مقدمه
نقطه اشتعال روغن یکی از مهمترین خواص فیزیکی و ایمنی در ارزیابی روغنهای پایه، روانکارهای صنعتی، روغنهای هیدرولیک، روغن دنده، روغن موتور، روغن انتقال حرارت و حتی برخی سیالات فرآیندی است. این پارامتر نهتنها در ایمنی انبارش، حملونقل و بهرهبرداری نقش حیاتی دارد، بلکه میتواند نشانهای از ترکیب فرار روغن، سطح آلودگی، کیفیت پالایش، نوع روغن پایه و میزان پایداری حرارتی نیز باشد.
در صنایع روانکاری، بسیاری از افراد نقطه اشتعال را صرفاً به عنوان یک عدد در برگه مشخصات فنی میبینند، اما در عمل این عدد میتواند بر تصمیمگیریهای مهمی مانند انتخاب روغن برای دمای بالا، سیستمهای بسته و باز، مجاورت با منابع حرارتی، و حتی تعیین احتمال آلودگی سوختی در روغن کارکرده اثر بگذارد.
مانند ویسکوزیته (گرانروی)، آزمایش نقطه اشتعال نیز همیشه بخشی استاندارد از مشخصات روانکار بوده است. و به دلیل هزینه کم، سادگی و تطبیق پذیری آن، این آزمون در بین جامعه آنالیز روغن استفاده شده نیز محبوب است. آنالیز نقطه اشتعال که معمولاً به عنوان یک تست قبول/ رد برای سوخت استفاده می شد، در سالهای اخیر کاربردهای بیشتری پیدا کرده است. تحلیلگر آزمایشگاه می تواند اطلاعات مربوط به نقطه اشتعال روغن استفاده شده را برای عیب یابی مشکلاتی مانند خرابی حرارتی، تابش گاما، آلودگی با حلال، روغن مخلوط (یا اشتباه) و آلودگی ضد یخ استفاده کند.
تعریف نقطه اشتعال (فلش پوینت)
نقطه اشتعال یا Flash Point کمترین دمایی است که در آن، بخارات متصاعد شده از روغن در مجاورت یک منبع جرقه یا شعله، برای لحظهای مشتعل میشوند.
نکته مهم این است که در نقطه اشتعال، احتراق پایدار نیست؛ یعنی فقط بخارهای سطح روغن برای یک لحظه آتش میگیرند و سپس خاموش میشوند، مگر اینکه دما بیشتر شود و شرایط برای احتراق مداوم فراهم گردد.
* تعریف سادهتر
هرچه روغن گرمتر شود، اجزای سبکتر و فرارتر آن بیشتر تبخیر میشوند. وقتی غلظت این بخارات در نزدیکی سطح روغن به حد کافی برسد، با نزدیک شدن شعله یا جرقه، یک اشتعال لحظهای رخ میدهد. دمایی که این اتفاق برای اولین بار رخ میدهد، همان نقطه اشتعال است.
تفاوت نقطه اشتعال با نقطه آتشگیری (نقطه احتراق)
بسیار مهم است که نقطه اشتعال Flash Point با نقطه احتراق Fire Point اشتباه گرفته نشود.
* نقطه اشتعال یا فلش پوینت (Flash Point):
اشتعال لحظهای بخارها
احتراق ادامهدار نیست
شاخص اولیه ایمنی و وجود اجزای فرار
* نقطه آتشگیری و احتراق (Fire Point)
دمایی بالاتر از نقطه اشتعال
بخارات به اندازه کافی تولید میشوند که پس از تماس با شعله، احتراق ادامه پیدا کند
معمولاً چندین درجه بالاتر از نقطه اشتعال است
در بسیاری از روغنها، نقطه آتشگیری حدود 10 تا 40 درجه سانتیگراد بالاتر از نقطه اشتعال است، هرچند این اختلاف به نوع روغن بستگی دارد.
نقطه اشتعال چه چیزی را نشان میدهد؟
نقطه اشتعال به صورت مستقیم کیفیت روغن را تعیین نمیکند، اما اطلاعات ارزشمندی درباره ویژگیهای زیر ارائه میدهد:
میزان فراریت روغن
وجود حلالها یا سوخت در روغن
مقاومت در برابر حرارت
کیفیت روغن پایه
احتمال آلودگی روغن
اگر نقطه اشتعال روغن پس از مدتی کارکرد کاهش یابد، معمولاً نشانه ورود سوخت، حلال یا مواد فرار به روغن است.
