Методика определения пенетрации битума

Для определения глубины проникания иглы в испытуемый образец битума или смазки используют пенетрометр ПНУ-03 (рис. 41).

Подготовка пробы и проведение испытания должны соответствовать требования методов ГОСТ 11501 и ГОСТ 5346.

Подготовка к работе включает следующие этапы:

- иглы и конусы промыть спиртом;

- провести подготовку пробы битума в соответствии с ГОСТ 11501;

- подключить фонарь освещения к USB-разъему;

- подключить сетевой кабель;

- вращая маховик, опустить стол в крайнее нижнее положение;

- включить пенетрометр тумблером СЕТЬ;

- плунжер должен быть установлен в крайнее верхнее положение;

- при испытании пробы битума навесить на плунжер необходимый груз. Установить к плунжеру иглу и завернуть винт цангового зажима до упора. Отреагировать положение осветителя на четкую видимость рабочего конца иглы.

 

Рисунок 41 - Пенетрометр ПНУ-03

 

Работа всех основных режимов начинается с нажатия клавиши СТАРТ. Переключение между основными режимами (анализ, калибровка, свободный ход) осуществляется про помощи клавиши РЕЖИМ. При помощи клавиши РЕЖИМ выбирается режим АНАЛИЗ. После нажатия клавиши СТАРТ, на экране появится сообщение: «Установите пробу». Для установки пробы битума необходимо стакан с водой, где находится чаша с подготовленной пробой, поместить на столе пенетрометра таким образом, чтобы он был устойчив. Плунжер должен быть поднят в крайнее верхнее положение.

Вращая ручку маховика, переместить стол вверх до тех пор, пока острие иглы не коснется поверхности пробы. Контроль за касанием острия иглы поверхности пробы осуществляют, наблюдая за ее тенью при помощи окуляра.

По нажатию клавиши СТАРТ погаснет лампочка осветителя, включится электромагнит и плунжер с иглой и грузом в свободном падении начнет погружаться в пробу. На дисплее появится надпись «Идет анализ». После истечения времени пенетрации автоматически отключится электромагнит, раздастся звуковой сигнал и появится надпись «Анализ завершен».

Растяжимость (дуктильность) битума

 

Этот параметр характеризует способность битума в стандартных условиях при 25°С вытягиваться в нить. Это свойство битума особенно необходимо контролировать при цементировании строительных материалов. Наибольшая длина нити, соответствующая моменту разрыва, принимается за растяжимость и выражается в сантиметрах. Чем длиннее нить, тем выше склеивающее действие (когезия) битума.

 

Метод оценки дутильности.

Для проведения работы используется прибор – дуктилометр ДБ-2 (рис. 42).

Рисунок 42 - Дуктилометр ДБ-2

 

В ходе работы измеряется расстояние на которое может максимально увеличить свою длину специально подготовленный образец битума при растяжении его с заданной линейной скоростью при строго контролируемой температуре. Одновременно могут испытываться три образца. Синхронный двигатель позволяет растягивать образец с постоянной скоростью 0,25 и 5,0 см/мин без вибраций и толчков. Датчик перемещения указывает положение каретки на линейной градуированной в сантиметрах шкале. Максимальное допустимое удлинение составляет 100 см с автоматической остановкой каретки. В состав устройства входят три стандартные формы - «восьмерки» для образцов (рис. 43) и бронзовые поддоны.

 

Рисунок 43 – Форма для определения

дуктильности битума («восьмерка»)

 

Битум расплавляют и наливают в три формы тонкой струей от одного края формы до другого, пока она не наполнится выше краев. Залитый в форму битум оставляют охлаждаться на воздухе в течение 30-40 мин при комнатной температуре, но не ниже 18°С, а затем срезают излишек битума горячим скальпелем или острым ножом от середины к краям так, чтобы битум заполнял формы вровень с их краями.

Формы с битумом, не снимая пластинки, помещают в водяную ванну дуктилометра, объем воды, в которой должен быть не менее 10 дм³. Высота слоя над битумом должна быть не менее 25 мм. Растяжимость определяют при температурах воды 25ºС или при 0ºС.

Включают электродвигатель дуктилометра и наблюдают за растяжением битума (рис. 44). За растяжимость битума принимают длину нити битума в сантиметрах.

За окончательный результат принимают среднее арифметическое значение трех параллельных измерений при данной температуре. В соответствии с нормативными показателями ГОСТ 22245-90, определяют возможную принадлежность нефтебитума к товарной марке, наиболее близко подходящей по данному параметру.

 

Малакометрические свойства битумов регламентируются в широких пределах в зависимости от назначения нефте-продуктов. Имеются несколько марок различных битумов.

Таким образом, проанализировав температуру размягчения гудрона и его пенетрацию, сравнить полученные результаты с показателями технических условий (Приложение 8) на битумы и сделать выводы.

Рисунок 44 – Ванны дуктилометра:

а) исходное положение;

б) в процессе определения.

 

Библиографический список

1. Технический анализ нефти и нефтяных фракций: Метод. указания к лабораторному практикуму / Казан. гос. технол. ун-т; Сост. А.А. Гречухина. Казань, 2004. - 65 с.

2. Разрушение водонефтяных эмульсий с применением реагентов-деэмульгаторов: Метод. указания / Казан. гос. технол. ун-т; Сост.: А.А. Гречухина, Л.Р. Кабирова, А.А. Елпидинский. Казань, 2004. - 36 с.

3. Синтез и испытание поверхностно-активных веществ для нефтепромыслов: Методические указанияк УИРС / Казан. гос. технол. ун-т; Сост.: А.А. Гречухина, А.А. Елпидинский. Казань, 2005. - 56 с.

