استاندارد API

استاندارد API مجموعه‌ای از استانداردها، مشخصات فنی و رویه‌های توصیه‌ شده است که موسسه نفت آمریکا (American Petroleum Institute) برای صنعت نفت و گاز منتشر می‌کند. طراحی و ساخت لوله، مخزن و شیرآلات تا نمونه‌ برداری و اندازه‌گیری کمیت و کیفیت نفت و فرآورده‌های نفتی را شامل می‌شود. در آزمایشگاه کنترل کیفیت، «استاندارد API» معمولا به یکی از دو مورد اشاره دارد: درجه API نفت خام که با روش API MPMS 9.1 (هم‌ارز ASTM D1298) اندازه‌ گیری می‌شود، یا رده کیفی روغن موتور مثل API CK-4 که پشت آن چند آزمون آزمایشگاهی مشخص قرار دارد.

در ادامه انواع استاندارد API، جدول و لیست کدهای پرکاربرد، تفاوت API و ASTM و نکات عملی اجرای این آزمون‌ها را از نگاه سازنده تجهیزات آزمایشگاه نفت بررسی می‌کنیم.

استاندارد API چیست؟

استاندارد API سندی است که موسسه نفت آمریکا برای طراحی، ساخت، بازرسی، ایمنی و اندازه‌ گیری در صنعت نفت و گاز منتشر می‌کند. این استانداردها را می‌توان در سه حوزه اصلی دسته‌بندی کرد:

• تجهیزات و متریال (لوله، مخزن، شیر، پمپ؛ مثل API 5L و API 650)
• عملیات، بازرسی و ایمنی (مثل API 570 و API 653)
• اندازه‌گیری و کیفیت (مجموعه MPMS و رده‌ بندی روغن موتور)

API علاوه بر انتشار روش و مشخصات فنی، برای شرکت‌های سازنده برنامه گواهی (مونوگرام) هم دارد که نشان می‌دهد تولید آن شرکت مطابق استاندارد مربوطه است.

تعداد استانداردهای فعال API به‌ مرور تغییر می‌کند؛ بنابراین برای اطلاع از تعداد دقیق آن‌ها باید به وب‌ سایت رسمی API مراجعه کرد. اما آن چه اهمیت بیشتری دارد، کاربرد گسترده این استانداردها در صنعت نفت ایران است. استانداردهای API در زمینه‌هایی مانند خرید تجهیزات پالایشگاهی، تایید کیفیت محموله‌های نفت خام، بازرسی تجهیزات و تهیه گزارش‌های آزمایشگاهی، از مراجع معتبر و رایج به شمار می‌روند.

استاندارد API مخفف چیست؟

API مخفف American Petroleum Institute یعنی موسسه نفت آمریکا است؛ پس اگر می‌پرسید «API نفت مخفف چیست؟»، پاسخ همین نام است. در این صنعت، کلمه API معمولا به سه معنای رایج به کار می‌رود:

موسسه نفت آمریکا در سال ۱۹۱۹ تاسیس شد. اداره ملی استانداردهای آمریکا در سال ۱۹۱۶ مقیاس بومه را برای مایعات سبک‌تر از آب پذیرفت و موسسه نفت آمریکا حدود سال ۱۹۲۱ مقیاس مخصوص خود، یعنی درجه API، را برای نفت تعریف کرد. ما در این مقاله وارد جزئیات تاریخی و سازمانی موسسه نمی‌شویم. آن چه برای کارشناس آزمایشگاه و خریدار تجهیزات اهمیت دارد، کاربرد عملی این استانداردها است.

انواع استاندارد API بر اساس نوع سند

یکی از سردرگمی‌های رایج در خواندن مدارک فنی، تشخیص ندادن تفاوت انواع سند API است. برخلاف بسیاری از منابع که فقط Std، RP و Spec را توضیح می‌دهند، در ادامه یک دسته را هم اضافه کرده‌ایم که در عمل بیشترین کاربرد را در آزمایشگاه دارد:

هیچ‌ یک از این اسناد به‌ خودی‌ خود قانون نیستند. الزام‌ آور بودن آن‌ها از قرارداد، مشخصات پروژه یا مقرراتی می‌آید که به سند ارجاع داده است. یعنی حتی یک RP هم اگر در قرارداد ذکر شود، الزام‌آور می‌شود.

