試駘·測(cè)試汽車科技第5期2012年9月doi:103969ssn.1005-2550201205015甲醇汽油的中紅外潔測(cè)定研究金盼盼1,張騰',楊曉平2,孫志春(1.長(zhǎng)安大學(xué)西安710064;2延川明珠集團(tuán)延安717208)摘要:利用美國(guó)培安公司生產(chǎn)的 ERASPEC中紅外汽油分析儀,對(duì)5%~50%的甲醇汽油中的甲醇含量進(jìn)行了測(cè)量,試圖找到一種有效的甲醇含量測(cè)量方法;同時(shí),將93#汽油及甲醇含量在5%-20%的甲醇汽油的辛烷值進(jìn)行了對(duì)比分析;實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:當(dāng)甲醇含量超過30%時(shí),使用該儀器所測(cè)得甲醇含量與實(shí)際的甲醇含量有較大的偏差;若采用稀釋測(cè)量的辦法,使用石油醚或汽油對(duì)甲醇汽油稀釋后的測(cè)量結(jié)果比使用無水乙醇的稀釋結(jié)果好;另外,隨著甲醇含量的增加,甲醇汽油的辛烷值及抗爆性均呈增大的趨勢(shì),但是當(dāng)甲醇含量超過15%時(shí),將對(duì)辛烷值沒有太大的影鳴。關(guān)鍵詞:中紅外分析儀;甲醇汽油;甲醇含量;辛烷值中圖分類號(hào):TK4189文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A文章編號(hào):1005-2550(2012)05-0066-05Mid-infrared Analyzers for the determination of Methanol fuelsJIN Pan-pan', ZHANG Teng, YANG Xiao-ping, SUN Zhi-chun'( 1. Chang'an University, Xian 710064, China: 2. Yan Chuan Ming Zhu Company, Yanan 717208, ChinaAbstract: In order to hes a better understanding of methanol fuel, we use the ERASPEC Fully Automated mid-infraredanalyzer which is produced by the PYNN Corporation of America to measure the methanol fuel that the proportion ofmethanol are 5%-50%, trying to find an effective method to measure the content of methanol As the same time, comparednd analyzed the 93# gasoline and the methanol fuel that the proportion of methanol are 5%0-20%. The results show that:when the content of methanol more than 30%, this instrument measured content of methanol has a large deviation from theactual content of methanol; If take the measurement of dilution, the result of use the petroleum ether or the gasoline isbetter than use of absolute alcohol. In addition with the increase of content of methanol, the octane number and the antiknock of methanol fuel show an increasing trend, but when the content of methanol more than 15%, it wifl not havemuch impact on the octane numberKey words: mid-infrared analyzer; methanol fuel; methanol content; octane number隨著汽車產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展、石油儲(chǔ)量的減少以簡(jiǎn)便、快捷的檢測(cè)方法。