การทดลองหาจุดวาบไฟ และจุดติดไฟ

( FLASH POINT  AND  FIRE POINT)

Automatic Flash Point มาตราฐาน ASTM D-93 ใครอยากเรียนอีกรอบบ้าง ? #กดแล้วเสร็จเลยเครื่องนี้จะควบคุมHeater ด้วยคำสั่ง PWM อัตโนมัติเพื่อควบคุมให้อุณหภูมิเพิ่มขึ้นอย่างช้าๆ อัตราการเพิ่มอุณหภูมิประมาณ 5 องศาต่อนาทีดังกราฟด้านล่าง

  วัตถุประสงค์

1. เพื่อทราบหลักและวิธีหาจุดวาบไฟ และจุดติดไฟของน้ำมันชนิดต่างๆ ตามมาตรฐาน
2. เพื่อเปรียบเทียบจุดวาบไฟ และจุดติดไฟของน้ำมันตัวอย่างเทียบกับค่ามาตรฐาน
3. เพื่อหาปัจจัยที่ทำให้การทดลองหาจุดวาบไฟ และจุดติดไฟเบี่ยงเบนไปจากค่ามาตรฐาน
   ขอบข่ายมาตรฐานวิธีการทดสอบการหาจุดวาบไฟ (Flash Point) และจุดติดไฟ (Fire Point) นี้หาโดยการใช้ถ้วยเปิดคลีฟแลนด์ กับผลิตภัณฑ์ปิโตรเลียมและของเหลวทุกชนิด ยกเว้นน้ำมันเชื้อเพลิง และสารอื่นที่มีจุดวาบไฟต่ำกว่า 79 องศาเซลเซียส  บทนำและเนื้อหาสาระเกี่ยวกับการทดลองจุดวาบไฟ (Flash Point)จุดวาบไฟ คือ อุณหภูมิต่ำสุดของน้ำมันที่ถูกทำให้ร้อนเพื่อให้เกิดไอน้ำมันผสมกับอากาศในปริมาณที่มากพอ และเกิดการจุดติดไฟได้เหนือผิวหน้าของน้ำมันเมื่อมีเปลวไฟเป็นตัวล่อแล้วลุกไหม้ทันที  ในทางปฏิบัติจุดวาบไฟมีความสำคัญในด้านอันตรายจากอัคคีไฟในการขนส่ง  การเก็บรักษาและการใช้งานเท่านั้น แต่ไม่มีความสำคัญโดยตรงต่อการสันดาปและประสิทธิภาพของเครื่องยนต์ นอกจากนี้ยังใช้จุดวาบไฟสำหรับตรวจสอบการเจือปนกรณีหากมีน้ำมันชนิดอื่นที่หนักหรือเบากว่าเจือปนการหาจุดวาบไฟมักใช้วิธี ASTM D 93 ซึ่งใช้เครื่องมือพิเศษเรียกกว่า Pensky Martin Closed Cup (PMCC) สำหรับน้ำมันดีเซลและน้ำมันเตา แต่สำหรับน้ำมันเบา เช่น น้ำมันก๊าด จะใช้เครื่อง Tag Closed Tester ASTM D 56
            ส่วนน้ำมันที่หนัก เช่น น้ำมันหล่อลื่นจะต้องใช้เครื่อง Cleveland Open Cup (COC) ซึ่งจุดวาบไฟจะไม่มีผลต่อคุณภาพหรือการใช้งานโดยตรง แต่เป็นข้อกำหนดทางกฎหมายเพื่อความปลอดภัยจากการเกิดอัคคีภัยในการเก็บรักษาและการขนถ่าย เพราะถ้าเกินอุณหภูมิจุดนี้ไปแล้วจะเป็นจุดติดไฟโดยน้ำมันหล่อลื่นที่มีความหนืดสูงก็จะมีจุดวาบไฟสูงด้วย นอกจากนี้ชนิดของน้ำมันดิบที่นำมาใช้ผลิตน้ำมันหล่อลื่นพื้นฐานก็มีผลต่อจุดวาบไฟด้วย จุดวาบไฟของน้ำมันหล่อลื่น มีความสำคัญในเรื่องความปลอดภัยในการใช้งาน ถ้าจุดวาบไฟต่ำเกินไปจะทำให้เกิดความไม่ปลอดภัยในการใช้งานที่อุณหภูมิสูง และเกิดการสิ้นเปลือง เนื่องจากต้องเติมน้ำมันหล่อลื่นบ่อย โดยทั่วไปจุดวาบไฟของน้ำมันหล่อลื่นจะอยู่ในช่วง 160 – 320 ⁰C แล้วแต่ว่าเป็นชนิดใสหรือข้น หากจุดวาบไฟของน้ำมันหล่อลื่นใช้การมีค่าลดลงกว่าน้ำมันใหม่มาก แสดงว่าอาจเกิดจากการเจือปนของน้ำมันเชื้อเพลิง หรือ น้ำมันส่วนที่ใสกว่ามาผสม สำหรับเกณฑ์กำหนดให้ใช้ราชการได้ ที่ห้องปฏิบัติการใช้ คือ ไม่ควรมีค่าต่ำกว่าน้ำมันหล่อลื่นใหม่ เกินกว่า 45 ⁰C จุดติดไฟ (Fire Point)จุดติดไฟ คือ จุดที่อุณหภูมิต่ำสุดของน้ำมันที่จะเกิดไอน้ำมันขึ้น และทำให้มีเปลวไฟลุกขึ้นอย่างต่อเนื่องอย่างน้อยไม่ต่ำกว่า 5 วินาที โดยทั่วไปจุดติดไฟจะสูงกว่าจุดวาบไฟประมาณ 5-35 ⁰C วัสดุ – อุปกรณ์ที่ใช้ในการทดลอง

