熱傳導(dǎo)油（液）標準制定及實施的相關(guān)問題（2004）
--------- 中國石化石油化工科學(xué)研究院 梁 紅 2004年6月
（全國炭素信息網(wǎng)第20次炭素技術(shù)交流會論文）
（梁 紅）作者簡介：中國石化工科院標準化室副主任，教授級高級工程師。多年來從事石油產(chǎn)品標準化研究工作，曾起草汽油機油、柴油機油、熱傳導(dǎo)液等多項國家和行業(yè)標準，有多篇論文發(fā)表。
1 前言
按照國際標準化分類，有機熱載體屬于潤滑劑和有關(guān)產(chǎn)品（ Q ）類組，統(tǒng)稱作熱傳導(dǎo)液（ Heat Transfer Fluids ），包括各種類型的合成液（熱傳導(dǎo)液）和礦物油（熱傳導(dǎo)油）。
我國熱傳導(dǎo)液（油）的研制和生產(chǎn)始于 20 世紀 70 年代， 20 多年來，隨著經(jīng)濟的發(fā)展，熱傳導(dǎo)液（油）加熱技術(shù)已在多個工業(yè)和民用領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用。相關(guān)的產(chǎn)品標準和使用性能評價方法標準的制定工作也有了可喜的進展。
在 90 年代中期，國家石油產(chǎn)品標準化技術(shù)歸口單位（石油化工科學(xué)研究院）將熱傳導(dǎo)液（油）熱穩(wěn)定性評價與標準制定相結(jié)合，在建立評價方法的同時對影響產(chǎn)品熱穩(wěn)定性的因素進行考察，對國內(nèi)外不同類型的產(chǎn)品進行評價，從而確定了熱傳導(dǎo)液（油）最高使用溫度的評價方法和指標， 制定了 SH/T 0677-1999 熱傳導(dǎo)液產(chǎn)品標準和 SH/T 0677-1999 熱傳導(dǎo)液熱穩(wěn)定性測定方法標準。
標準實施五年來，執(zhí)行情況喜優(yōu)參半。有的企業(yè)積極執(zhí)行標準，送樣進行熱穩(wěn)定性評價并根據(jù)試驗確定的最高使用溫度來編寫產(chǎn)品說明書，并積極向用戶宣傳標準。但也有部分企業(yè)，回避標準的存在，不僅不進行產(chǎn)品的熱穩(wěn)定性檢測，而且繼續(xù)以夸大不實之詞欺騙用戶，進行不正當競爭，情況令人堪優(yōu)。
本文介紹了 SH/T 0677—1999 熱傳導(dǎo)液標準的制定情況，重點對采用熱穩(wěn)定性試驗確定熱傳導(dǎo)液（油）最高使用溫度的方法和指標進行解釋，對標準執(zhí)行中的相關(guān)問題進行討論并提出建議。
2 SH／T 0677-1999 熱傳導(dǎo)液標準的制定依據(jù)及主要指標的意義
根據(jù)國家積極采用國際標準和國外先進標準的原則， SH／T 0677-1999 熱傳導(dǎo)液標誰的制定主要采用德國工業(yè)標準DIN 51522-1995 ，但并未完全照搬，標準制定過程中結(jié)合中國實際進行大量試驗驗證， SH／T 0677-1999 的最大優(yōu)勢就是制定了熱穩(wěn)定性的判定指標，并用于確定熱載體的最高使用溫度。而 DIN 51522 僅規(guī)定熱穩(wěn)定性所采用的試驗方法．并未制定具體指標，如果照搬過來，就我國的市場情況而言，可操作性比較差，對于在說明書中隨意夸大產(chǎn)品的最高使用溫度的情況就無法。用戶的經(jīng)濟利益和人身財產(chǎn)安全也就無法保障。 SH／T 0677-1999 熱傳導(dǎo)液標準更符合中國國情。
2 ． 1 熱穩(wěn)定性
熱穩(wěn)定性是熱傳導(dǎo)液（油）區(qū)別于其他它油品的重要使用性能評定方法，是熱傳導(dǎo)液（油）研究、生產(chǎn)、選用和標準化必不可少的關(guān)鍵指標。SH／T 0677-1999 中熱穩(wěn)定性試驗等效采用德國工業(yè)標準 DIN 515281-1998 制定，標準號為SH／T 0680-1999 。