及對(duì)環(huán)保要求的提高,甲醇汽油作為一種可替代車現(xiàn)行的甲醇含量的方法主要有:氣相色譜法2用燃料得到越來越多的關(guān)注。以煤或天然氣為原料氣相色譜-質(zhì)譜法相結(jié)合法、毛細(xì)管氣相色譜-氫制取的甲醇具有排放低、辛烷值高、抗爆性好、資源火焰離子化檢測(cè)器(CGC-FID)等。目前國(guó)內(nèi)頒相對(duì)比較豐富等優(yōu)點(diǎn),以一定比例的甲醇與標(biāo)準(zhǔn)汽布并實(shí)施的辛烷值測(cè)定方法4有:GB⌒TS487油通過助溶劑配置,得到的各種甲醇汽油在汽車中1995〈汽油辛烷值測(cè)定法(研究法)》,GBT503-的使用日益成熟,且得到了較為廣泛的應(yīng)用,具有1995〈汽油辛烷值測(cè)定法(馬達(dá)法)》,GB定的推廣潛力。T18339—2001《車用汽油辛烷值測(cè)定法(介電常數(shù)目前,市場(chǎng)上流通的各種型號(hào)的甲醇汽油,都是法)》以及氣相色譜法。但是,以上的這些檢測(cè)方法通過汽油與一定比例的甲醇通過添加適量的添加劑均存在分析時(shí)間長(zhǎng)、操作較繁瑣、攜帶不便等缺調(diào)配而成的。其中的甲醇含量配比大小不均,而且已點(diǎn)。與此相對(duì)的,本文所采用的美國(guó)培安公司研發(fā)經(jīng)頒布實(shí)施的M85甲醇汽油國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中也只是規(guī)的 ERASPEC中紅外汽油分析儀,不僅攜帶方便、范了甲醇體積含量為85%時(shí)的甲醇含量檢測(cè)方法。操作簡(jiǎn)單,YH中國(guó)煤化工定甲醇汽油中因此,有必要找到一種應(yīng)對(duì)各種比例的甲醇汽油的甲醇含量CNMHG是測(cè)定甲醇汽收稿日期:2012-0油的一種很好甲醇汽油的中紅外法測(cè)定研究/金盼盼,張騰,楊曉平等試驗(yàn)·測(cè)試紅外汽油分析儀對(duì)汽油和甲醇汽油進(jìn)行了分析。1實(shí)驗(yàn)部分ERASPEC汽油分析儀的主要測(cè)試指標(biāo)有辛烷值、抗爆指數(shù)、芳烴、烯烴、飽和烴、餾程、密度、MTBE、1.1儀器氧含量、錳含量等30多個(gè)指標(biāo)。儀器的主要參數(shù)本文采用美國(guó)培安公司研發(fā)的 ERASPEC中見表1表1 ERASPEC主要參數(shù)參數(shù)及說明項(xiàng)目參數(shù)及說明樣品量苯,甲苯測(cè)試方法符合 ASTM D6277測(cè)量時(shí)間1-2 min總氧含量測(cè)試方法符合 ASTM D5845測(cè)量單位體積百分比,質(zhì)量百分比測(cè)量方式全自動(dòng)樣品導(dǎo)入,自動(dòng)氣液清洗密度測(cè)量±0.0001g/cm3,安東帕密度計(jì)電源85~263VAC,47~63Hz,70W吸收譜線范圍4000-400cm112試劑及樣品準(zhǔn)備表2基于 ERASPEC汽油分析儀的測(cè)試結(jié)果本文用到的甲醇汽油均是在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下配置93#得到的,其中基礎(chǔ)汽油采用93成品汽油;甲醇采甲醇含量%016.4用分析純度大于995%的實(shí)驗(yàn)用無水甲醇;乙醇采抗爆指數(shù)90.9922用分析純度大于95%的實(shí)驗(yàn)用無水乙醇石油醚采RON辛烷值934056967用的純度為60~90。分別配制體積分?jǐn)?shù)為5%~50%MON辛烷82.583.183.785.3的甲醇汽油100ml。