1. โต๊ะปฏิบัติการ  1  ชุด
2. เครื่องทดสอบหาจุดวาบไฟและจุดติดไฟโดยถ้วยเปิดคลีฟแลนด์   1  ชุด
3. เทอร์โมมิเตอร์ทนอุณหภูมิสูง  1 อัน
4. ถังแก๊สพร้อมที่จุดแก๊ส 1  ชุด
5. ถังดับเพลิง  1  ถัง
6. ผ้าหรือกระดาษไว้ทำความสะอาด
7. ตัวอย่างน้ำมันที่จะทดลอง  การเตรียมตัวอย่างการทดสอบ1. ตั้งเครื่องมือบนโต๊ะที่มั่นคง และไม่มีลมพัดผ่าน บังส่วนบนของเครื่องมือด้วยที่บัง เพื่อไม่ให้มีแสงสว่าง มากเกินไปในเวลาที่สังเกตจุดวาบไฟ2. ใช้ตัวทำละลายที่เหมาะสม เช่นน้ำมันเบนซินหรือไตรคลอโรเอทเธอรีนล้างถ้วยทดสอบเมื่อกำจัดน้ำมัน วัสดุยางแอสฟัลต์ หรือสิ่งที่ติดค้างอยู่ในถ้วยทดสอบจากการทดสอบครั้งก่อน ถ้ามีพวกคาร์บอนติดอยู่ต้องใช้ฝอยโลหะถูออก และใช้น้ำเย็นล้างถ้วยทดสอบเสียก่อน จึงนำไปลนไฟหรือให้ความร้อนเพื่อให้ตัวทำละลายและน้ำที่ค้างอยู่ระเหยไปให้หมด ปล่อยให้ถ้วยทดสอบเย็นลงจนถึงอุณหภูมิที่ต่ำกว่าจุดวาบไฟที่คาดไว้ไม่น้อยกว่า 60 องศาเซลเซียส จึงนำไปใช้ทำการทดสอบได้3. เสียบเทอร์โมมิเตอร์กับที่ยึดในแนวดิ่ง ให้อยู่ในด้านตรงข้ามกับที่จุดเปลวไฟทดสอบปลายกระเปาะของเทอร์มิเตอร์อยู่ในถ้วยเหนือก้นถ้วยทดสอบ 6.0 มม. ตำแหน่งของเทอร์โมมิเตอร์อยู่ห่างจากขอบถ้วย 1 ใน 4 ของเส้นผ่านศูนย์กลางถ้วย4. ถ้าตัวอย่างเหนียวมากต้องอุ่นให้เหลวพอที่จะเทได้สะดวก แต่อุณหภูมิที่ใช้ในการอุ่นจะต้องต่ำกว่าจุดวาบไฟไม่น้อยกว่า 60 องศาเซลเซียส5. เทน้ำมันทดสอบลงในถ้วยทดสอบจนถึงขีดกำหนดถ้าตัวอย่างมากเกินให้ใช้บิเปต หรือเครื่องมืออื่นดูดส่วนที่เกินออก แต่ถ้าตัวอย่างไหลออกมาเลอะเทอะด้านนอกของถ้วยต้องทำความสะอาดถ้วยตามข้อ 2 แล้วบรรจุตัวอย่างใหม่6. ไล่ฟองอากาศที่ผิวหน้าของตัวอย่างโดยใช้เปลวไฟจากตะเกียงบนเส้นผ่านผิวหน้าของตัวอย่างจนไม่เห็นฟองอากาศ (ประมาณ 2-3 ครั้ง) วิธีการทดลอง หรือทดสอบ                1. จุดไฟที่จุดเปลวไฟทดสอบ และปรับให้เปลวไฟนั้นมีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 3.2-4.8 มม. โดยเปรียบเทียบกับปุ่มโลหะที่ติดอยู่บนเครื่องมือให้ความร้อนกับตัวอย่าง ในระยะแรกให้มีอัตราการเพิ่มของอุณหภูมิเป็น 14-15 องศาเซลเซียส ต่อนาที และเมื่อตัวอย่างมีอุณหภูมิต่ำกว่าจุดวาบไฟที่คาดไว้ประมาณ 60 องศาเซลเซียส ให้ลดความร้อนลง เพื่อให้อัตราการเพิ่มของอุณหภูมิลดลงเป็น 5-6 องศาเซลเซียส ต่อนาที จนกระทั่งตัวอย่างมีอุณหภูมิต่ำกว่าจุดวาบไฟประมาณ 30 องศาเซลเซียส2. เมื่อตัวอย่างมีอุณหภูมิที่ต่ำกว่าจุดวาบไฟประมาณ 