مقدمه
در صنایع نفت، پتروشیمی، روانکارها و تولید روغنهای صنعتی، تنها دانستن مقدار ویسکوزیته برای ارزیابی عملکرد یک سیال کافی نیست. یکی از مهمترین ویژگیهایی که تعیین میکند یک روغن در شرایط دمای پایین همچنان قابل پمپاژ و استفاده خواهد بود یا خیر، نقطه ریزش (Pour Point) است.
با کاهش دمای روغن، مولکولهای پارافینی موجود در آن بهتدریج متبلور میشوند. تشکیل این بلورها باعث افزایش مقاومت در برابر جریان شده و در نهایت روغن توانایی حرکت خود را از دست میدهد. اگر این موضوع در موتور، گیربکس، خطوط انتقال نفت یا سیستمهای هیدرولیک رخ دهد، میتواند باعث اختلال در عملکرد تجهیزات، افزایش استهلاک و حتی توقف کامل فرآیند شود.
به همین دلیل، اندازهگیری دقیق نقطه ریزش یکی از آزمونهای پایه در کنترل کیفیت فرآوردههای نفتی محسوب میشود.
در میان استانداردهای بینالمللی، ASTM D97 شناختهشدهترین و قدیمیترین روش تعیین نقطه ریزش است و همچنان در بسیاری از آزمایشگاههای نفت، پالایشگاهها، شرکتهای تولید روانکار و مراکز تحقیقاتی مورد استفاده قرار میگیرد.
در این مقاله بهصورت جامع با استاندارد ASTM D97، اصول علمی آزمون، تجهیزات موردنیاز، روش اجرای آزمایش، عوامل مؤثر بر دقت نتایج، خطاهای رایج و تفاوت این استاندارد با روشهای جدید آشنا خواهید شد.
استاندارد ASTM D97 چیست؟
استاندارد ASTM D97 با عنوان:
Standard Test Method for Pour Point of Petroleum Products
یکی از استانداردهای تدوینشده توسط ASTM International برای تعیین نقطه ریزش (Pour Point) فرآوردههای نفتی است.
هدف این استاندارد، تعیین پایینترین دمایی است که نمونه مورد آزمایش، در شرایط کنترلشده آزمایشگاهی، هنوز توانایی جریان یافتن داشته باشد.
برخلاف تصور بسیاری از افراد، ASTM D97 دمای انجماد روغن را اندازهگیری نمیکند. در این آزمون، روغن ممکن است هنوز بهطور کامل منجمد نشده باشد، اما به دلیل تشکیل شبکهای از کریستالهای مومی، دیگر قادر به جاری شدن نباشد.
همین ویژگی باعث شده است که نتیجه آزمون ASTM D97 شاخص بسیار مناسبی برای ارزیابی عملکرد روانکارها در مناطق سردسیر باشد.
چرا ASTM D97 اهمیت زیادی دارد؟
اگر روغن در دمای پایین قابلیت حرکت نداشته باشد، مشکلات زیر ایجاد میشود:
- سخت روشن شدن موتور در هوای سرد
- کاهش جریان روغن در سیستمهای روانکاری
- افزایش سایش قطعات مکانیکی
- آسیب به پمپها
- انسداد خطوط انتقال
- کاهش راندمان تجهیزات هیدرولیکی
- افزایش مصرف انرژی
به همین دلیل تقریباً تمام تولیدکنندگان روغن موتور، روغن صنعتی، روغن توربین، روغن هیدرولیک و بسیاری از فرآوردههای نفتی، آزمون ASTM D97 را بهعنوان بخشی از کنترل کیفیت محصول انجام میدهند.
نقطه ریزش (Pour Point) چیست؟
نقطه ریزش یا Pour Point پایینترین دمایی است که در آن یک فرآورده نفتی، پس از سرد شدن تحت شرایط مشخص، هنوز بتواند هنگام کج شدن ظرف آزمایش، حرکت کند.