زمانی که در قرارداد یا گزارش آزمون کد API نوشته می‌شود، شماره ویرایش (Edition) و سال هم باید ذکر شود. در تجربه ما، اختلاف ویرایش یکی از دلایل رایج اختلاف نتیجه بین دو آزمایشگاه و حتی رد شدن گزارش در ممیزی است. به همین دلیل توصیه می‌شود عنوان دقیق و آخرین ویرایش هر کد را حتما از api.org استعلام کنید.

استاندارد API نفت در آزمایشگاه

سوال واقعی کارشناس QC این است که وقتی در قرارداد یا گزارش به API اشاره می‌شود، دقیقا چه عددی باید اندازه بگیرم و برای این کار باید از چه دستگاهی استفاده شود؟

درجه API (API Gravity) چیست و چطور محاسبه می‌شود؟

درجه API مقیاسی است که چگالی نسبی نفت و فرآورده‌های نفتی را نسبت به آب در دمای مرجع نشان می‌دهد. فرمول محاسبه آن به شکل زیر است:

API gravity = (141.5 ÷ SG at 60/60 °F) − 131.5

در این فرمول SG همان چگالی نسبی نمونه در دمای ۶۰ درجه فارنهایت است. برای مثال، نمونه‌ای با چگالی نسبی 0.850 درجه API حدود 35 خواهد داشت (141.5 ÷ 0.850 − 131.5 ≈ 35.0) که طبق جدول زیر نفت سبک محسوب می‌شود. رابطه بین چگالی و درجه API معکوس است. یعنی هر چه چگالی کمتر باشد، درجه API بالاتر و نفت سبک‌تر است. عدد 10 هم مرز شناور ماندن روی آب است: چگالی نسبی آب در این دمای مرجع برابر 1 است و درجه API آن دقیقا 10 می‌شود. مایعی با درجه API بالاتر از 10 روی آب شناور می‌ماند و پایین‌تر از 10 در آب فرو می‌رود.

درجه API به صورت مستقیم روی قیمت‌ گذاری و انتخاب نفت خام برای پالایشگاه اثر می‌گذارد. نفت سبک‌تر معمولا برش‌های سبک‌تر و باارزش‌تر بیشتری تولید می‌کند (البته ترکیب نفت و میزان گوگرد آن هم در ارزش نهایی نقش دارند).

مرز این دسته‌ها در منابع و سازمان‌های مختلف اندکی تفاوت دارد؛ جدول بالا رایج‌ترین طبقه‌بندی است.

API MPMS 9.1 و ASTM D1298: اندازه‌گیری دانسیته و درجه API با هیدرومتر

نکته‌ای که در عمل باعث سردرگمی بسیاری از کارشناسان می‌شود این است که API MPMS 9.1 و ASTM D1298 یک روش مشترک هستند، یعنی لازم نیست آن‌ها را دو آزمون جداگانه در نظر بگیرید. در کنار این دو، ASTM D287 نسخه‌ای مخصوص گزارش مستقیم درجه API است. در هر سه روش، خواندن هیدرومتر در دمای واقعی آزمون یک عدد خام است که پس از اصلاح‌های لازم (مثل اصلاح منیسک در نمونه‌های کدر) باید با جداول API MPMS 11.1 به دمای مرجع (°60F یا °15C) اصلاح شود.

اگر به‌جای هیدرومتر از دانسیته‌ سنج دیجیتال استفاده می‌کنید، روش مربوط به آن ASTM D4052 است. جزئیات این روش و مقایسه‌اش با هیدرومتری D1298 را در مقاله استاندارد ASTM D4052 بخوانید.

حمام دانسیته فرآورده‌های نفتی نیک ابزار آزما برای اجرای ASTM D1298 ساخته شده است:

به موارد زیر توجه داشته باشید:

• نمونه و استوانه قبل از خواندن باید به تعادل دمایی برسند. دمای نمونه قبل و بعد از خواندن ثبت شود و اگر در حین آزمون به‌ طور محسوس تغییر کرد، خواندن تکرار شود. طبق متن D1298، دمای محیط پیرامون نمونه نباید در طول آزمون بیش از ۲ درجه سانتی‌گراد تغییر کند و اگر نمونه بیش از ۲ درجه با دمای محیط اختلاف دارد، آزمون در حمام دما ثابت انجام می‌شود.
• هیدرومتر با محدوده مناسب انتخاب شود و ساقه آن تمیز باشد. یک لکه روغن روی ساقه، قرائت را جابه‌جا می‌کند.
• برای نمونه‌های تیره و روغن‌های سنگین، اصلاح منیسک لازم است.
• نمونه‌های لزج و پارافینی باید در دمای بالاتر آزموده شوند، البته نه آن‌ قدر بالا که اجزای سبک نمونه تبخیر شوند. اینجا است که محدوده دمای حمام اهمیت پیدا می‌کند.
• سه جایگاه هم‌زمان یعنی می‌توان تکرار آزمون یا سه نمونه از سه مخزن را به صورت هم‌زمان انجام داد و زمان آزمایشگاه را کاهش داد.
• عدد ۰.۰۱ ± که در مشخصات حمام ذکر می‌شود، به دمای حمام مربوط است و نباید آن را به‌عنوان دقت نهایی نتیجه درجه API معرفی کرد، زیرا دقت کلی به عوامل دیگری مثل کیفیت هیدرومتر، دقت دماسنج و اجرای درست روش هم بستگی دارد.

اگر در آزمایشگاه خود هنوز با روش دستی و تجهیزات ناپایدار دما، درجه API را اندازه می‌گیرید و اختلاف نتیجه با آزمایشگاه مرجع دارید، حمام دانسیته نیک ابزار آزما را که برای اجرای ASTM D1298 و API MPMS 9.1 طراحی شده، مشاهده و بررسی کنید یا با کارشناسان ما مشورت نمایید.

نمونه‌های فرار و نقش فشار بخار رید (RVP)

روش هیدرومتری که در بالا توضیح داده شد، برای نمونه‌هایی با فشار بخار رید محدود کاربرد دارد (طبق دامنه ASTM D1298، حداکثر حدود ۱۰۱ کیلوپاسکال). برای بنزین و میعانات فرار، نمونه باید سرد و در ظرف بسته نگه داشته شود و فشار بخار رید آن با ASTM D323 بررسی شود تا مطمئن شوید در دامنه روش قرار دارد؛ در غیر این صورت تبخیر حین آزمون، عدد دانسیته را جابه‌جا می‌کند. دستگاه فشار بخار رید (RVP) نیک ابزار آزما مطابق ASTM D323 و با کنترل دمای PID ساخته شده است.

رده‌بندی API روغن موتور و آزمون‌های آن

رده‌بندی API روغن موتور منطقی دو حرفی دارد:

حرف دوم نشان‌ دهنده نسل یا سطح کیفیت است و معمولا هر چه در الفبا جلوتر باشد، رده جدیدتر است. این رده کاملا با درجه‌ی SAE که ویسکوزیته روغن را نشان می‌دهد (و روی همان برچسب کنار API چاپ می‌شود) متفاوت است. یکی کیفیت عملکرد و دیگری ویسکوزیته را بیان می‌کند.

سند API 1509 سامانه الیسنس و گواهی روغن موتور (EOLCS) است. رده‌های API با مجموعه‌ای از آزمون‌های موتوری و آزمایشگاهی تعریف می‌شوند و مشخصات عملکرد رده‌های فعال در ASTM D4485 هم آمده است. از جمله آزمون‌های آزمایشگاهی که بسته به رده به کار می‌روند می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• آزمون خوردگی CBT طبق ASTM D5968 (در دمای ۱۲۱ درجه سانتی‌گراد)
• آزمون خوردگی در دمای بالا HTCBT طبق ASTM D6594 (در دمای ۱۳۵ درجه سانتی‌گراد)
• آزمون پایداری برشی (Shear Stability) برای روغن‌های پلیمردار، با انژکتور دیزل، طبق ASTM D6278 و D7109

به گفته API، رده CK-4 که جایگزین API CJ-4 شد، برای مقاومت بیشتر در برابر اکسیداسیون، افت ویسکوزیته ناشی از برش و هوازدگی (aeration) روغن طراحی شده است.

دستگاه تست خوردگی روغن موتور دیزلی نیک ابزار آزما، آزمون‌های CBT و HTCBT را مطابق ASTM D5968 و ASTM D6594 در دماهای ۱۲۱ و ۱۳۵ درجه سانتی‌گراد اجرا می‌کند:

بلوک حرارتی آلومینیومی، پایداری دمای ۰.۱ ± درجه، ظرفیت چهار نمونه هم‌زمان و پشتیبانی از نمونه‌های فلزی مس، سرب، قلع و برنز فسفردار از مهم‌ترین ویژگی‌های این دستگاه است.

