوه اندازه گیری نقطه ریزش
نحوه اندازه گیری نقطه ریزش به دو صورت شیوه دستی و شیوه خودکار/ اپتیکال یا دورانگر (rotational) انجام می شود. روش دستی (مثلا ASTM D97 برای فرآورده های نفتی) شامل گرم کردن نمونه، سرد کردن با نرخ کنترل شده در حمام سرد و در فواصل دمایی معین خارج کردن ظرف و مایل کردن آن برای مشاهده هرگونه جریان سطحی است؛ دمایی که نمونه دیگر جریان نشان ندهد به عنوان نقطه ریزش گزارش می شود.
نسخه های خودکار مثل ASTM D5949 از فشار پالس و آشکارسازهای نوری استفاده می کنند تا حرکت سطحی را با دقت و بدون دخالت اپراتور ثبت کنند و تکرارپذیری و سرعت بالاتری نسبت به روش دستی دارند. روش های چرخشی و فشار هوا نیز برای نمونه ها یا محدوده های خاصی به کار می روند که نیاز به دقت یا بازه های دمایی دیگر دارند.
اندازه گیری نقطه ریزش فرآورده های نفتی
در مورد فرآورده های نفتی مانند انواع روغن های صنعتی، دیزل، پارافین و نفت سبک، اندازه گیری نقطه ریزش یکی از آزمایش های اصلی کنترل کیفیت محسوب می شود. هدف از این آزمایش، مشخص کردن حداقل دمایی است که در آن محصول هنوز قادر به جریان یافتن است. برای این منظور، نمونه فرآورده درون لوله آزمایش مخصوص ریخته میشود و سپس به صورت مرحله به مرحله در حمام سرد با کنترل دقیق دما قرار می گیرد.
در هر مرحله، آزمایشگر لوله را کج می کند تا ببیند آیا مایع هنوز حرکت می کند یا خیر. وقتی هیچ حرکتی مشاهده نشود، دمای ثبت شده در آن لحظه، به عنوان نقطه ریزش فرآورده نفتی اعلام می شود. این روش مطابق با استاندارد ASTM D97 یا ISO 3016 انجام می شود و دمای اندازه گیری معمولا با دقت تا 0.1 درجه سانتی گراد ثبت می شود.
اندازه گیری نقطه ریزش نفت خام
در مورد نفت خام، اندازه گیری نقطه ریزش با روش هایی انجام می شود که خواص پیچیده نمونه های خام (موجودی واکس، آسفالتن و ذرات معلق) را در نظر می گیرند. استاندارد مرجع برای خام ها ASTM D5853 است که دو رویه مجزا تعریف می کند، یک رویه برای تعیین نقطه ریزش حداکثر (upper) و رویه دیگر برای تعیین نقطه ریزش حداقل (lower) استفاده می شود.
این تفکیک کمک می کند بازه ای از دما که بسته به تاریخچه حرارتی نمونه ممکن است تغییر کند گزارش گردد. پیش پردازش نمونه (گرم کردن، ته نشینی احتمالی و حذف آب/جامدات) در نتایج تاثیر قابل توجهی دارد، بنابراین رویه های D5853 الزامات مشخصی برای آماده سازی و نرخ سرد شدن نمونه قید کردهاند تا نتایج تکرارشونده به دست آید.