به بیان سادهتر:
اگر نمونه را بهآرامی سرد کنیم و هر سه درجه سانتیگراد یکبار ظرف را کج کنیم، آخرین دمایی که نمونه هنوز حرکت میکند، مبنای تعیین نقطه ریزش خواهد بود. مقدار گزارششده معمولاً ۳ درجه سانتیگراد بالاتر از اولین دمایی است که دیگر هیچ حرکت قابل مشاهدهای وجود ندارد.
این روش باعث میشود نتایج آزمون در آزمایشگاههای مختلف، در صورت رعایت استاندارد، قابل مقایسه باشند.
نقطه ریزش (Pour Point) چیست؟
نقطه ریزش یا Pour Point پایینترین دمایی است که در آن یک فرآورده نفتی، پس از سرد شدن تحت شرایط مشخص، هنوز بتواند هنگام کج شدن ظرف آزمایش، حرکت کند.
به بیان سادهتر:
اگر نمونه را بهآرامی سرد کنیم و هر سه درجه سانتیگراد یکبار ظرف را کج کنیم، آخرین دمایی که نمونه هنوز حرکت میکند، مبنای تعیین نقطه ریزش خواهد بود. مقدار گزارششده معمولاً ۳ درجه سانتیگراد بالاتر از اولین دمایی است که دیگر هیچ حرکت قابل مشاهدهای وجود ندارد.
این روش باعث میشود نتایج آزمون در آزمایشگاههای مختلف، در صورت رعایت استاندارد، قابل مقایسه باشند.
نقطه ریزش چگونه ایجاد میشود؟
در بسیاری از روغنهای معدنی، بهویژه روغنهای پایه پارافینی، ترکیبات مومی (Wax) بهصورت محلول در روغن وجود دارند. با کاهش دما، این ترکیبات بهتدریج از محلول خارج شده و بلورهای ریز تشکیل میدهند.
در ابتدا این بلورها بهصورت پراکنده هستند و تأثیر کمی بر جریان سیال دارند. اما با ادامه کاهش دما:
- تعداد بلورها افزایش مییابد.
- اندازه بلورها بزرگتر میشود.
- بلورها به یکدیگر متصل میشوند.
- یک شبکه سهبعدی در سراسر روغن تشکیل میشود.
- حرکت آزادانه روغن متوقف میشود.
در این مرحله، اگرچه روغن ممکن است هنوز مایع به نظر برسد، اما دیگر تحت نیروی وزن خود جاری نخواهد شد و به نقطه ریزش رسیده است.

نقطه ریزش چه تفاوتی با نقطه انجماد دارد؟
یکی از رایجترین اشتباهات، یکسان دانستن Pour Point و Freezing Point است.
در واقع، نقطه ریزش به توقف قابلیت جریان یافتن مربوط میشود، در حالی که نقطه انجماد به تغییر کامل فاز ماده به حالت جامد اشاره دارد.
برای بسیاری از روغنهای روانکار، توقف جریان در دمایی رخ میدهد که هنوز بخش قابل توجهی از نمونه مایع است. بنابراین ممکن است یک روغن در دمای ۲۴- درجه سانتیگراد دیگر جاری نشود، اما تا دمایی پایینتر نیز بهطور کامل منجمد نگردد.
این تفاوت، علت اصلی اهمیت آزمون ASTM D97 در ارزیابی عملکرد واقعی روغنها در شرایط عملیاتی است.
چرا اندازهگیری نقطه ریزش اهمیت دارد؟
نتیجه آزمون ASTM D97 تنها یک عدد در برگه آنالیز نیست؛ این مقدار میتواند بر عملکرد، قابلیت اطمینان و حتی ایمنی تجهیزات صنعتی تأثیر مستقیم بگذارد.