2.1.1熱穩(wěn)定性試驗方法概要
在一定試驗溫度下，將試樣隔絕空氣加熱至規(guī)定時間（480h 以上），然后觀察并記錄其外觀；通過稱量計算出氣相分解產(chǎn)物含量；對加熱前后隨試樣進行氣相色譜分析，通過模擬蒸餾曲線確定試祥生成的低沸物和高沸物含量；稱取一定量加熱后的試樣，在球管蒸餾器中測定不能蒸發(fā)產(chǎn)物含量；四部分相加計算出試樣的變質(zhì)率。在外觀合格的前提下變質(zhì)率越小熱穩(wěn)定性就越好。
熱傳導(dǎo)液（油）的熱穩(wěn)定性評價指標的含義：
外觀 ：清澈透明，無絮狀物或沉淀物。
變質(zhì)率由四部分組成 ：
氣相分解產(chǎn)物： 常壓下其沸點在室溫以下的物質(zhì)。
低拂物 ：經(jīng)模擬蒸餾方法測出餾出溫度低于未加熱試樣初餾點的物質(zhì)。
高沸物 ：經(jīng)模擬蒸餾方法測出餾出溫度高于未加熱試樣初餾點的物質(zhì)。
不能蒸發(fā)產(chǎn)物 ：通過模擬蒸餾方法不能從試樣中分離出來的物質(zhì)（即殘渣）。
2.1.2熱傳導(dǎo)液（油）最高使用溫度的確定
以一系列國內(nèi)外產(chǎn)品的熱穩(wěn)定性評價結(jié)果為依據(jù)，將熱傳導(dǎo)液（油）熱穩(wěn)定性評價標準（見 SH／T 0677—1999 ）定為： 在一定溫度和時間條件下，按照 SH／Ｔ 0680-1999 進行試驗后，外觀合格，變質(zhì)率（氣相分解產(chǎn)物、低沸物、高沸物和不能蒸發(fā)產(chǎn)物之合）不大于10% ，相應(yīng)的試驗溫度定義為該產(chǎn)品的最高使用溫度。
根據(jù)國際分類標準和我們的評價結(jié)果，一般礦油型熱傳導(dǎo)油的最高使用溫度多數(shù)為 300 ℃，只有少數(shù)采用特殊原料和工藝生產(chǎn)的礦油型熱傳導(dǎo)油可達到 310 ℃或 320 ℃，且不超過 320 ℃。
合成型熱傳導(dǎo)液因產(chǎn)品類型不同其熱穩(wěn)定性也不同，需根據(jù)評價結(jié)果來確定。從送樣評價結(jié)果看，液相使用的熱傳導(dǎo)液的熱穩(wěn)定性在 300 ℃— 350 ℃之間。
2.1.3熱穩(wěn)定性評價指標的驗證
標準制定階段，廣泛收集了國內(nèi)不同類型加熱裝置使用的國內(nèi)外各類熱傳導(dǎo)液（油），對變質(zhì)率不大于 10 ％的評價指標進行驗證。現(xiàn)對國內(nèi)采集和送檢的 21 個國產(chǎn)熱傳導(dǎo)油進行 300 ℃和 320 ℃熱穩(wěn)定性驗證情況進行分析。從檢測結(jié)果看，有如下特點：
1、市場采集的標稱最高使用溫度為320℃的12個產(chǎn)品均未達到320℃指標要求，其中10個達到300℃要求，另2個未達到300℃指標要求；標稱300℃的4個產(chǎn)品，有1個不合格。
2 、送檢的5個產(chǎn)品2個達到310℃要求，2個達到320℃要求，1個達到300℃要求。
采集和送檢的 21 個礦物油型產(chǎn)品的最高使用溫度分布見表 l 。
表 1 采集和送檢的 21 個礦物油型產(chǎn)品的最高使用溫度分布
|
最高使用溫度 |
300 |
280 |
310 |
320 |
|
個 數(shù) |
14 |
3 |
2 |
2 |
|
所占比例% |
66 |
14 |
10 |
10 |
從以上分析可見，采用變質(zhì)率不大于 l0 ％的指標進行熱穩(wěn)定性評價，就將國內(nèi)約 80% 的礦物油型產(chǎn)品的最高使用溫度限制在 300 ℃以下（ QB 300 或 QB 280 ），避免由于使用溫度過高造成過快老化結(jié)焦，引發(fā)事故；只有個別采用特殊工藝制得的礦物油型產(chǎn)品可以達到 QC 310 或 QC 320 標準。
2．2標準指標的規(guī)范性