عوامل موثر در نقطه ریزش
نقطه ریزش نشان دهنده دمای پایین ترین جریان پذیری تحت شرایط آزمون است و تحت تاثیر چندین عامل ترکیبی قرار دارد. در عمل، تغییر هر یک از عوامل زیر می تواند نقطه ریزش را بالا یا پایین ببرد:
-
محتوای پارافین (واکس)
بیشتر بودن سهم پارافین ها و زنجیرهای پرفشار موجب تشکیل بلور واکس در دماهای بالاتر می شود و در نتیجه نقطه ریزش افزایش مییابد؛ رابطه بین محتوای واکس و نقطه ریزش از مهم ترین تعیین کننده های رفتار در دماهای پایین است. -
توزیع وزن مولکولی (هیدروکربن های سنگین)
در توزیع وزن مولکولی هیدروکربن سبک و سنگین حائز اهمیت است، هیدروکربن های سبک ساختار ساده تر و فرارتر دارند اما هیدروکربن های سنگین شامل مولکول های بزرگ تر و موم مانند هستند. افزایش سهم همین هیدروکربن های سنگین باعث بالا رفتن ویسکوزیته در دماهای پایین شده و با ایجاد ساختارهای شبه جامد، جریان پذیری روغن را محدود می کند. -
آسفالتن ها و ذرات معلق
وجود آسفالتن یا جامدات معلق می تواند به عنوان هسته بلورینگ واکس عمل کند یا پیوستگی فازی را تغییر دهد، که هر دو می توانند نقطه ریزش و روند ژله ای شدن را تحت تاثیر قرار دهند. -
افزودنی ها و کاهنده های نقطه ریزش (PPD)
استفاده از افزودنی های مهندسی شده می تواند ساختار بلوری واکس را تغییر دهد، از اتصال بلورها جلوگیری کند و در نتیجه دمای جاری پذیری را کاهش دهد؛ این روش کاربرد عملی رایجی برای کنترل نقطه ریزش در خطوط تولید و انتقال است.
جمع بندی
نقطه ریزش (Pour Point) یکی از شاخص های اساسی در ارزیابی عملکرد روانکارها است و این معیار در بررسی تفاوت گریس نسوز و معمولی اهمیت زیادی دارد و معمولا برای تعیین محدوده دمایی قابل استفاده گریس به کار می رود، زیرا هرچه نقطه ریزش پایین تر باشد، روانکار برای شرایط سرد مناسب تر بوده و دیرتر سفت می شود.
زمانی که نقطه ریزش روغن از حد استاندارد بالاتر باشد، جریان روان در هوای سرد مختل شده و این وضعیت می تواند باعث افزایش سایش قطعات، مصرف بیشتر انرژی و کاهش کارایی تجهیزات شود. تعیین دقیق این ویژگی با استفاده از روش های استانداردی مانند ASTM D97 انجام می شود. در مجموعه نیرونماد این اندازه گیری توسط نیروی متخصص و با بهره گیری از دستگاه های پیشرفته آزمایشگاهی صورت می گیرد تا نتایج کاملا معتبر و قابل استناد ارائه شود.
سوالات متداول
واحد اندازه گیری نقطه ریزش چیست؟
واحد اندازه گیری نقطه ریزش معمولا درجه سانتی گراد (°C) است. دما نشان دهنده پایین ترین حدی است که در آن روغن یا فرآورده نفتی هنوز قابلیت جریان دارد. این واحد در آزمایشگاه ها و استانداردهای ASTM و ISO به کار می رود و کمک می کند تا نتایج به راحتی قابل مقایسه باشند.
آیا نقطه ریزش نشان دهنده کیفیت روغن است؟
نقطه ریزش به طور مستقیم معیار کیفیت کلی روغن نیست، اما یکی از شاخص های مهم عملکرد روغن در دمای پایین محسوب می شود. روغنی با نقطه ریزش پایین تر، برای محیط های سرد و ماشین آلات حساس مناسب تر است، اما کیفیت کلی شامل ویژگی های دیگر مانند ویسکوزیته، مقاومت اکسیداسیون و توانایی روانکاری نیز می شود.
من متخصص مهندسی مکانیک هستم و چندین سال در حوزه تصفیه روغن و تجهیزات صنعتی تجربه دارم. هدف من از نوشتن مقالات در «نیرو نماد» این است که دانش فنی را به شکل کاربردی و قابل استفاده برای حرفهایها و علاقهمندان به اشتراک بگذارم.