30 องศาเซลเซียสแล้ว เริ่มต้นใช้เปลวไฟเคลื่อนที่ผ่านถ้วยทดสอบ และให้เปลวไฟผ่านทุกครั้งที่อุณหภูมิเพิ่มขึ้น 2 องศาเซลเซียส การผ่านเปลวไฟให้ผ่านข้ามจุดศูนย์กลางของถ้วยทดสอบ และให้ก้านของที่จุดเปลวไฟอยู่ในแนวราบเสมอ การเคลื่อนที่ของเปลวไฟผ่านถ้วยทดสอบจะต้องมีความเร็วสม่ำเสมอ จะเป็นแนวเส้นตรงหรือเส้นโค้งของวงกลมที่มีรัศมีอย่างน้อย 150 มม. ก็ได้ จุดศูนย์กลางของเปลวไฟที่เคลื่อนผ่านถ้วยทดสอบจะต้องอยู่ในระดับที่สูงกว่าขอบของถ้วยไม่เกิน 2 มม. และให้ผ่านไปทางหนึ่งก่อนแล้วผ่านกลับมา ระยะเวลาที่เปลวไฟผ่านถ้วยทดสอบประมาณ 1 วินาที3. เมื่อเกิดไฟวาบขึ้นที่จุดหนึ่งจุดใดบนผิวหน้าของตัวอย่าง อ่านอุณหภูมิจากเทอร์โมมิเตอร์ แล้วบันทึกเป็นอุณหภูมิจุดวาบไฟแต่ต้องแน่ใจว่าไม่ใช่ไฟวาบที่เกิดขึ้นจากรอบนอกของเปลวไฟที่ใช้ทดสอบ4. ถ้าต้องการหาจุดติดไฟ ให้ผู้ทดลองให้ความร้อนกับตัวอย่างน้ำมันต่อไปอีก โดยให้อัตราการเพิ่มของอุณหภูมิเป็น 5 – 6 องศาเซลเซียส ต่อ นาที จนกระทั่งตัวอย่างน้ำมันติดไฟ และเกิดการลุกไหม้อยู่นานอย่างน้อย   5 วินาที ให้บันทึกผลอุณหภูมิจากเทอร์โมมิเตอร์ที่จุดนี้ ซึ่งคือ อุณหภูมิจุดติดไฟนั่นเอง เกณฑ์ความคลาดเคลื่อนที่ยอมได้1. เกณฑ์ความคลาดเคลื่อนเนื่องจากผู้ทดสอบ ยืนยันผลการทดสอบซ้ำอย่างน้อย 2 ครั้ง โดยผู้ทดสอบคนเดียวกัน ด้วยตัวอย่างเดียวกัน ห้องทดสอบและเครื่องทดสอบเดียวกัน จะเชื่อถือได้เมื่อผลการทดสอบนั้นแตกต่างกันไม่เกินค่าดังต่อไปนี้ จุดวาบไฟ 8 องศาเซลเซียส จุดติดไฟ 8 องศาเซลเซียส2. เกณฑ์ความคลาดเคลื่อนเนื่องจากเครื่องมือทดสอบต่างเครื่อง ผู้ทดสอบไม่ใช่คนเดียวกัน และห้องทดสอบต่างสถานที่กัน ซึ่งจะเชื่อถือได้ เมื่อผลการทดสอบนั้นแตกต่างกันไม่เกินค่าต่อไปนี้ จุดวาบไฟ 16 องศาเซลเซียส จุดติดไฟ 14 องศาเซลเซียส ข้อควรระวัง1. ในการเทตัวอย่างลงถ้วยทดสอบ ต้องระวังไม่ให้เกิดฟองอากาศ โดยการเทตัวอย่างช้า ๆ อย่างสม่ำเสมอให้ค่อย ๆ เพิ่มระดับขึ้นมาจนถึงขีดเต็ม2. ในการทดสอบขณะที่อุณหภูมิสูงขึ้นจนถึงจุดที่ต่ำกว่าจุดวาบไฟประมาณ 20 องศาเซลเซียส จะต้องระมัดระวังไม่ให้เกิดการรบกวนต่อไอของตัวอย่างในถ้วยทดสอบ โดยการกระทบกระเทือนหรือจากลมหายใจใกล้ถ้วยทดสอบ3. การทดลองอาจมีแก๊สจากการไอน้ำมันซึ่งอาจเป็นอันตรายควรหาผ้าปิดจมูกและทำให้อากาศถ่ายเทสะดวก และระวังอาจเกิดไฟไหม้จากการทดลอง การสรุปและอภิปรายผลการทดลองผู้ทดสอบควรสรุปสาเหตุผลการทดสอบตามชนิดและจำนวนน้ำมันที่ใช้ทดสอบ ดังนี้