SH／T 0677 一 1999 標誰中的指標可分為使用性能、安全和蒸發(fā)性能、流動性、毒性、基礎(chǔ)油和添加劑的規(guī)范性等五類。
使用性能：熱穩(wěn)定性、傳熱性（運動粘度、 密度、 比熱、導(dǎo)熱系數(shù)等）；
安全性和蒸發(fā)性：熱穩(wěn)定性、初餾點、閃點（閉口、開口）、自燃點、水分；
流動性：傾點、運動粘度；
毒性：氯含量；
基礎(chǔ)油和添加劑的規(guī)范性：熱穩(wěn)定性、外觀、餾程、殘?zhí)俊⒘蚝俊~片腐蝕、中和值、閃點、餾程、傾點
上述指標的意義和選用注意事項見“ SH/T 0677—1999 熱傳導(dǎo)液標準講解”。
2．3產(chǎn)品代號和標識的規(guī)范性
標準化的產(chǎn)品代號目標識一旦為大家所采用，就成為跨越國界的通用的語言。我國的石油產(chǎn)品全面采用國際標準化組織（ISO）制定的分類標準，熱傳導(dǎo)液也不例外。 SH/T 0677—1999 中采用的 Q 系列產(chǎn)品代號（QA 、QB 、QC 、QD 、QE ）是國際標準化分類中 L 類 Q 組對熱傳導(dǎo)液的統(tǒng)一規(guī)定（具體含義見“ SH/T 0677 — 1999 熱傳導(dǎo)液標準講解”）。希望用戶認識這一組產(chǎn)品代號和標識，了解其含義。用戶在選擇產(chǎn)品的時候會看到很多不同的產(chǎn)品代號，采用上述 Q 系列代號標識的產(chǎn)品應(yīng)當符合 SH/T 0677 — 1999 標準，而對于采用非標準代號的產(chǎn)品要考察它所代表的產(chǎn)品質(zhì)量與行業(yè)標準中 Q 系列產(chǎn)品的關(guān)系（高于或低于行業(yè)標準），然后作出決定。
3 對SH／T 0677一1999標準實施中相關(guān)問題的討論
3．1標準在市場經(jīng)濟中的作用
過去在計劃經(jīng)濟時代，我國的標準是以生產(chǎn)型標準為主，多數(shù)為強制性標準。在加入 WTO 以后標準更多地具有貿(mào)易性的功能，是供需雙方對話的平臺，因此多數(shù)為推薦性標準。但并不是說，推薦性標準生產(chǎn)企業(yè)就可以不執(zhí)行。在市場經(jīng)濟尚不完善的條件下，統(tǒng)一的國家或行業(yè)標準的重要功能就是維護用戶或消費者的權(quán)益，打擊欺詐行為。關(guān)鍵在于用戶要轉(zhuǎn)變觀念，更好地利用標準來保護自已。
在目前一方面供大于求，另一萬面又很不規(guī)范的市場環(huán)境中，用戶往往要求以國家標準或行業(yè)標準為依據(jù)而不相信企業(yè)標準。因為前兩類標準是由國家授權(quán)組成的標推化委員會或歸口單位組織制定的，不為某一方所左右，應(yīng)該是用戶和生產(chǎn)者之間平衡的產(chǎn)物，所以是某一領(lǐng)域的通用的最低標準。因此，用戶選擇產(chǎn)品的通行做法是以統(tǒng)一的國家或行業(yè)標準為依據(jù)同時根據(jù)自己的應(yīng)用特點 , 在合同中附加指標。例如，在 SH／T 0677 標準中有—些暫未在行業(yè)范圍內(nèi)統(tǒng)一的“報告”指標，如粘度、密度、自燃點、殘?zhí)俊s程等，月戶在購買一個具體產(chǎn)品時，完全可以根據(jù)需要提出具體指標。
在成熟的市場環(huán)境中，用戶是制定標準的主體。如美國、歐洲和日本的汽車制造商對車用燃料和潤滑油標準制定有著絕對的支配地位。在我國的市場培育階段用戶在觀念和技術(shù)實力上有一個逐步轉(zhuǎn)變和提高的過程，但一定要看到這一趨勢并有所準備。目前在石油產(chǎn)品的應(yīng)用領(lǐng)域，我們看到這樣的趨勢，用戶更加成熟也更加理智，他們直接參與標準的制定或隨時關(guān)注和掌握標準的最新信息，對于自己所使用產(chǎn)品的控制能力在逐步增強。有見識的油品生產(chǎn)企業(yè)會主動執(zhí)行國家或行業(yè)標準，并努力改進生產(chǎn)工藝，在國家和行業(yè)標準的基礎(chǔ)上制定更為嚴格的企業(yè)標準，以便在激烈的市場競爭中能夠更勝一籌。
