航空燃料抽制樣對檢測結(jié)果的影響分析綜述

趙亞娟 ，劉月婷，孫儒瑞

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航空燃料抽制樣對檢測結(jié)果的影響分析綜述

趙亞娟1，劉月婷2，孫儒瑞1

（1. 海南出入境檢驗(yàn)檢疫局檢驗(yàn)檢疫技術(shù)中心，海南 洋浦 578101； 2. 中國檢驗(yàn)認(rèn)證集團(tuán)海南有限公司，海南 洋浦 578101）

航空燃料是航空航天事業(yè)不可或缺的能源，確保航空煤油的質(zhì)量至關(guān)重要，但保證產(chǎn)品質(zhì)量不僅要求生產(chǎn)上嚴(yán)格按照工藝進(jìn)行，還要求質(zhì)量把關(guān)者檢測的樣品具有代表性，以確保檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性。本文針對在抽制樣過程中樣品混入雜質(zhì)、水分和腐蝕性物質(zhì)時(shí)對實(shí)驗(yàn)室一些檢測結(jié)果的影響進(jìn)行分析，并列出了相應(yīng)的取制樣注意事項(xiàng)。

航空燃料；檢測；抽制樣航空燃料；檢測；抽制樣

航空燃料是國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中不可或缺的能源，航空航天事業(yè)的發(fā)展離不開噴氣燃料的蓬勃發(fā)展，然而在航空燃料使用的過程中也存在許多安全問題，一旦出現(xiàn)問題就可能引起重大航天事故。我國與航空燃料相關(guān)的飛行事故率約為10%～15%［1］，世界每年約有500起一級飛行事故，與燃料相關(guān)的約占10%［2］，因此燃料的質(zhì)量是關(guān)系到生產(chǎn)安全的一個(gè)重要因素。這就要求生產(chǎn)人員以及檢測人員認(rèn)真履行自己的職責(zé)，但是實(shí)驗(yàn)室檢測的只是送檢樣品，如何確保檢測樣品的代表性，就要求取樣人員抽制樣品時(shí)必須嚴(yán)格按照操作規(guī)范進(jìn)行，否則檢測的數(shù)據(jù)就會(huì)出現(xiàn)偏差，將直接影響把關(guān)質(zhì)量。

我國以及國外標(biāo)準(zhǔn)對取樣的過程具有嚴(yán)格的規(guī)定，我國取樣標(biāo)準(zhǔn)為GB/T 4756，國外的有ASTM D4057、ISO3170、ISO3171等。雖然這些標(biāo)準(zhǔn)中對取樣適用的范圍、取樣原則、儀器、注意事項(xiàng)、操作方法、樣品的處理和轉(zhuǎn)移以及一些特殊用途的樣品的取樣方法都做了詳細(xì)的規(guī)定，但是由于取樣人員更新或?qū)?biāo)準(zhǔn)不熟悉導(dǎo)致操作不規(guī)范，造成取得的樣品沒有代表性，在實(shí)驗(yàn)室檢測時(shí)就可能將合格樣品檢測為不合格，甚至不合格樣品能檢測為合格，勢必造成惡劣的影響。本文對影響雜質(zhì)、水分、腐蝕性物質(zhì)等項(xiàng)目的取樣中特別注意事項(xiàng)進(jìn)行了簡略綜述，包括樣品必須是均勻的，樣品準(zhǔn)備、轉(zhuǎn)移、劃分和運(yùn)輸中樣品必須處于沒被改變的完整狀態(tài)等。

