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透明和不透明液体运动粘度标准测试方法（及动力学粘度的计算）1

（ASTM D445-04标准翻译）

苏秀丽

(新疆出入境检验检疫局技术中心 乌鲁木齐 830063)

标准自发布日起，命名为D 445; D445后的“－04”是标准最初采用时间，如标准有变更，则为最后修改时间。括号内数字是本标准最后采用时间。上标第五个希腊字母ε表示从最后修改时间或标准采用时 间起，标准在编辑上的变化。本标准已经被国防部批准使用

。

1.范围

1.1 本测试方法指定了通过测量一定体积的液体，在重力作用下流经校准过的玻璃毛细管粘度计所需的时间，来确定包括透明及不透明液体石油产品的运动粘度ν的方法。动力学粘度η，等于 运动粘度ν乘以液体密度ρ。

注释1：沥青的动力学粘度及运动粘度的测量参看测试方法D 2170及D2171。

1.2 本测试方法获得的结果取决于样品自身行为，并仅限于测定切应力和剪切速率成比例的液体，即遵守牛顿流体力学行为的液体。否则，如果粘度随剪切速率变化而产生明显的变化时，采用不同直径毛细管粘度计测量同一液体时，将会得到不同的结果。尽管残余燃料油的测量程序和 精密度值，某些情况下会产生非牛顿行为，但是也被包括在本标准测量范围内。

1.3 本测试方法适用于所有温度条件（详见本标准6.3和6.4部分），运动粘度在0.2～300000mm/s之间的液体的动力学运动粘度的测定（参见附表A1.1）。本标准中精密度的测定仅限于运 动粘度范围和测试温度范围在相关部分的脚注中标示出的液体。 1.4 在本测试方法中，数字单位均使用SI 单位制。

1.5 本测试方法申明，方法建立过程中未考虑到所有可能的安全因素。因此凡使用本方法者，有

责任进行必要的安全及健康测试实践，以确定使用本方法前适当调整标准的适用性。

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2. 参考文献

2.1 ASTM 标准

D446 玻璃毛细管粘度计的说明及操作指导 D1193 试剂水的说明

D1217宾汉比重瓶法测定液体密度及相对密度 D1480宾汉比重瓶法测定粘性液体密度及相对密度

D1481 Lipkin双毛细管比重瓶法测定粘性液体密度及相对密度

D2162标准粘度计（或毛细管型主粘度计）及粘质油标准样品的校准方法。 D2170沥青动力学粘度测定方法。

D2171真空毛细管粘度计法测定沥青粘度。 D6074烃类润滑油基础油性质指南

D6617标准物质单个测定结果检验实验偏离的实践操作。 E1ASTM内装液体玻璃温度计使用说明 E77温度计的确认及检查测定方法 2.2 ISO标准

ISO3104 石油产品－透明及不透明液体－运动粘度的测定和动力学粘度的计算 ISO3105玻璃毛细管动力学粘度计－操作说明 ISO3696分析实验室用水－说明及测试方法

ISO5725测量方法及结果准确性（包括真实性与精密度） ISO9000质量管理与质量保证标准－选择与使用的方针

ISO17025检测和校准实验室能力认可准则 2.3 NIST标准

NIST 技术条款1297，NIST测量结果不确定度的评价与表示 NIST GMP 11 NIST特别报告书819

3 相关术语

3.1本标准中专业术语的定义

3.1.1自动粘度计，n：是一种能够将本标准第11，12部分所列出的运动粘度测定的一个或多个步骤采用机械自动来完成的装置，并与手动装置具有相同测定原理。该装置在尺度，设计和操作性质方面的基本要素与手动装置相同，通过该仪器测定的运动粘度结果，在不修正的情况下必须 与手动测定的结果一致，并且其精密度应当需与手动测试方法相同甚至更好。

3.1.1.1 讨论：自动粘度仪虽然减少或者消除了一些手动操作，但实际是模仿本方法的一些操作 步骤

3.1.2 密度，n－在一定温度下，单位体积下某种物质的质量。 3.1.3 动力学粘度，n－某种液体所受切应力与剪切速率的比值。

3.1.3.1 讨论－动力学粘度有时也被称作动力学粘度系数，或者简称为粘度系数。因此，动力学 粘度是测量液体的流动或变形的阻力。

3.1.3.2 讨论－在不同的文献中，动力学运动粘度也指频率与数量的函数关系，即切应力与剪切 速率之间存在时间的正弦函数关系。

3.1.4运动粘度－流体在重力作用下流动的阻力。

3.1.4.1 讨论－对于遵守流体静力学的液体，液体在重力作用下流动时，其压力与密度ρ成正比例。对于任何一个粘度计，一定体积液体流动的时间与粘度计的运动粘度ν成正比，ν＝η/ρ， 而η是动力学粘度系数。

4. 方法摘要

4.1 在一定恒温条件下，先测量一定体积液体在重力作用下流经计量过的毛细管粘度计的时间，再将所测量的时间乘以粘度计常数即为液体运动粘度。需测量两组满足精度要求的结果，并求其 平均值。