دستگاه تست پایداری برشی (SSI) نیک ابزار آزما برای آزمون برش با انژکتور دیزل (ASTM D6278 و D7109) ساخته شده است. با پمپ انژکتور و نازل بوش (BOSCH PE 2A و DN 8 S2)، دور ۹۲۵±۲۵ rpm و چیلر با کنترل دمای ۱۰ تا ۳۵ درجه (±۰.۱). این دستگاه‌ها «رده API» صادر نمی‌کنند، زیرا آزمون‌هایی را اجرا می‌کنند که در فرایند ارزیابی رده API به کار می‌روند؛ صدور رده و استفاده از نشان API فقط از مسیر رسمی الیسنس API (API 1509) انجام می‌شود.

اگر تولید کننده روغن موتور دیزلی هستید، اجرای CBT و HTCBT در آزمایشگاه خودتان برای کنترل کیفیت هر بچ و پیدا کردن سریع انحراف فرمولاسیون کاربردی است و لازم نیست برای هر بچ نمونه را به آزمایشگاه خارجی بفرستید. فقط توجه کنید که این آزمون‌ها بخشی از آزمون‌های لازم برای یک رده API هستند. ادعای رده API روی برچسب محصول به الیسنس API و آزمون‌های کامل موتوری نیاز دارد. دستگاه تست خوردگی روغن موتور دیزلی (HTCBT/CBT) نیک ابزار آزما، آزمون‌های ASTM D5968 و ASTM D6594 را با چهار نمونه هم‌زمان در آزمایشگاه شما اجرا می‌کند.

لیست استاندارد API پرکاربرد (جدول استاندارد API)

در جدول زیر، ابتدا استانداردهای مرتبط با اندازه‌گیری و آزمایشگاه آورده شده (که با تجهیزات ما مرتبط است) و سپس استانداردهای تجهیزات و متریال صنعت نفت و گاز اشاره شده است:

گروه اول: اندازه‌گیری و آزمایشگاه

گروه دوم: تجهیزات و متریال صنعت نفت و گاز

عنوان دقیق و آخرین ویرایش هر کد را پیش از استفاده در مدارک رسمی، از api.org استعلام بگیرید. جزئیات این استانداردها در طول زمان بازنگری می‌شوند. کدهای ASTM که در بخش بعد کنار این کدها می‌بینید (مثل D86 و D93) از سری D هستند. فهرست آزمون‌های پرکاربرد این سری را در مقاله استاندارد ASTM سری D ببینید.

استاندارد API و ASTM: تفاوت، همپوشانی و استانداردهای مشترک

API بیشتر روی تجهیزات، عملیات و اندازه‌ گیری صنعت نفت تمرکز دارد، در حالی که ASTM روی روش‌های آزمون مواد و فرآورده‌ها متمرکز است. چند روش به‌ صورت مشترک منتشر شده‌اند و در گزارش آزمون می‌توان هر دو کد را آورد. اگر با خود ASTM آشنا نیستید، مقاله استاندارد ASTM مخفف و کدهای پرکاربرد آن را توضیح می‌دهد و در مقاله انواع استاندارد ASTM می‌توانید دسته‌بندی اسناد ASTM (روش آزمون، مشخصات، راهنما و…) را ببینید.

برای درک بهتر این که چه زمانی استاندارد API کنار استاندارد ASTM در آزمایشگاه به کار می‌رود، جدول زیر را ببینید؛ ردیف‌های مربوط به دستگاه‌های نیک ابزار آزما بالای جدول قرار گرفته‌اند:

هر ادعای هم‌ارزی بین API و ASTM را از منبع رسمی تایید کنید. برای نمونه، D86 یک روش ASTM است و ادعایی مثل «API معادل ASTM D86 است» را تا زمانی که سند رسمی آن را تأیید نکرده، نپذیرید.

چطور بفهمیم ادعای «مطابق استاندارد API» معتبر است؟

باید توجه داشت که طراحی و ساخت تجهیزات مطابق با استانداردهای API، با داشتن مجوز رسمی یا نشان تأیید (مونوگرام) API تفاوت دارد. رعایت الزامات یک استاندارد لزوما به این معنا نیست که سازنده تجهیزات، مجوز رسمی استفاده از نشان API را دریافت کرده است.

پیش از پذیرفتن چنین ادعایی روی کاتالوگ یک محصول، گواهی را در فهرست رسمی API بررسی کنید.