由于是低比例配制含水量極根據(jù)以上數(shù)據(jù)通過 EXCEL中的作圖工具,得少,且在室溫條件下,甲醇與汽油未出現(xiàn)明顯分層現(xiàn)到RON辛烷值、MON辛烷值,以及抗爆性指數(shù)隨甲象,因此沒有加任何添加劑。醇添加量的增多而呈遞增的趨勢(shì),其具體圖形如圖1.3數(shù)據(jù)來源圖2所示。主要的測(cè)量步驟如下①分別取試樣(93#汽油及體積分?jǐn)?shù)為5%50%的甲醇汽油)100ml,充分搖勻,靜置1分鐘。285②開機(jī),在測(cè)量界面內(nèi)根據(jù)測(cè)試樣品的不同,選RON辛烷值擇對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(做甲醇汽油時(shí)不僅需將數(shù)據(jù)庫中MON辛烷值的“CA”項(xiàng)選上,還需要將結(jié)果界面下檢測(cè)指標(biāo)M10M15M20油品種類RON中的“P704"項(xiàng)選上)③按“參比"鍵,儀器會(huì)自動(dòng)做一個(gè)參比譜線,然圖1辛烷值變化趨勢(shì)后按“運(yùn)行”鍵,再將進(jìn)樣導(dǎo)管插入待測(cè)試樣中,先按排空”鍵,再按“運(yùn)行”鍵,儀器自動(dòng)吸入約20ml樣品,自動(dòng)測(cè)試。1分鐘后顯示樣品的甲醇含量及辛烷值等其他30多個(gè)指標(biāo)的測(cè)試結(jié)果?！鬉KIM15M202結(jié)果與討論油品種類圖2抗爆性指數(shù)(AKI)變化趨勢(shì)2.1辛烷值部分由圖1可知,當(dāng)在基礎(chǔ)油中加入一定比例的甲由于儀器測(cè)試精度的限制,辛烷值部分主要對(duì)醇調(diào)合后,辛烷值得到提高,尤其是RON提高顯著。93#成品汽油,實(shí)驗(yàn)室配置的M5M0.M5.M0的M5甲醇汽中國(guó)煤化工加1~2個(gè)單位抗爆指數(shù),BON辛烷值MON辛烷值進(jìn)行測(cè)試。實(shí)M0的甲酬CNMHG個(gè)單位。另外,驗(yàn)測(cè)試結(jié)果見表2有資料表眀基礎(chǔ)油的辛烷值越低,添加甲醇其辛烷67i驗(yàn)·測(cè)試汽車科技第5期2012年9月值增高的越明顯凹s;隨著甲醇比例的逐漸增大,辛烷數(shù)R為1,因此相關(guān)性良好,從而得到甲醇汽油的值逐漸增加,但是當(dāng)甲醇比例超過15%時(shí),辛烷值HC與其辛烷值RON之間的多項(xiàng)式回歸方程式,結(jié)增加緩慢,但總體上高于基礎(chǔ)油的辛烷值。由以上可果如下以知道,甲醇可以有效的提高汽油的抗爆性能,如圖RON=-19429x4+244.07x2-1130.2x2+22947x-1630.32所示。22甲醇汽油辛烷值的估算方法分析式中:x為甲醇汽油的HC。雖然目前還沒有具體的確定甲醇汽油的計(jì)算方用其他主要含碳元素、氬元素的液體燃料的辛法,但是根據(jù)美國(guó)氣體研究院研究推導(dǎo)出的天然氣烷值進(jìn)行驗(yàn)證,比如乙醇燃料,已知其辛烷值為的馬達(dá)法辛烷值MON與其組分含量之間的關(guān)系110,化學(xué)式為C2HOH,HC為3。利用公式(5)計(jì)算式出來的乙醇的辛烷值為98141,相差了10個(gè)以上的MON=137.78X1+2995X2-18.19X3單位。因此,雖然HC與辛烷值之間的相關(guān)性良好1671x4+1812X5+2699X(1)但是由于數(shù)據(jù)代表的點(diǎn)較少,加上估算汽油或者甲式中:K1、Ⅺ2、X3K4、K5、K6分別為天然氣中甲烷、乙醇汽油中的HC就有一定的誤差,因此用甲烷值來烷、丙烷、丁烷、二氧化碳和氮?dú)獾哪柗謹(jǐn)?shù)評(píng)價(jià)液體燃料的抗爆性還存在一些難度。如果可以MON=-40614+508.04R-173.55R2+20.17R3(2準(zhǔn)確測(cè)定甲醇汽油中的元素含量,再根據(jù)大量試驗(yàn)式中:R為天然氣中氫原子與碳原子的比值。