5 测量意义

许多石油产品及非石油材料均被用作润滑油，而且一些装置也必须确定所用液体的粘度才能够正确的被使用。此外，运动粘度数值对判断很多石油燃料的存储方式，处理方法及操作条件有 重要的意义。因此，精确测定运动粘度是很多产品的重要技术规格之一。

6. 仪器

6.1 运动粘度计：必须使用校正过的玻璃毛细管运动粘度计，并能够满足本方法在精密度部分所 提出的精密度要求。

6.1.1 在附表A1.1中列出的运动粘度计，均能够满足D446和ISO 3105中给出的技术规格。本 方法并不限制于仅使用附表A1.1中列出的运动粘度计，更多粘度计详见附件A1。

6.1.2 自动运动粘度计：只要自动仪器能够模仿它们所替代的手动仪器的物理环境、操作过程和步骤，就可以使用。在自动仪器中被合成一体的任何一个粘度计、温度测量装置、温度控制、温度控制浴或者计时装置应当符合本测试方法第六部分陈述的相应组件的规定。自动仪器测量有证 参考粘度标准样品时的误差能够在本测试方法9.2.1和17部分中规定的限量内。 6.2 粘度计支架

使用的粘度计支架应使粘度计悬挂时，上下两个弯月液面保持垂直状态，其与垂直方向的任何夹角不得超过1度。运动粘度计在保持垂直状态时，上下两个弯月的偏移量不得大于0.3度（参 看D446和ISO3105）。

6.2.1 运动粘度计应当放置在与校准温度或者校准证书上注明的测试温度相同的恒温浴中，详细情况可参看D446和附件A1-A3的操作说明书。对于L型粘度计，为确保其能够垂直放置，可采用以下方法：1)安装一个固定器固定好粘度计，确保其垂直；2）在L型粘度计上设计安装一个气泡水平仪；3）在L型粘度计上悬挂铅垂线；4）在恒温水浴内部安装相关装置确保L型粘度计的垂直放置。 6.3 恒温浴装置

恒温浴采用透明液体作为介质，液体有足够深度，以确保在运动粘度测定过程中，恒温浴液 面高于检测样品至少20mm，而粘度计底部则要高于恒温浴底部至少20mm。 6.3.1温度控制

测量连续流动时间时，浴液的控温范围为15－100℃，对于恒温浴介质，其与粘度计等高的范围内，在几个粘度计之间的部分，以及在温度计的放置处，各部分的温度与设定温度误差不得超过±0.02℃。测量温度在15－100℃范围之外时，恒温介质温度与设定温度的偏离不得超过± 0.05℃。

6.4 0－100℃的温度控制装置：使用计量过的精度大于等于±0.02℃的温度计或者具有相同精度 的热力学装置来监控温度，具体参看附件A4。

6.4.1 如果使用计量过的温度计监控温度，本方法推荐使用两个不同温度计进行比对，其温度差 异不得超过0.04℃。

6.4.2 在0－100℃范围之外的温度控制装置：使用计量过的精度大于等于±0.05℃的温度计或者使用具有相同或更好精度的热力学装置来监控温度，如果使用两个不同温度测量装置监控相同 恒温浴的温度，其温度差异不得超过0.1℃。

6.4.3 当温度计（如表A2.1所列出）读数需使用放大装置读取时，要估读到1/5刻度值（例如0.01℃或 0.02F），以确保设定温度与恒温浴实际温度吻合（详见10.1）。建议将恒温浴实际温度相对与设定温度的波动进行记录，以证明恒温浴实际温度与设定温度是否相一致，保留这些 数据尤其对于研究与测试准确性和精密度相关的因素很有意义。

6.5 时间测定装置：所使用的时间测量装置的精密度要达到0.1秒或者更高，对同一样品，其读 取的最大及最小流动时间的误差不得超过0.07％（参看附件A3）。

6.5.1 如果使用电子装置来读取时间，则该装置的电流频率控制的精密度必须达到0.05％或者更高。公用电力系统所使用的交流电是间歇性而非持续性的，所以如果用来给精密的时间测量装 置供电，会给流体流动时间的测量带来很大的误差。

7 试剂与材料

7.1 铬酸洗液（或者使用不含铬但是具有强氧化性的酸作为洗液）（警告：铬酸有害身体健康。铬酸有毒，是众所周知的致癌物质，具有强的腐蚀性，在与有机物质接触时，具有潜在的危险性。如需使用铬酸洗液，需配戴防护面具，穿能够防护全身的防护服包括戴防护手套，使用过程中避免吸入蒸气。使用过的铬酸洗液需妥善处理，因其毒性仍然存在。不含铬的强氧化性酸洗液尽管也具有强腐蚀性，且与有机物质接触时也有潜在的危险性，但是在使用后的废洗液的处理问题没 有特殊要求。

7.2 样品溶剂－能够与样品完全混合，并且需过滤后方能使用。

7.2.1对于大多数样品而言，溶剂油和石脑油可作为溶剂使用。对于残余燃料油运动粘度的测定， 则或许需要使用芳香烃类溶剂诸如甲苯或者二甲苯预洗，以除去沥青。 7.3 干燥试剂－易挥发且可与样品及水混合（参看7.2和7.4）。使用前过滤。 7.3.1 丙酮适用于作干燥试剂（警告：丙酮极其易燃）