1 雜質(zhì)影響分析

航空燃料的潔凈度是影響飛機(jī)飛行安全的重要因素之一。噴氣燃料由于特殊的應(yīng)用場景和環(huán)境，對其性能具有苛刻的要求。然而在燃料的生產(chǎn)、運(yùn)輸、存儲(chǔ)中以及磨損和腐蝕都會(huì)混入機(jī)械雜質(zhì)或其它肉眼難辨的固體顆粒污染物以及一些微生物。例如，石家莊煉油廠的生產(chǎn)工藝為白土精制工藝，在生產(chǎn)過程中就產(chǎn)生了玻璃、白土、活性炭、鐵銹、石英脫脂棉等雜質(zhì)［3］。在儲(chǔ)存運(yùn)輸和加注過程中也會(huì)混入許多雜質(zhì)，如塵土、細(xì)沙、膠粒、纖維、漆膜、金屬屑、催化劑粉以及未濾出的環(huán)烷酸皂等［4］。固體雜質(zhì)可堵塞飛機(jī)燃料系統(tǒng)濾網(wǎng)以及噴油嘴，同時(shí)磨損飛機(jī)部件，朱岳麟［1］提出機(jī)械雜質(zhì)含量大可卡死定壓分流活門，飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)加速時(shí)間長，產(chǎn)生爆炸音。另外，燃料中雜質(zhì)存在會(huì)使電導(dǎo)率測定結(jié)果偏大，造成熱氧化安定性不合格。在實(shí)驗(yàn)室測定顆粒污染物的方法主要有三種，微孔過濾重量法、顆粒計(jì)數(shù)器法、比色法（目測）［5］，如果取樣的過程中混入雜質(zhì)，首先可能造成燃料外觀、顏色、顆粒污染物含量、顆粒分布不合格，還可能影響磨痕直徑的測定結(jié)果等，表1列出了外觀、顏色、顆粒污染物、磨痕直徑的要求、意義及抽制樣注意事項(xiàng)。

2 水分影響分析

通常水在燃料中以自由水、懸浮水、溶解水三種形式存在。水在油品中的溶解度很小，然而卻對燃料的使用性能有很多壞的影響。當(dāng)溫度高時(shí)水的溶解度增大，溫度降低溶解度變小，所以對于噴氣燃料而言燃料含水時(shí)危害是致命的，飛機(jī)在高空飛行時(shí)郵箱溫度很低（每上升100 m氣溫下降0.6 ℃），水的溶解度就變小，可能出現(xiàn)游離水，會(huì)引起結(jié)冰、堵塞過濾器，甚至阻斷供油，水含量多時(shí)，飛機(jī)甚至空中熄火，造成不可估量的損失，如2008年英航38號航班就發(fā)生了類似事件，導(dǎo)致迫降。

表1 外觀、顏色、顆粒污染物、磨痕直徑

水也有可能把水溶鹽帶進(jìn)燃料，磨損發(fā)動(dòng)機(jī)部件，同時(shí)加速酸類對金屬的腐蝕等等。而且燃料含水時(shí)會(huì)加速燃料品質(zhì)變差，水會(huì)使一些微生物迅速生長，如氧化硫硫桿菌的大量繁殖可造成航空燃料銅片腐蝕不合格［11］，Amor photheca resinae真菌（特征真菌，噴氣燃料的主要污染菌）的大量繁殖可促進(jìn)噴氣燃料中絮狀懸浮物的產(chǎn)生［12］。在運(yùn)輸和儲(chǔ)藏的過程中也會(huì)腐蝕運(yùn)輸和存儲(chǔ)設(shè)備，使原本合格的燃料變?yōu)椴缓细袢剂希瑫r(shí)水也可以與油料中的鐵銹以及堿性物質(zhì)互相作用，生成一些片狀、纖維狀和絮狀的懸浮物。

試樣中混入水還會(huì)影響運(yùn)動(dòng)粘度和冰點(diǎn)的測定，當(dāng)然若有游離水存在，首先會(huì)造成外觀不合格。在取樣時(shí)應(yīng)注意不能混入水和機(jī)械雜質(zhì)，盡量不要在雨天取樣，儲(chǔ)存樣品時(shí)，一定要保證容器的密封性比較好，由于燃料中的水和周圍空氣中含水存在一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡，當(dāng)空氣濕度比較大時(shí)，燃料會(huì)從空氣中吸收水分以達(dá)到平衡［13］，如果空氣濕度大，并且晝夜溫差大，會(huì)導(dǎo)致燃料累積大量水分［14］。對于運(yùn)動(dòng)粘度而言，如果有水和機(jī)械雜質(zhì)存在，必須進(jìn)行脫水處理，用濾紙過濾出去機(jī)械雜質(zhì)；對于冰點(diǎn)而言，樣品量不能少于25 mL，樣品瓶不能太大，一般樣品裝滿樣品瓶的80%比較合理，至少要留10%的膨脹空間，試樣保存在室溫下密封容器中，盡量減少濕氣的帶入，要遠(yuǎn)離熱源［15-16］。