نکته: هرچه فشار بخار روغن در یک دمای معین بیشتر باشد، بخارات بیشتری ایجاد میشود و روغن زودتر به غلظت قابل اشتعال میرسد. بنابراین:
روغنهای سبکتر → نقطه اشتعال پایینتر
روغنهای سنگینتر → نقطه اشتعال بالاتر
عوامل مؤثر بر نقطه اشتعال روغن
1- ویسکوزیته و وزن مولکولی
به طور کلی، روغنهای با ویسکوزیته بالاتر و برش سنگینتر، نقطه اشتعال بیشتری دارند. برای مثال روغن پایه سبک مثل SN150 معمولاً نقطه اشتعال پایینتری نسبت به روغنهای سنگینتر مانند SN500 دارد.
2- نوع روغن پایه: معدنی یا سنتتیک
روغن های پایه سنتتیک میتواند نقطه اشتعال بالاتری داشه باشند و در مقابل دما مقاوم تر باشند. برخلاف روغنهای معدنی که مدتها قبل از رسیدن به نقاط اشتعال شروع به تبخیر می کنند، بعضی از روغن های سینتتیک تا زمانی که شروع به تجزیه (تبخیر مخرب) نکنند، تبخیر نمی شوند. از این رو، نقاط اشتعال این روغن های سینتتیک می توانند بسیار بالاتر از نقاط روغن های معدنی باشند.
3- آلودگی و حضور اجزای فرار
وجود حلالها، سوخت ها مانند گازوییل و مواد رقیق کننده نقطه اشتعال را کاهش میدهد.
4- افزودنیها
افزودنیها معمولاً اثر اصلی بر نقطه اشتعال ندارند، ولی در برخی فرمولاسیونها ممکن است اندکی آن را تغییر دهند؛ بهخصوص اگر حاوی حاملهای فرار باشند.
روشهای اندازهگیری نقطه اشتعال
برای تعیین نقطه اشتعال از روشهای استاندارد آزمایشگاهی استفاده میشود که مهمترین آنها عبارتاند از:
ASTM D92 (Cleveland Open Cup)
ASTM D93 (Pensky-Martens Closed Cup)
ISO 2592
ISO 2719
انتخاب روش آزمون به نوع روغن و کاربرد آن بستگی دارد.
* رایج ترین روش: روش کاپ باز (Open Cup)
در این روش، نمونه روغن در یک ظرف فلزی روباز (Open Cup) بهصورت کنترلشده گرم میشود و در فواصل مشخص، شعله آزمایش از روی سطح روغن عبور داده میشود تا دمایی که بخارات روغن برای اولین بار مشتعل میشوند، ثبت گردد.
استانداردهای متداول:
ASTM D92 – Cleveland Open Cup (COC)
ویژگیها:
بیشتر برای روغنهای روانکار، روغنهای سنگین و قیرمانند
به دلیل باز بودن ظرف، مقداری از بخارات به محیط پراکنده میشود
جمعبندی
نقطه اشتعال یکی از مهمترین مشخصات فیزیکی روغنهای صنعتی است که میزان تولید بخارات قابل اشتعال در دماهای بالا را نشان میدهد. هرچه نقطه اشتعال یا فلش پوینت بالاتر باشد، روغن در برابر تبخیر و تشکیل بخارات قابل اشتعال مقاومتر خواهد بود، اما این پارامتر به تنهایی معیار انتخاب روانکار نیست. برای دستیابی به بهترین عملکرد و بیشترین عمر تجهیزات، باید نقطه اشتعال را در کنار ویسکوزیته، پایداری حرارتی، مقاومت در برابر اکسیداسیون و سایر مشخصات فنی روغن بررسی کرد. انتخاب صحیح روانکار بر اساس شرایط واقعی کارکرد، علاوه بر افزایش ایمنی، موجب کاهش هزینههای نگهداری و افزایش قابلیت اطمینان ماشینآلات خواهد شد.