1. กรณีที่ผลการทดสอบไม่เป็นไปตามข้อมูลมาตรฐานที่ใช้อ้างอิง
2. กรณีที่ผลการทดลองซ้ำปรากฏผลไม่เท่ากัน งานมอบหมาย / ค้นคว้าเพิ่มเติมท้ายการทดลอง                จงหาค่าจุดวาบไฟ และจุดติดไฟมาตรฐานของน้ำมันที่เป็นชนิด หรือเกรด หรือเป็นประเภทเดียวกันกับ น้ำมันที่นำมาใช้ทดลอง ที่เป็นมาตรฐาน มอก., ASTM., API., หรือสถาบันอื่นๆที่เป็นที่ยอมรับโดยทั่วไป 

เอกสารอ้างอิง

กิตติ ยุกติรัตน, วิทยาศาสตร์ประยุกต์ วศ.๒๐๓,  กรุงเทพฯ, กรมวิทยาศาสตร์ทหารเรือ, พ.ศ. 2546.

ประเสริฐ เทียนนิมิตร ขวัญชัย สินทิพย์สมบูรณ์ และปานเพชร ชินินทร,  เชื้อเพลิงและสารหล่อลื่น, กรุงเทพฯ, ซีเอ็ดยูเคชั่น, พ.ศ.2540.

เอกสารแนบ การกำหนดมาตรฐานการทดสอบหาจุดวาบไฟและจุดติดไฟโดยถ้วยเปิดคลีฟแลนด์, มทช.(ท) 602-2545, สถาบันงานมาตรวิทยาแห่งชาติ, 2545.

             The American Association of State Highway and Transportation Officials, “Standard Specification for Highway Materials and Method of Sampling and Testing: Part II” AASHTO T. 48.

ตารางบันทึกผลการทดลอง จุดวาบไฟ จุดติดไฟ

ชื่อตัวอย่างทดสอบ…………………………….………  

วัน-เดือน-ปี ที่ทดสอบ…………………………………..

จุดวาบไฟ (Flash Point)

*ระบุแหล่งที่มาของค่ามาตรฐานประกอบในรายงาน

จุดติดไฟ (Fire Point)

*ระบุแหล่งที่มาของค่ามาตรฐานประกอบในรายงาน

แลปหาจุดวาปไฟ และจุดติดไฟ เหลืออีกแค่ 2 กลุ่มครับ