3 腐蝕性物質(zhì)影響分析

航空燃料的腐蝕性一直以來就是一個(gè)備受關(guān)注的問題，國內(nèi)外研究者也做了大量的研究。朱岳麟［1］提出航空燃料中的腐蝕性物質(zhì)主要有腐蝕性硫化物（也稱活性硫化物）、金屬有機(jī)化合物、水、石油酸性物質(zhì)、微生物。 陳木如［17］對硫化氫、硫醇、硫醚、多硫化物對噴氣燃料銀片腐蝕的影響進(jìn)行了研究，引起銀片腐蝕不合格的主要物質(zhì)是元素硫和硫化氫。

表2 總酸值、總硫、硫醇性硫、博士實(shí)驗(yàn)、銅片腐蝕

吳世逵［18］對噴氣燃料罐車裝運(yùn)銀片腐蝕不合格問題進(jìn)行了研究，罐車內(nèi)壁元素硫很難徹底清洗干凈。而且在GB6537規(guī)定的3號噴氣燃料的技術(shù)要求中有許多項(xiàng)目都和燃料的腐蝕性有關(guān)。這就要求我們對于噴氣燃料無論取樣、制樣、檢測、運(yùn)輸以及存儲(chǔ)等都要嚴(yán)格執(zhí)行有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，把好質(zhì)量關(guān)。GB6537中對3號噴氣燃料的技術(shù)要求有著詳細(xì)規(guī)定，在取樣時(shí)更應(yīng)注意，不能給檢測結(jié)果帶來不確定因素。表2列出了對總酸值、總硫含量、硫醇性硫、博士實(shí)驗(yàn)、銅片腐蝕項(xiàng)目的一些要求、意義及抽制樣注意事項(xiàng)。

4 其它因素影響分析

在GB6537對3號噴氣燃料的技術(shù)要求中還有許多其它的項(xiàng)目，關(guān)系到燃料各方面的性能，見表3。

表3 其它項(xiàng)目

*民用航空燃料要求≤25.0%。

5 結(jié)束語

隨著社會(huì)的快速發(fā)展，航空燃料的應(yīng)用與發(fā)展也走在了社會(huì)的前端。廣大研究者不懈努力，致力于制造品質(zhì)更好的燃料，以滿足航天航空的需要，同時(shí)也有許多新能源被利用起來，如2011年美國能源環(huán)境研究中心取得煤-生物質(zhì)制取噴氣燃料技術(shù)突破，2009年美國空軍購買費(fèi)托用于合成噴氣燃料實(shí)驗(yàn)，李強(qiáng)［19］對鈷基低溫費(fèi)托合成油生產(chǎn)噴氣燃料進(jìn)行了研究，甚至有對地溝油進(jìn)行研究，望之變廢為寶，生物航煤更是有人進(jìn)行大量研究。航空燃料技術(shù)一方面快速發(fā)展，而我國標(biāo)準(zhǔn)更新速度慢，產(chǎn)生了大量矛盾，王軍華等［20］對這一問題就進(jìn)行了總結(jié)。相信隨著新技術(shù)的發(fā)展將會(huì)有更多注意事項(xiàng)需要寫進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)，用于規(guī)范取樣體系。

［1］朱岳麟, 劉慧叢, 周健, 等. 我國航空燃料中腐蝕性物質(zhì)的特性[J].材料科學(xué)與工程進(jìn)展, 2000: 186-1190.

［2］黎文濟(jì). 噴氣燃料應(yīng)用[M]. 北京: 石油工業(yè)出版社, 1996: 12.

［3］呂敏敏, 王立. 航空煤油固體顆粒污染物的鑒別及防治措施[J]. 化學(xué)工程與裝備, 2011 (06): 230-231.

［4］朱建軍. 噴氣燃料中污染物來源及其危害概述[J]. 化工時(shí)刊, 2016 (05): 39-42.

