油液清洁度 [油液清洁度标准及测定方法]

　　(1.中国石油兰州润滑油研究开发中心，甘肃 兰州 730060；2.中国石油炼油与化工分公司，北京 100011)�� 　　 　　摘要：简述了目前通用的测定油液清洁度的国际标准ISO 4406-1987（ISO 4406-1999）和美国标准NAS 1638（AS 4509）及测试方法，同时，对这些标准和测试方法的演变过程和发展趋势作了简单说明，指出从发展角度和世界范围内的应用情况看，国际标准ISO 4406将会逐渐取代美国标准AS 4509。 另外，介绍了我国修改采用ISO 4406和AS 4509起草的GB/T 14039和GJB 420油液清洁度标准的情况。最后，指出国际标准和美国标准两个标准体系之间的不同之处及相互关系，说明两个标准体系采用的原理是相同的，但是对清洁度等级划分的原则不同，为此，还列出了ISO 4406和NAS 1638所测定的油液清洁度结果的对应关系，并说明了油液清洁程度和清洁度等级之间的相互关系。��
　　关键词：润滑油；清洁度；标准
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　　中图分类号：TE622.5 文献标识码：A��
　　
　　0 前言�
　　
　　机械设备在使用过程中，环境的清洁程度和内部产生的各种磨粒都会导致润滑油污染变质，从而加速机械零件摩擦副表面的磨损，使机械设备性能下降、寿命缩短。实践表明控制润滑油的清洁度，及时处理在用润滑油中的污染物以及合理地补油换油，是机械设备润滑系统油液检测的主要内容之一。润滑油清洁度检测的目的就是控制和保持机械零件摩擦副表面对污染度的承受能力[1-2]。�
　　
　　1 油液清洁度标准和检测方法�
　　
　　为了定量地描述和评定油液的清洁度，实施对油液的污染控制，有必要制定油液清洁度的等级标准。随着颗粒计数技术的发展，世界上已广泛采用此技术作为油液清洁度的等级标准以及测定和表示方法。近年来，各国都采用国际标准ISO 4406或美国航天学会标准NAS 1638。而且，ISO 4406正在取代NAS 1638。我国在1993年修改采用ISO 4406-1987，起草了自己的油液清洁度标准GB/T 14039-1993，2002年修改采用ISO 4406-1999，将GB/T 14039-1993修订为GB/T 14039-2002。�
　　1.1 ISO标准�
　　1.1.1 ISO 4406-1987（两位数系统）[3]�
　　ISO 4406-1987（两位数系统）清洁度等级标准采用两个颗粒尺寸即5 μm和15 μm作为检测清洁度的特征粒度。一般情况下，人们认为5 μm左右颗粒的浓度是引起流体系统淤积和堵塞故障的主要因素，而大于10 μm的颗粒浓度对设备零件的磨损起主导作用。在结果报告中，前面的数码代表每毫升油液中尺寸大于5 μm的颗粒数等级，后面的数码代表每毫升油液中尺寸大于10 μm的颗粒数等级，如ISO 16/13表示：每毫升油液中尺寸大于5 μm的颗粒数为320～640，定义等级为16；大于10 μm的颗粒数为40～80，定义等级为13。�
　　ISO 4406-1987是基于ISO 4402[4]（以ACFTD(air cleaner fine test dust)作为标定计数仪的标准颗粒）颗粒标定标准而制定的。它是以光学显微镜测量颗粒尺寸。�
　　ISO 4406-1987清洁度等级标准见表1。��
　　表1 ISO 4406-1987（两位数系统）
　　
　　 (注：作者简介：周亚斌(1964-)，男，高级工程师，在读博士，1987年毕业于兰州大学化学系分析化学专业，从事石油产品测试方法标准化研究15年，负责起草国家、行业及企业标准近10项，公开发表论文8篇。）
　　如一样品的颗粒计数结果见表2，按照ISO 4406-1987标准，该样品清洁度报告结果为：ISO 16/13。�
　　表2 颗粒计数结果示例
　　
　　1.1.2 ISO 4406-1999（三位数系统）[5]�
　　ISO 4406-1999（三位数系统）清洁度等级标准采用三个颗粒尺寸作为检测清洁度的特征颗粒，即：4 μm、6 μm和14 μm。这是因为ISO 4406-1999是基于ISO 11171（以NIST(SRM2806)作为标定计数仪的标准颗粒）颗粒标定标准而修订的。它是以电子显微镜测量颗粒尺寸[6]。�
　　ISO 4406-1999清洁度等级标准见表3。�
　　如一样品的颗粒计数结果见表4，按照ISO 4406-1999标准，该样品清洁度报告结果为：ISO 18/16/13。��
　　表3 ISO 4406-1999（三位数系统）
　　
　　表4 颗粒计数结果示例
　　
　　1.1.3 ISO 4406-1987和ISO 4406-1999的转换关系�
　　根据经验，ISO 4406-1987和ISO 4406-1999的结果可以通过下面的换算进行转换：两位数清洁度的第一位加2~3为三位数清洁度的第一位，两位数清洁度的第一位和第二位数值保持不变成为三位数清洁度的第二位和第三位。�
　　如：两位数清洁度为：ISO 16/13，换算成三位数清洁度为：ISO 19(18)/16/13。�
　　1.2 NAS标准[7]�
　　NAS 1638是由美国航天学会制定的清洁度等级标准，它根据5个颗粒尺寸范围将清洁度分为14个等级，见表5。��
　　表5 NAS 1638清洁度等级标准
　　
　　
　　由表5可知，每个尺寸段的颗粒浓度有一个固定范围，即相邻两个等级颗粒数量之比为2，因此，可以用这个比值外推超过12级的油液清洁度。在实际操作中，根据实测颗粒数在5个尺寸段的分布，得到5个对应的清洁度等级，以最高级确定油液的清洁度。�
　　NAS 1638标准是根据20世纪60年代飞机液压系统润滑油中的固体颗粒分布统计特征而制定的。随着科技的发展，液压系统润滑油中固体颗粒的分布发生了很大变化，特别是大于15 μm的大颗粒大幅度减少，导致大颗粒尺寸段的设定已毫无必要，这也就是国际标准化组织制修订ISO 4406并逐渐取代NAS 1638的目的和意义。同时，美国航天学会也意识到NAS 1638标准在使用中存在一些缺点，所以也进行了改进，现已修订为AS 4509。该标准特别加强了对小颗粒的控制力度，增加了000等级，即增加了大于2 μm的颗粒尺寸，另外，颗粒尺寸不按区间划分而按尺寸上限分档，颗粒计数上由区间计数改为累计计数。�
　　我国军方原来参照NAS 1638制定了国军标GJB 420[8]，现在又根据AS 4509修订了GJB 420。�
　　2 ISO 4406和NAS 1638的对应关系�
　　ISO 4406和NAS 1638两个标准的清洁度等级划分有所不同，但是二者的测定原理是相同的。因此，两个标准清洁度等级有一定的对应关系，其关系见表6。�
　　表6 ISO 4406和NAS 1638清洁度等级对应关系
　　
　　3 润滑油清洁度与ISO 4406清洁度等级关系�
　　
　　不同润滑油对清洁度的要求是不一样的，比如，液压油和汽轮机油对清洁度要求最严，齿轮油次之，内燃机油则相对要宽松一些，这些油品对清洁度的相对要求见表7。�
　　表7 常用润滑油清洁程度与ISO 4406清洁度等级关系
　　
　　
　　4 结论�
　　
　　润滑油的清洁度越来越受到人们的重视，因此，清洁度的标准和测试方法成为油品研究、生产和使用人员关注的焦点，通过该文，希望相关人员了解并掌握清洁度的最新标准和测试方法，以便更好地控制润滑油的清洁度并合理使用润滑油。
　　
　　�参考文献：�
　　［1］ 杨其明.油液监测分析现场实用技术［M］.机械工业出版社，2006：133-142.�
　　［2］ 李柱国.机械润滑与诊断［M］.化学工业出版社，2005：106-114.�
　　［3］ ISO 4406-1987, Hydraulic Fluid Power-Fluids-Method for Coding the Level of Contamination by Solid Particles［S］.�
　　［4］ ISO 4402, Hydraulic Fluid Power-Calibration of Automatic-count Instruments for Particles Suspended in Liquids-Method Using Classified AC Fine Test Dust Contaminant［S］.�
　　［5］ ISO 4406-1999, Hydraulic Fluid Power-Fluids-Method for Coding the Level of Contamination by Solid Particles［S］.�
　　［6］ ISO 11171, Hydraulic Fluid Power-Calibration of Automatic Particle Counters for Liquids［S］.�
　　［7］ NAS 1638, Cleanliness Requirement of Hydraulic Fluid System［S］.�
　　［8］ GJB 420, 飞机液压系统用油固体污染度分级［S］.
　　
　　STANDARDS AND TEST METHODS OF OIL CLEANLINESS��
　　ZHOU Ya-bin�1， JIAO Li-fei�2�
　　(1.PetroChina Lanzhou Lubricating Oil R&D Institute, Lanzhou 730060，China；�2.Refining & Chemicals Company of PetroChina Company Limited, Beijing 100011, China)��
　　Abstract:The current international standard ISO 4406-1987 (ISO 4406-1999) and American standard NAS 1638 (AS 4509) as well as test methods for oil cleanliness are introduced. And their evolution and developing tendency are explained. It is pointed out that American standard AS 4509 will be replaced by international standard ISO 4406 according to the development and application in the world. In addition, Chinese national standard GB/T 14039 and GJB 420 which modified from ISO 4406 and AS 4509 are illuminated. At last, the difference and relationship between ISO standard and American standard are shown. It is explained that they use same theory but different rule of cleanliness grade. Moreover, the correlation of oil cleanliness results determined by ISO 4406 and NAS 1638 is given and the relationship of oil clean degree and cleanliness grade is indicated.��
　　Key Words:lubricating oil； cleanliness； standard