并推導(dǎo)測(cè)定的辛烷值數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析,找出二者之間的關(guān)聯(lián),出天然氣辛烷值與甲烷值(MN)之間的關(guān)聯(lián)式也是一條可以估算甲醇汽油以及其他醇類燃料的可MON=0.679MH+72.3(3)行途徑。MN=1.445MON-103.42(4)23甲醇含量部分公式(3)和(4)并不是線性相關(guān),因此這兩個(gè)公在測(cè)試甲醇含量部分,主要對(duì)體積分?jǐn)?shù)為5式不是可逆的。50%的甲醇汽油進(jìn)行測(cè)試,結(jié)果如表4所示。不難看出,天然氣同汽油一樣,其甲烷值與其組表4稀釋之前的原始數(shù)據(jù)成密切相關(guān),尤其是其HC比;由此可以試著用此方法得到甲醇汽油的辛烷值。次數(shù)項(xiàng)目密度甲醇含量乙醇含量(體積比)(體積比)雖然甲醇屬于化合物,碳?xì)逶颖仁枪潭ǖ?但是商品汽油或者組分油屬于碳?xì)浠衔锏幕旌衔?5%074555.3主要成分為CrC2的烴類,其氫原子與碳原子的比0.7472值沒有固定的數(shù)值。因此對(duì)于組分油的HC與其辛15%0750264烷值之間的關(guān)系就無法用數(shù)學(xué)的方法進(jìn)行關(guān)聯(lián),這0.752621.1000000會(huì)使誤差更大。如果假定93#汽油的元素組成主0.754826.要是C4C的烴類,其HC為225,甲醇的HC是0.75570.894,MS~M85依次按比例計(jì)算可得其HC6,表3給出35%07602了甲醇汽油的HC比和辛烷值。40%0.762231.12.13表3甲醇汽油的HC及其辛烷值0.76460.76733.7H/CMON934根據(jù)以上數(shù)據(jù)通過 EXCEL中的作圖工具,得M5-93#95.683.1到當(dāng)甲醇的含量小于30%時(shí),該儀器可以比較準(zhǔn)確Ml5-93#97584.3的測(cè)出甲醇汽油中的甲醇含量,但是當(dāng)甲醇的含量M50-93#超過30%時(shí),該儀器對(duì)于甲醇含量的的測(cè)試結(jié)果就M85_93#會(huì)出現(xiàn)較大的偏差,這里的測(cè)試結(jié)果中之所以會(huì)出M00112現(xiàn)乙醇含量V中國(guó)煤化工達(dá)到儀器的最用 EXCEL中的回歸分析方法,對(duì)表3中甲醇大測(cè)試限值CNMH③乙醇在數(shù)值上汽油的HC和辛烷值進(jìn)行回歸分析,發(fā)現(xiàn)其相關(guān)系增大,其具體圖形如圖3所示。甲醇汽油的中紅外法測(cè)定研究/金盼盼,張騰,楊曉平等試驗(yàn)·測(cè)i鑒于以上的結(jié)果,對(duì)甲醇含量在30%以上的甲醇汽油采用稀釋測(cè)量的辦法,以求找出一種有效的測(cè)試高比例甲醇汽油中甲醇含量的方法。通過多次對(duì)比,發(fā)現(xiàn)將高比例的甲醇汽油稀釋到體甲醇含量(體積比)乙醇含量(體積比)積比為10%時(shí)最為理想,這樣不僅測(cè)試結(jié)果比較準(zhǔn)確,而且節(jié)約資源,避免浪費(fèi)。同時(shí)通過多次的101520253035404550實(shí)驗(yàn)研究,我們最后選擇93#汽油、石油醚以及無甲醉比例水乙醇對(duì)高比例甲醇汽油進(jìn)行稀釋,具體稀釋結(jié)圖3不同比例甲醇汽油的甲醇含量果見表5、圖4。表5稀釋結(jié)果對(duì)比(表中的值均為體積分?jǐn)?shù))M35甲醇含量乙醇含量甲醇含量乙醇含量甲醇含量乙醇含量甲醇含量乙醇含量體積比)(體積比)(體積比(體積比)(體積比)(體積比)體積比)(體積比)汽油稀釋1010.311.6石油醚稀釋10.309870乙醇稀釋78414單位。同理,用石油醚進(jìn)行稀釋時(shí),隨著石油醚含量的增加,測(cè)得的甲醇含量呈減小趨勢(shì),可以認(rèn)為是由于汽油稀釋原有的甲醇汽油揮發(fā)所致,因此,建議采用此方法稀一石油醚稀釋乙醇稀釋釋時(shí),應(yīng)該注意更換待測(cè)油樣。