3.2 SH／T 0677-1999標準實施中的問題
經(jīng)過多年努力制定的 SH ／ T 0677-1999 熱傳導(dǎo)液標準是在全國熱載體加熱技術(shù)范圍內(nèi)統(tǒng)一的也是最低的技術(shù)要求。作為標準起草單位，我們希望這一標準能夠成為維護用戶利益、規(guī)范市場秩序、規(guī)范生產(chǎn)和使用的重要依據(jù)。 2000 年在北京召開了 SH ／ T 0677-19999 標準宣慣會，遺憾的是用戶參加較少，我們隨后的宣傳貫徹力度又很不夠，標準實施 5 年來，仍有相當多的用戶不知道國家已經(jīng)有統(tǒng)一的標準。
這就造成部分生產(chǎn)企業(yè)不經(jīng)評價，在產(chǎn)品說明書上隨意標稱最高使用溫度，甚至將礦物油型產(chǎn)品標至 330 ℃至 360 ℃的高溫。隨意標稱產(chǎn)品的最高使用溫度會造成嚴重的市場混亂。首先，不經(jīng)檢測而標稱 320 或更高牌號的產(chǎn)品，往往用劣質(zhì)原料調(diào)配且價格低廉，一高一低恰恰迎合了部分用戶的心理，由此造成講誠信的企業(yè)按照檢測確定的溫度標稱的產(chǎn)品被市場冷落，而拌有不實宣傳的未經(jīng)檢測的產(chǎn)品卻受到市場追捧的現(xiàn)象。
有的生產(chǎn)企業(yè)還制定—些低于 SH／T 0677-1999 的地方標準、企業(yè)標準，進行缺乏科學(xué)依據(jù)的商業(yè)宣傳，以此來吸引和誤導(dǎo)不知情的用戶。近年來，熱載體加熱裝置發(fā)生的造成人身傷害和財產(chǎn)損失的安全事故屢見不鮮。由此可見，在無序的市場中，信息的獲取是不對等的，用戶往往成為偽劣產(chǎn)品的直接受害者，究其原因，除了對油品知識和標準信息了解較少以外，追求低價格也是原因之一。
隨著標準宣傳貫徹力度的加大和越來越多的正規(guī)企業(yè)參與市場競爭，用戶會逐漸認識標準，會在選油或招標過程中以標準為依據(jù)。
標準實施以來，已對 10 余個國內(nèi)外樣品進行了熱穩(wěn)定性評價，對規(guī)范市場發(fā)揮了重要的作用。
3．3熱傳導(dǎo)液的使用壽命問題
熱傳導(dǎo)液（油）是有機化合物，在實際運行過程中，隨時可能發(fā)生熱分解、熱聚合和熱氧化等各類反應(yīng)，其組成無時無刻不在發(fā)女變化，這是一個不可逆的化學(xué)變化過程，即組成劣化的變質(zhì)過程。區(qū)別在于熱穩(wěn)定性好的產(chǎn)品對高溫的承受能力強，導(dǎo)致變質(zhì)的一系列化學(xué)反應(yīng)速度慢，其使用壽命也就相對較長。
所謂壽命就是熱傳導(dǎo)液（油）在一定的運行溫度下的使用周期，或換油周期。我們用熱穩(wěn)定性試驗來模擬在一定運行溫度下熱傳導(dǎo)液（油）發(fā)生組成劣化的情況，其程度通過變質(zhì)率（氣相分解產(chǎn)物含量、低沸物、高沸物和不能蒸發(fā)產(chǎn)物含量）來衡量，變質(zhì)率越小，熱穩(wěn)定性就越好，壽命就越長。
延長熱載體使用壽命是一項系統(tǒng)工程，與生產(chǎn)者、系統(tǒng)設(shè)計及施工者、使用者三方面都有著直接關(guān)系。三者很好結(jié)合，才能達到較為理想的效果。