4. Тронов В.П. Системы нефтегазосбора и гидродинамика основных технологических процессов. Казань: Фэн, 2002 - 512 с.

5. Гречухина А.А. Установки подготовки нефти / А.А. Гречухина, А.А. Елпидинский; М-во образ. и науки России, Казан. нац. исслед. технол. ун-т. - Казань: Книту, 2011. - 84 с.

6. Дияров И.Н. Химия нефти: руководство к практическим и лабораторным занятиям / И.Н. Дияров, Р.Ф. Хамидуллин, Н.Л. Солодова; М-во образ. и науки России, Казан. нац. исслед. технол. ун-т. - Изд. 2-е, исп. и доп. - Казань: Изд-во КНИТУ, 2013. - 540 с.

7. Ахметов С.А. Технология глубокой переработки нефти и газа: Учебное пособие для вузов. Уфа: Гилем, 2002. - 672 с.

8. Сергиенко Р.С. Высокомолекулярные соединения нефти. М.: Химия, 1964 - 544 с.

9. Дияров И.Н. Химия нефти: руководство к лабораторным занятиям: Учеб. пособие для вузов / И.Н. Дияров, И.Ю. Батуева, А.Н. Садыков, Н.Л. Солодова. - Л.: Химия, 1990. - 240 с.

10. Гречухина А.А. Методы очистки нефти от сероводорода и легких меркаптанов: учебное пособие / А.А. Гречухина, С.М. Петров; М-во образ. и науки России, Казан. нац. исслед. технол. ун-т. - Казань: Изд-во КНИТУ, 2014. - 100 с.

11. Speight J.G. / The Arabian Journal for Science and Engineering. – 1994. - v.19. – 337 p.

12. Speight J.G. / The Chemistry and Technology of Petroleum. Ins. - New York, Basel, Hong Kong, Marsel Dekker. – 1991. – 441 p.

13. Вержичинская С.В. Химия и технология нефти и газа: учебное пособие / С.В. Вержичинская, Н.Г. Дигуров, С.А. Синицын. - М.: Форум, 2009. - 400 с.

14. Баннов П.Г. процессы переработки нефти: Учебно-методическое пособие. - 2-е изд., перераб. и.доп. - СПб.: ХИМИЗДАТ, 2009. - 368 с.

 

Приложение1

ГОСТ 51858-2002. Нефть

При оценке качества нефть подразделяют на классы, типы, группы, виды.

 

Таблица 1 - Классы нефти

Класс нефти	Наименование	Массовая доля серы, % мас.	Метод испытания
	Малосернистая	до 0,60 включительно	По ГОСТ 1437, ГОСТ Р 51947 и 9.2 настоящего стандарта
	Сернистая	0,61 - 1,80
	Высокосернистая	1,81 - 3,50
	Особо высокосернистая	свыше 3,50

 

Таблица 2 - Группы нефти

Наименование показателя	Норма для нефти группы	Метод испытания
1 Массовая доля воды, %, не более	0,5	0,5	1,0	По ГОСТ 2477 и 9.5 настоящего стандарта
2 Массовая концентрация хлористых солей, мг/дм3, не более				По ГОСТ 21534 и 9.6 настоящего стандарта
3 Массовая доля механических примесей, %, не более	0,05	По ГОСТ 6370
4 Давление насыщенных паров, кПа (мм рт. ст.), не более	66,7 (500)	По ГОСТ 1756, ГОСТ Р 52340 и 9.8 настоящего стандарта
5 Массовая доля органических хлоридов во фракции, выкипающей до температуры 2040С, млн.-1 (ррm), не более				По ГОСТ Р 52247 или приложению А (6)

Если по одному из показателей нефть относится к группе с меньшим номером, а по другому - к группе с большим номером, то нефть признают соответствующей группе с большим номером.

 

Таблица 3 - Виды нефти

Наименование показателя	Вид нефти	Метод испытания
1 Массовая доля сероводорода, млн.-1 (ррm), не более			По ГОСТ Р 50802
2 Массовая доля метил- и этилмеркаптанов в сумме, млн.-1 (ррm), не более

 

 

По плотности, а при поставке на экспорт – дополнительно по выходу фракций и массовой доле парафина нефть подразделяют на пять типов (таблица 4):

0 – особо легкая;
1 – легкая;
2 – средняя;
3 – тяжелая;
4 – битуминозная.

 

 

Таблица 4 - Типы нефти
Наименование параметра	Норма для нефти типа	Метод испытания
для РФ	для экспорта	для РФ	для экспорта	для РФ	для экспорта	для РФ	для экспорта	для РФ	для экспорта
1 Плотность, кг/м3, при температуре:											По ГОСТ 3900 и 9.3 настоящего стандарта
20°С	Не более 830,0	830,1-850,0	850,1-870,0	870,1-895,0	Более 895,0	По ГОСТ Р 51069 и 9.3 настоящего стандарта
15°С	Не более 833,7	833,8-853,6	853,7-873,5	873,6-898,4	Более 898,4
2 Выход фракций, % об., не менее, до температуры:											По ГОСТ2177 (метод Б)
200°С	-		-		-		-	-	-	-
300°С	-		-		-		-	-	-	-
3 Массовая доля парафина, %, не более	-		-		-		-	-	-	-	По ГОСТ 11851

 

1. Если нефть по одному из показателей (плотности или выходу фракций) относится к типу с меньшим номером, а по другому - к типу с большим номером, то нефть признают соответствующей типу с большим номером.

2. Нефти типов 3 и 4 при приеме в систему трубопроводного транспорта для последующей поставки на экспорт должны иметь норму по показателю 3 не более 6%.

Приложение 2