برخی از مهمترین دلایل اندازهگیری نقطه ریزش عبارتاند از:
- انتخاب روانکار مناسب برای مناطق سردسیر
- کنترل کیفیت روغنهای تولیدی
- مقایسه عملکرد روغنهای مختلف
- ارزیابی اثربخشی افزودنیهای کاهنده نقطه ریزش (Pour Point Depressants)
- پیشبینی قابلیت پمپاژ روغن در خطوط انتقال
- جلوگیری از توقف تجهیزات در اثر کاهش دما
- اطمینان از انطباق محصول با مشخصات فنی مشتری
در بسیاری از صنایع، مقدار نقطه ریزش یکی از پارامترهای کلیدی در پذیرش یا رد یک محموله روغن محسوب میشود.
کاربردهای استاندارد ASTM D97
این استاندارد برای طیف گستردهای از فرآوردههای نفتی به کار میرود، از جمله:
- روغن موتور
- روغن گیربکس
- روغن هیدرولیک
- روغن توربین
- روغن کمپرسور
- روغن دنده صنعتی
- روغن ترانسفورماتور (در برخی کاربردها)
- روغنهای پایه
- روغنهای روانکار صنعتی
- برخی سوختهای سنگین
- مومها و فرآوردههای پارافینی (در شرایط خاص)
حمام ویسکوزیته
تجهیزات موردنیاز برای انجام آزمون ASTM D97
برای دستیابی به نتایج دقیق و قابل تکرار، آزمون نقطه ریزش باید با استفاده از تجهیزات مشخصشده در استاندارد ASTM D97 انجام شود. هر یک از اجزای سیستم آزمایش نقش مهمی در کنترل شرایط دمایی و جلوگیری از خطای اندازهگیری دارند.
بهطور کلی تجهیزات اصلی مورد نیاز شامل موارد زیر است:
- ظرف آزمون (Test Jar)
- حمام سرمایشی (Cooling Bath)
- دماسنج یا سنسور اندازهگیری دما
- درپوش و تجهیزات نگهدارنده نمونه
- سیستم کنترل دما
- محیط عایق حرارتی
- سیستم ثبت و نمایش دما (در دستگاههای دیجیتال)
در روشهای سنتی، بسیاری از این تجهیزات بهصورت دستی استفاده میشدند، اما دستگاههای مدرن ASTM D97 معمولاً تمام فرآیند کنترل دما، زمانبندی و ثبت اطلاعات را بهصورت خودکار انجام میدهند.
اجزای اصلی دستگاه ASTM D97 (Pour Point Tester)
یک دستگاه استاندارد آزمون نقطه ریزش معمولاً از بخشهای زیر تشکیل شده است:
۱- حمام سرمایشی (Cooling Bath)
مهمترین بخش دستگاه نقطه ریزش، سیستم ایجاد و کنترل سرمایش است.
هدف حمام سرمایشی این است که نمونه را با نرخ کاهش دمای مشخص و یکنواخت سرد کند.
در دستگاههای آزمایشگاهی، حمام سرمایشی ممکن است به روشهای مختلف طراحی شود:
روشهای قدیمی:
- استفاده از مخلوطهای سرمایشی مانند یخ خشک و حلالها
- استفاده از حمامهای چندمرحلهای با مواد سرمازا
روشهای جدید:
- سیستم تبرید تراکمی
- کمپرسورهای آزمایشگاهی
- کنترلر دیجیتال دما
- گردش سیال سردکننده
در دستگاههای پیشرفته، اپراتور تنها دمای هدف را تنظیم میکند و دستگاه بهصورت خودکار دمای حمام را کاهش داده و پایدار نگه میدارد.
۲- ظرف آزمون (Test Jar)
نمونه روغن در یک ظرف شیشهای استاندارد قرار میگیرد.
ویژگیهای مهم ظرف آزمون:
- شفاف بودن برای مشاهده حرکت نمونه
- مقاومت مناسب در برابر شوک حرارتی
- ابعاد مشخص مطابق استاندارد
- قابلیت قرارگیری در حمام سرمایشی
مشاهده نمونه در طول آزمون اهمیت زیادی دارد، زیرا تعیین نقطه ریزش بر اساس مشاهده مستقیم حرکت یا عدم حرکت نمونه انجام میشود.
۳- دماسنج یا سنسور دما
اندازهگیری دقیق دما یکی از مهمترین عوامل موفقیت آزمون ASTM D97 است.