其擬合后得到的線性回歸式如下M35M40M45y=8945x2-259.85x2+2499.9x-7920.3(7)甲醇含量相關(guān)系數(shù)R為1,發(fā)現(xiàn)擬合關(guān)系良好,同樣,我們圖4稀釋后對(duì)比圖用M85進(jìn)行測(cè)試,結(jié)果與實(shí)際值相差1個(gè)多單位。通過以上數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)用無水乙醇進(jìn)行稀釋通過以上對(duì)比不難發(fā)現(xiàn),對(duì)于高比例的甲醇汽時(shí),若所測(cè)出的數(shù)值為7.81∽7.84之間時(shí),表示用來油采用汽油和石油醚來稀釋均可,無水乙醇的稀釋稀釋的甲醇汽油中的甲醇含量在35%~40%;但是當(dāng)范圍非常有限,另外,從節(jié)約方面來考慮,使用汽油甲醇的含量超過40%時(shí),由于稀釋后待測(cè)樣中的乙會(huì)好一些;從精確方面來考慮,石油醚的效果更好。醇含量超過儀器所能檢測(cè)的最大限值,此時(shí)所測(cè)得的甲醇含量為零。也就是說當(dāng)甲醇的含量超過40%3總結(jié)時(shí),應(yīng)用無水乙醇稀釋的辦法失效。當(dāng)使用汽油稀釋時(shí),可以看出,隨著汽油含量的1)甲醇辛烷值高,在基礎(chǔ)汽油中加入甲醇能夠有增加,實(shí)際測(cè)得的甲醇的含量也隨之增大。由表1可效的提高汽油的辛烷值,尤其是RON提高顯著。但是知,該汽油中不含有甲醇或者乙醇,因此可以認(rèn)為是當(dāng)甲醇含量超過15%時(shí),對(duì)辛烷值的影響不大。汽油中的氧化物對(duì)結(jié)果的影響。以稀釋后測(cè)得的2)可以利用中紅外汽油分析儀,測(cè)出低比例甲甲醇含量為橫坐標(biāo)x,以實(shí)際甲醇的體積分?jǐn)?shù)為縱醇汽油辛烷值,并通過分析研究汽油辛烷值的測(cè)定坐標(biāo)y通過回歸擬合分析,發(fā)現(xiàn)其相關(guān)系數(shù)R為1,方法以及氣體辛烷值的評(píng)定方法,可以用類似方法因此相關(guān)性良好,從而得到測(cè)定值與實(shí)際甲醇的體來確定甲醇汽油的辛烷值。但是,樣品的辛烷值和樣積之間的多項(xiàng)式回歸方程式,結(jié)果如下:品的類型密切相關(guān),必須根據(jù)不同類型的樣品建立y=-57609x+1893x2-2071x+75785(6)不同的模型中國(guó)煤化工通過擬合發(fā)現(xiàn),相關(guān)系數(shù)R為1,發(fā)現(xiàn)擬合關(guān)系3)實(shí)CNMHG檢測(cè)甲醇含量小良好,我們用M85進(jìn)行測(cè)試,擬合結(jié)果不超過兩個(gè)于20%的甲醇汽油的辛烷值;對(duì)甲醇含量的測(cè)試范圍藝·蒯覯汽車科技第5期2012年9月doi:10.3969/ssn.1005-2550201205016汽車懸置螺栓斷裂失效分析俞雁3毛新平2,蘭鳳崇3,李瑞峰‘,宋貞楨5,趙喆1,蔣瓊1,陶運(yùn)來1,曾肇豪11.廣州汽車集團(tuán)股份有限公司汽車工程研究院,廣州5106402.廣州鋼鐵集團(tuán)珠江鋼鐵公司,廣州5107303.華南理工大學(xué),廣州5106404華測(cè)檢測(cè)技術(shù)股份有限公司上海金屬實(shí)驗(yàn)室,上海2012065.中聯(lián)重科股份有限公司,長(zhǎng)沙410205摘要:為查找某汽車安裝螺栓的斷裂原因,對(duì)螺栓進(jìn)行了斷口宏觀、SEM電鏡、化學(xué)成分、金相組織分析,并對(duì)同批次完整螺栓進(jìn)行了力學(xué)性能測(cè)試。在各項(xiàng)理化試驗(yàn)的基礎(chǔ)上,結(jié)合微觀斷口的形貌和斷裂機(jī)理對(duì)螺栓的斷裂原因進(jìn)行了分析。結(jié)果表明:螺栓螺紋表面存在微裂紋是螺栓斷裂的主要原因。