［5］張永軒. 機(jī)械制造中潔凈度值的控制和測定[J]. 航空工藝技術(shù), 1989 (06): 25-29.

［6］ASTM D4176-04(2014),Standard Test Method for Free Water and Particulate Contamination in Distillate Fuels (Visual Inspection Procedures) [S].

［7］GB/T 6537-2006, 3號噴氣燃料[S].

［8］趙升紅, 陳立波, 都長飛, 等. 儲(chǔ)存中變色噴氣燃料的不安定性及質(zhì)量控制方法的研究[J]. 石油學(xué)報(bào) (石油化工), 2010 (10): 169-175.

［9］GB/T 3555-1992,石油產(chǎn)品賽波特顏色測定法(賽波特比色計(jì)法) [S].

［10］GB/T 4756-98,石油液體手工取樣法[S].

［11］趙升紅, 黃毅, 孫建章, 等. 儲(chǔ)罐罐底水含酸及對噴氣燃料性能的影響[J]. 石油煉制與化工, 2001, 32 (1): 58-60.

［12］袁祥波, 陳學(xué)軍, 熊云. 噴氣燃料絮狀懸浮物的形成機(jī)理探討[J].石油煉制與化工, 2015, 46 (11): 74-77.

［13］陳凱, 向海, 孫婷, 等. 水在噴氣燃料中的結(jié)冰行為研究[J]. 石油化工應(yīng)用, 2014, 33 (12): 1-5.

［14］Oreshenkor A V. Accumulation of water in jet fuels: mathematical modeling of the process[J]. Chemistry and Technology of Fuels and Oils, 2004, 40 (5): 320-325.

［15］GB/T 2430-2008 航空燃料冰點(diǎn)測定法[S].

［16］ASTM D2386-15ε1, Standard Test Method for Freezing Point of Aviation Fuels[S].

［17］陳木如. 活性硫?qū)姎馊剂香y片腐蝕影響的研究[J]. 茂名學(xué)院學(xué)報(bào), 2004, 14 (3): 7-9.

［18］吳世逵, 林培喜. 罐車裝運(yùn)噴氣燃料銀片腐蝕不合格的研究[J]. 油氣儲(chǔ)運(yùn), 2005, 24 (7): 32-36.

［19］李強(qiáng). 利用鈷基低溫費(fèi)-托合成油生產(chǎn)噴氣燃料[J]. 石油煉制與化工, 2015, 46 (1): 53-58.

［20］王軍華, 王佰華, 黃云. 3號噴氣燃料產(chǎn)品品質(zhì)規(guī)范中存在的問題[J]. 化學(xué)世界, 2013 (11): 702-704.

Study on the Influence of Sampling and Sample Preparation on Test Results of Aviation Fuel

1,2,1

(1. Hainan Entry-Exit Inspection and Quarantine Bureau Inspection and Quarantine Technology Center, Hainan Yangpu 578001, China; 2. China Certification & Inspection Group Hainan Co., Ltd., Hainan Yangpu 578001, China )

Aviation fuel is an indispensable energy in aviation and aerospace industry, ensuring the quality of aviation kerosene is essential, it not only requires that the production is in strict accordance with the process, but also requires that tested sample is representative to ensure the accuracy of the test results. In this paper, the influence of impurities, moisture and corrosive substances in the sample on the test results were analyzed, and the corresponding matters needing attention in the process of sampling and sample preparation were listed.

aviation fuel; detection; sampling and sample preparation

TQ014

A

1004-0935（2017）07-0735-04

2017-04-02

趙亞娟（1981-），女，陜西西安人，工程師，2005年畢業(yè)于西安石油大學(xué)化學(xué)工程與工藝專業(yè)，研究方向：在海南出入境檢驗(yàn)檢疫局檢驗(yàn)檢疫技術(shù)中心從事石油化工品相關(guān)分析研究及檢驗(yàn)工作，曾先后獲得國家質(zhì)檢總局科技興檢三等獎(jiǎng)、海南檢驗(yàn)檢疫局科技興檢一等獎(jiǎng)和三等獎(jiǎng)，發(fā)表論文7篇。