در روشهای سنتی از دماسنجهای شیشهای ASTM استفاده میشد، اما در دستگاههای جدید معمولاً از سنسورهای دیجیتال با دقت بالا استفاده میشود.
سنسور دما باید:
- دقت کافی در محدوده دمایی آزمون داشته باشد.
- در محل صحیح نسبت به نمونه قرار گیرد.
- کالیبره شده باشد.
خطای کوچک در اندازهگیری دما میتواند باعث گزارش اشتباه نقطه ریزش شود.
۴- سیستم کنترل دما
در دستگاههای اتوماتیک، کنترل دما توسط یک کنترلر دیجیتال انجام میشود.
وظایف کنترلر:
- تنظیم دمای هدف
- کنترل توان کمپرسور
- کنترل هیترهای کمکی
- نمایش دمای لحظهای
- جلوگیری از نوسانات دمایی
یک سیستم کنترل مناسب باعث میشود نرخ سرمایش نمونه یکنواخت بوده و نتایج آزمون تکرارپذیری بیشتری داشته باشند.
۵- سیستم گردش سیال سردکننده
در برخی دستگاهها برای افزایش یکنواختی دما، از گردش سیال در حمام استفاده میشود.
مزایای گردش سیال:
- جلوگیری از ایجاد نقاط سرد و گرم
- افزایش سرعت رسیدن به دمای هدف
- افزایش دقت آزمون
- امکان قرار دادن چند نمونه در یک حمام
دستگاه ASTM D97 چگونه کار میکند؟
اصل عملکرد دستگاه نقطه ریزش بر پایه سرد کردن تدریجی نمونه و بررسی قابلیت جریان آن است.
مراحل کلی عملکرد دستگاه:
- نمونه روغن داخل ظرف آزمون ریخته میشود.
- ظرف در محل مخصوص دستگاه قرار میگیرد.
- سیستم سرمایش شروع به کاهش دما میکند.
- نمونه در فواصل مشخص بررسی میشود.
- هنگامی که نمونه دیگر حرکت نکند، دمای ثبتشده مبنای محاسبه قرار میگیرد.
- نتیجه نهایی بهعنوان نقطه ریزش گزارش میشود.
روش انجام آزمون ASTM D97 بهصورت مرحلهبهمرحله

مرحله اول: آمادهسازی نمونه
قبل از شروع آزمون باید نمونه کاملاً آماده شود.
نکات مهم:
- نمونه باید کاملاً یکنواخت باشد.
- آلودگی یا ذرات خارجی نباید وجود داشته باشد.
- در صورت نیاز نمونه قبل از آزمایش گرم و همگن میشود.
- از ایجاد حباب هوا جلوگیری شود.
وجود ناخالصی یا عدم یکنواختی میتواند باعث تغییر رفتار جریان نمونه شود.
مرحله دوم: پر کردن ظرف آزمون
نمونه تا ارتفاع مشخص داخل ظرف آزمایش ریخته میشود.
باید توجه داشت:
- مقدار نمونه باید مطابق استاندارد باشد.
- فضای کافی برای انبساط حرارتی وجود داشته باشد.
- سطح نمونه برای مشاهده واضح باشد.
مرحله سوم: قرار دادن نمونه در دستگاه
ظرف نمونه داخل محفظه سرمایشی قرار میگیرد.
در این مرحله:
- سنسور دما در موقعیت مناسب قرار میگیرد.
- سیستم کنترل دما فعال میشود.
- برنامه سرمایش آغاز میشود.
مرحله چهارم: کاهش دما
نمونه بهصورت کنترلشده سرد میشود.
در طول کاهش دما:
- ویسکوزیته افزایش مییابد.
- کریستالهای مومی شروع به تشکیل شدن میکنند.
- حرکت نمونه دشوارتر میشود.
این مرحله باید با شرایط استاندارد انجام شود، زیرا سرمایش بیش از حد سریع یا کند میتواند نتیجه را تغییر دهد.