در نیک ابزار آزما، ادعایی مبنی بر داشتن مجوز رسمی یا مونوگرام API برای دستگاه‌ها مطرح نمی‌کنیم. تمرکز ما بر طراحی و ساخت تجهیزاتی است که امکان اجرای دقیق روش‌های آزمون مطابق با استانداردهای API MPMS و ASTM را فراهم کنند. رعایت الزامات این استانداردها، در کنار کالیبراسیون صحیح دستگاه و اجرای درست آزمون، نقش مهمی در دستیابی به نتایج دقیق، معتبر و قابل‌استناد در آزمایشگاه دارد.

جمع‌بندی

استانداردهای API طیف گسترده‌ای از تجهیزات، فرآیندها و روش‌های اندازه‌گیری در صنعت نفت را پوشش می‌دهند. برای کارشناسان آزمایشگاه، مهم است که بدانند هر استاندارد به چه آزمونی مربوط می‌شود و برای اجرای آن به چه دستگاهی نیاز دارند. همچنین باید تفاوت میان استانداردهای API و ASTM را بشناسند و هنگام ثبت نتایج، شماره و سال ویرایش استاندارد را به‌درستی درج کنند. انتخاب دستگاه مناسب، کالیبراسیون صحیح و رعایت دقیق روش آزمون نیز نقش مهمی در دستیابی به نتایج معتبر و قابل‌استناد دارد.

نیک ابزار آزما به‌عنوان یک شرکت دانش‌بنیان، با تجربه تجهیز آزمایشگاه‌های پالایشگاهی و شرکت‌های نفتی، در زمینه طراحی و تولید تجهیزات آزمایشگاهی مطابق با روش‌های آزمون API و ASTM فعالیت می‌کند. اگر برای آزمایشگاه خود به تجهیزات مناسب نیاز دارید، می‌توانید با کارشناسان نیک ابزار آزما تماس بگیرید تا متناسب با نوع فرآورده، استاندارد موردنظر و بودجه آزمایشگاه، شما را در انتخاب دستگاه راهنمایی کنند.

سوالات متداول درباره استاندارد API

استاندارد API مخفف چیست؟

API مخفف American Petroleum Institute یعنی مؤسسه نفت آمریکا است؛ سازمانی که استانداردهای مربوط به تجهیزات، عملیات و اندازه‌گیری در صنعت نفت و گاز را منتشر می‌کند.

درجه API نفت چطور محاسبه می‌شود؟

درجه API از فرمول (۱۴۱.۵ ÷ چگالی نسبی در دمای ۶۰ درجه فارنهایت) منهای ۱۳۱.۵ به دست می‌آید. هرچه این عدد بالاتر باشد، نفت سبک‌تر است؛ اندازه‌گیری آن معمولاً با هیدرومتر طبق ASTM D1298 یا API MPMS 9.1 انجام می‌شود.

تفاوت استاندارد API و ASTM چیست؟

API عمدتاً روی تجهیزات، عملیات و اندازه‌گیری کمیت نفت تمرکز دارد، در حالی‌ که ASTM روش‌های آزمون کیفیت مواد و فرآورده‌ها را مشخص می‌کند. برخی روش‌ها مانند دانسیته، به‌صورت مشترک بین هر دو سازمان تعریف شده‌اند.

آیا ASTM D1298 همان API MPMS 9.1 است؟

بله، این دو یک روش مشترک برای اندازه‌گیری دانسیته و درجه API با هیدرومتر هستند و در عمل می‌توان هر دو کد را در گزارش آزمون ذکر کرد.

API روی روغن موتور یعنی چه؟

رده API روی برچسب روغن موتور (مثل API SP یا API CK-4) نشان‌دهنده سطح کیفیت عملکرد روغن است که با مجموعه‌ای از آزمون‌های موتوری و آزمایشگاهی ارزیابی می‌شود و از طریق الیسنس API اعطا می‌شود. این رده با درجه ویسکوزیته SAE تفاوت دارد.

تفاوت RP، Std و Spec در استاندارد API چیست؟

Std الزامات طراحی یا بازرسی را بیان می‌کند، Spec مشخصات فنی محصول یا متریال را مشخص می‌کند و RP یک رویه توصیه‌شده است. هیچ‌کدام به‌خودی‌خود قانون نیستند و فقط وقتی الزام‌آور می‌شوند که قرارداد یا مقررات به آن‌ها ارجاع دهد.