對于熱載體生產(chǎn)企業(yè)來說，延長使用壽命的重要途徑就是選擇優(yōu)質(zhì)原料和耐高溫的功能添加劑，科學(xué)復(fù)配，采用通用的標準方法進行評價和檢測；對于系統(tǒng)的設(shè)計和施工者來說，一定要考慮到有機熱載體的特性，消除設(shè)計和施工中的先天不足。為延長熱載體使用壽命打下良好的基礎(chǔ)；對用戶來說，首先要了解熱載體的各類標準（注意：企業(yè)標準應(yīng)高于行業(yè)標準），掌握項指標的物理和化學(xué)意義，提高識別能力，不為商業(yè)宣傳所迷惑，根據(jù)加熱系統(tǒng)設(shè)計要求合理且經(jīng)濟地選用具有熱穩(wěn)定性保障的壽命適當?shù)臒彷d體，其次就是科學(xué)管理，嚴格操作規(guī)程，將造成熱載體過熱的一切可能降至最低，向管理要壽命。
3．４最高使用溫度在選用和運行中的意義
最高使用溫度系指某產(chǎn)品經(jīng)熱穩(wěn)定性試驗（ SH / T 0677-1999 ），變質(zhì)率不大于 10 ％所對應(yīng)的溫度，即加熱器出口處測得的主流體最高平均溫度。在實際使用中最高使用溫度成為我們合理且經(jīng)濟地選用熱載體的重要參數(shù)。
按照德國熱載體安全運行規(guī)程（ DIN4756 ）熱傳導(dǎo)液（油）在其最高使用溫度下應(yīng)至少使用一年。為保證熱傳導(dǎo)液（油）具有較長的使用壽命，保持裝置平穩(wěn)運行，減少操作成本，實現(xiàn)最佳經(jīng)濟效益應(yīng)在最高使用溫度與實際運行溫度（加熱爐出口處測得的主流體平均溫度）之間保持一個合理的差值，建議實際運行溫度較產(chǎn)品的最高高用溫度低至少 20 ℃。一般來說，選用不當有以下兩種情況：
1 、實目運行溫度如果低于 280 ℃，選油時一定要 320 ℃或更高牌號，并不合理。如前所述市場上只有個別礦物油型產(chǎn)品符合 320 ℃標準，選擇這樣的產(chǎn)品會造成成本升高，質(zhì)量過剩；如果標稱牌號要高，而價格又要低，這樣的產(chǎn)品基本上是不經(jīng)檢測，隨意標稱的不合格產(chǎn)品。
2 、實際運行溫度長時間高于或接近熱傳導(dǎo)液（油）的最高使用溫度，會在短時間內(nèi)使變質(zhì)率快速上升，造成設(shè)備氣阻和爐管過熱結(jié)焦，從而引發(fā)安全事故，造成經(jīng)濟損失和人身傷害。選擇這樣的產(chǎn)品同樣不合理且不經(jīng)濟。
最佳效益的獲得，是使用壽命、安全性、經(jīng)濟性之間的平衡。建議用戶選擇最高使月溫度經(jīng)權(quán)威部門評價而確定產(chǎn)品，遵循實際運行溫度較熱載體的最高使用溫度低至少 20 ℃的原則，向合理選用要效益。
簽于在國內(nèi)炭素制品行業(yè)的加熱裝置中，熱載體實際運行溫度大多低于朋280 ℃，在 230 ℃— 260 ℃左右，在這樣的使用條件下選用熱穩(wěn)定性評價合格的 QB300 可謂兼顧了安全性和經(jīng)濟性。隨著技術(shù)的發(fā)展，熱載體的使用溫度有增高的趨勢，另有一些裝置熱載體的實際運行溫度達到290℃— 300 ℃，可以選用熱穩(wěn)定性評價合格的 QC310 或 QC320 ，如果一定要選 330 或 340 牌號的產(chǎn)品，就要選用合成型熱載體中的 QD 類產(chǎn)品，最高使用溫度在 330 ℃— 350 ℃，其價格可能是普通 QB 300 的 2-4 倍。
4結(jié)束語
鑒于國內(nèi)目前的市場狀況，深感作為標準歸口和起草單位責任重大。針對行業(yè)用戶的標準宣貫應(yīng)進一步加大力度。
04-05 年標準化計劃將對“熱傳導(dǎo)液（ SH / T 0677-1999 ）”標準進行修訂，通過總結(jié) 5 年來的經(jīng)驗和不足，并請用戶代表參加標準修訂，這將使修訂后的標準更切合中國實際，更具有市場的規(guī)范性，更便于操作，關(guān)系到人身和財產(chǎn)安全的重要指標將作為強制性指標，為國家的監(jiān)督抽查提供依據(jù)。此項工作希望得到炭素制品行業(yè)廣大用戶的積極參與和支持。
讓我們共同努力，促進我國熱載體加熱技術(shù)健康發(fā)展。