مرحله پنجم: بررسی جریان نمونه
در فواصل مشخص، ظرف نمونه از محل خود خارج شده و بهآرامی کج میشود.
اپراتور بررسی میکند:
آیا سطح نمونه حرکت میکند یا خیر؟
اگر نمونه هنوز حرکت کند، آزمون ادامه پیدا میکند.
اگر هیچ حرکتی مشاهده نشود، آن دما بهعنوان دمای توقف جریان ثبت میشود.
مرحله ششم: تعیین مقدار Pour Point
پس از تعیین دمای توقف جریان، مقدار نهایی نقطه ریزش طبق قوانین استاندارد گزارش میشود.
بهطور معمول:
نقطه ریزش = دمای توقف جریان + ۳ درجه سانتیگراد
مثال:
اگر نمونه در دمای ۳۳- درجه سانتیگراد دیگر حرکت نکند:
نقطه ریزش گزارششده:
۳۰- درجه سانتیگراد

آزمون ASTM D97 دستی در مقابل دستگاه اتوماتیک
ویژگی روش دستی دستگاه اتوماتیک کنترل دما وابسته به اپراتور کاملاً کنترلشده ثبت اطلاعات دستی دیجیتال تکرارپذیری متوسط بالا خطای انسانی بیشتر کمتر تعداد نمونه محدود چند نمونه همزمان سرعت کار کمتر بیشتر مزایای استفاده از دستگاه اتوماتیک ASTM D97
استفاده از دستگاههای دیجیتال مزایای زیادی دارد:
افزایش دقت
کنترل دقیق دما باعث کاهش خطای انسانی میشود.
کاهش زمان آزمون
سیستم سرمایش بهینه باعث رسیدن سریعتر به دمای هدف میشود.
افزایش قابلیت تکرارپذیری
تمام نمونهها تحت شرایط مشابه آزمایش میشوند.
ثبت اطلاعات
امکان ذخیره نتایج، نمودار دما و گزارشگیری وجود دارد.
کاهش وابستگی به مهارت اپراتور
در روشهای دستی، تجربه اپراتور نقش زیادی دارد، اما سیستمهای اتوماتیک این وابستگی را کاهش میدهند.
- دستگاه نقطه ریزش (Pour Point Tester)
- استاندارد ASTM D445 چیست؟
- ویسکوزیته چیست و چگونه اندازهگیری میشود؟
چگونه نتیجه آزمون ASTM D97 تفسیر میشود؟
پس از پایان آزمون، عدد بهدستآمده تنها یک دما نیست؛ این مقدار نشاندهنده رفتار سیال در شرایط دمای پایین است و میتواند اطلاعات ارزشمندی درباره کیفیت، نوع روغن پایه و عملکرد محصول در اختیار کارشناسان قرار دهد.
بهطور کلی:
- هرچه نقطه ریزش پایینتر باشد، عملکرد روغن در دماهای پایین بهتر است.
- هرچه نقطه ریزش بالاتر باشد، احتمال بروز مشکلات در هنگام راهاندازی تجهیزات در هوای سرد بیشتر خواهد بود.
به عنوان مثال، روغنی با نقطه ریزش ۴۵- درجه سانتیگراد معمولاً برای استفاده در مناطق بسیار سرد مناسبتر از روغنی با نقطه ریزش ۱۵- درجه سانتیگراد است.
البته باید توجه داشت که انتخاب روانکار تنها بر اساس نقطه ریزش انجام نمیشود و پارامترهایی مانند ویسکوزیته، شاخص گرانروی (Viscosity Index)، نقطه اشتعال و پایداری اکسیداسیون نیز اهمیت دارند.
آیا نقطه ریزش پایینتر همیشه بهتر است؟
خیر.
یکی از اشتباهات رایج این است که تصور شود هرچه عدد Pour Point پایینتر باشد، کیفیت روغن نیز بهتر است.
در واقع، نقطه ریزش تنها یکی از شاخصهای عملکرد در دماهای پایین است و باید در کنار سایر ویژگیهای فیزیکی و شیمیایی ارزیابی شود.