關(guān)鍵詞:螺栓;SCM435:斷裂;失效分析中圖分類號(hào):U465文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A文章編號(hào):1005-250(2012)05-007007Failure Analysis of Automobile Engine Mount BoltYU Yan", MAO Xin-ping, LAN Feng-chong', LI Rui-feng, SONG Zhen-zhenZHAO Zhe, JIANG Qiong, TAO Yun-lai, ZENG Zhao-hao'(1. Guangzhou Automobile Group Co, LTD Automotive Engineering Institute, Guangzhou 510640, China: 2. GuangzhouZhujiang Iron Steel Co, LTD, Guangzhou 510730, China; 3. South China University of Technology, Guangzhou 510640China; 4. Centre Testing International, Shanghai lab. Shanghai 201206, China; 5. Zoomlion Co, Ltd, Changsha 410205,ChinaAbstract: In order to definite the failure reason of a mounting bolt used in an automobile, the experiments such as ap-pearance examination, morphology and microstructure analysis, SEM micro-morphology analysis, chemical compositionanalysis and mechanical properties test were carried out Based on the physics and chemistry experiments, the reasons ofthe bolts fracture were analyzed using micro-fracture mechanism. The results showed that the fracture of the bolts wasmainly caused by the tiny crack of the surfaceKey words: bolt; SCM435; fracture; failure analysis某款車在進(jìn)行整車高強(qiáng)度耐久試驗(yàn)時(shí),當(dāng)車輛級(jí)為10.9級(jí)。行駛里程為4747km時(shí),發(fā)生了連接右懸置與發(fā)動(dòng)機(jī)的螺栓斷裂事故。已確認(rèn)失效螺栓的規(guī)格為1分析內(nèi)容M10×1.25×45,材料牌號(hào)為SCM435,淬火溫度870℃,回火溫度500C,表面鋅鋁涂層。設(shè)計(jì)性能等11分析樣件收稿日期:2012-03-30分析樣件為失效螺栓和失效螺栓同一批次的是在0~30%。當(dāng)甲醇含量超過30%時(shí),可以通過用基礎(chǔ)3]張春,李小輝氣相色譜法測(cè)定車用汽油中甲醇和苯[J汽油或者石油醚來稀釋的辦法來測(cè)量甲醇的含量。理化檢驗(yàn)-分冊(cè),2008,4410:942-944[4]黃德義汽油辛烷值測(cè)定方法選擇的探討{].福建輕紡,參考文獻(xiàn)2005,(8)36-381] Jorgensen.Scott WSimple method to determine the [5]王翔,郭擁軍,張建軍甲醇、汽油及甲醇汽油作為內(nèi)燃機(jī)ethanol content of methanol fuels[J]. SAE Technical Pa燃料的性質(zhì)比較[J化工時(shí)刊,2005,3(19):4649per Series,1991,10:133-1406]崔心存中國(guó)煤化工].北京:中國(guó)石化2]SHT0663-1998,汽油中某些醇類和醚類測(cè)定法(氣出版社[7]曹國(guó)忠CNMHG相色譜法)S]9D]重慶:重慶大學(xué),2008