برای مثال:
- یک روغن موتور مخصوص مناطق گرمسیری ممکن است نقطه ریزش بالاتری داشته باشد اما از نظر مقاومت حرارتی و پایداری اکسیداسیون عملکرد بسیار خوبی ارائه دهد.
- در مقابل، یک روغن با نقطه ریزش بسیار پایین ممکن است برای کاربردهای دمای بالا گزینه مناسبی نباشد.
بنابراین، مقدار مناسب نقطه ریزش باید متناسب با شرایط کاری تجهیزات انتخاب شود.
عوامل مؤثر بر نتیجه آزمون ASTM D97
نتیجه این آزمون به عوامل مختلفی وابسته است. برخی از این عوامل مربوط به خود نمونه و برخی دیگر ناشی از شرایط اجرای آزمون هستند.
۱- نوع روغن پایه
روغنهای پارافینی معمولاً به دلیل وجود ترکیبات مومی، نقطه ریزش بالاتری نسبت به روغنهای نفتنیک دارند.
روغنهای پایه سنتزی نیز اغلب عملکرد بسیار بهتری در دماهای پایین از خود نشان میدهند.
۲- میزان ترکیبات پارافینی (Wax Content)
هرچه مقدار موم موجود در روغن بیشتر باشد، احتمال تشکیل شبکه بلوری در دماهای پایین افزایش مییابد و در نتیجه نقطه ریزش بالاتر خواهد بود.
به همین دلیل، فرآیندهای پالایش و واکسزدایی (Dewaxing) نقش مهمی در بهبود خواص دمای پایین روغن دارند.
۳- افزودنیهای کاهنده نقطه ریزش (Pour Point Depressants)
بسیاری از روغنهای صنعتی و روانکارهای مدرن حاوی افزودنیهایی هستند که رشد کریستالهای پارافینی را کنترل میکنند.
این افزودنیها معمولاً با تغییر شکل یا اندازه کریستالها، مانع از تشکیل شبکه سهبعدی میشوند و در نتیجه، روغن در دماهای پایینتر نیز قابلیت جریان خود را حفظ میکند.
نکته مهم این است که این افزودنیها مقدار موم را کاهش نمیدهند، بلکه نحوه تشکیل کریستالها را تغییر میدهند.
۴- نرخ سرمایش نمونه
اگر نمونه سریعتر یا کندتر از شرایط تعیینشده در استاندارد سرد شود، نتایج آزمون ممکن است تغییر کند.
به همین دلیل، دستگاه باید قادر باشد نرخ کاهش دما را بهطور پایدار و یکنواخت کنترل کند.
۵- آمادهسازی نمونه
وجود حباب هوا، آلودگی، رطوبت یا اختلاط ناقص نمونه میتواند باعث تغییر رفتار جریان و در نتیجه ایجاد خطا در نتیجه آزمون شود.
۶- دقت سیستم اندازهگیری دما
اگر دماسنج یا سنسور دما بهدرستی کالیبره نشده باشد، نتیجه آزمون نیز قابل اعتماد نخواهد بود.
حتی اختلاف یک تا دو درجه سانتیگراد ممکن است باعث رد یا پذیرش اشتباه یک محصول شود.
خطاهای رایج در آزمون ASTM D97
در ادامه، برخی از رایجترین خطاهایی که در آزمایشگاهها مشاهده میشود آورده شده است.
استفاده از نمونه آلوده
ورود گردوغبار، ذرات جامد یا آب به نمونه میتواند رفتار جریان روغن را تغییر دهد.
راهکار: استفاده از ظروف تمیز و جلوگیری از آلودگی نمونه.
عدم یکنواختی دمای حمام
اگر توزیع دما در حمام سرمایشی یکنواخت نباشد، نمونههای مختلف در شرایط یکسان قرار نمیگیرند.
راهکار: استفاده از سیستم گردش سیال و کنترل دورهای عملکرد حمام.





بدون دیدگاه