GB/T 13377-2010 原油和液体或固体石油产品 密度或相对密度的测定 毛细管塞比重瓶和带刻度双毛细管比重瓶法

适用范围

本标准规定了液体状态下的原油和石油产品的密度和相对密度的测定方法。 1.2 毛细管塞比重瓶法适用于测定固体和煤焦油产品，包括道路沥青、木馏油和焦油沥青或是与石油产品的混合物；不适用于测定按照 GB/T 8017 测得雷德蒸气压超过 50 kPa（0.5 bar）或初馏点低于 40 °C 的高挥发性液体的密度和相对密度。 1.3 带刻度双毛细管比重瓶法适用于除高黏性产品以外的所有产品的密度和相对密度的精确测定，并特别适用于样品量很少的试验。该方法只限于测定按 GB/T 8017 测得雷德蒸气压不超过 130 kPa（1.3 bar）及在试验温度下运动粘度低于 50 mm²/s 的液体。 前言所述修改：删除了 15 °C 和 60 °F 相关内容（见第1章、第2章、第5章、第6章、第7章和第10章），因我国标准温度为 20 °C。

方法原理

毛细管塞比重瓶法：通过比较相同体积的试样和水的质量来确定密度。把比重瓶充满液体至溢流，使其在试验温度下的水浴中达到平衡可确保等体积。计算（第10章）中包括对玻璃热膨胀和空气浮力的修正。 4.2 带刻度双毛细管比重瓶：用水标定比重瓶的刻度臂，按比重瓶内水在空气中的表观质量与刻度值作图。将液体试样吸入干燥的比重瓶中，在试验温度达到平衡后，记录液面刻度数并称出比重瓶的重量。从图表中读出等体积水在空气中的表观质量，计算试样的密度和相对密度，同时按 4.1 进行相应的修正。

主要仪器

毛细管塞比重瓶：图1显示出三种型号的比重瓶（常用规格见 8.1.1）。 5.1.1 比重瓶应符合 ISO 3507 的相关要求。图1a）中的防护帽（磨口帽）型推荐用于除黏稠或固体产品外的所有试样，通常适用于挥发性产品。磨口帽或防护帽有效地减少了膨胀和挥发的损失，这种比重瓶可用于测定温度低于实验室室温的情况。 5.1.2 图1b）所示比重瓶，称为盖-卢塞克型，适用于除高黏度外的非挥发性液体。 5.1.3 图1c）所示的广口比重瓶，适用于较黏稠液体或固体。 5.1.4 图1中b）和c）型比重瓶没有“防护帽”或膨胀室。这两种比重瓶均不适用于测定温度远低于实验室温度的情况，因为称重时样品通过毛细管的膨胀可造成试样损失。 5.2 带刻度双毛细管比重瓶：容量 1 mL~10 mL，符合图2给出的尺寸，其规格尺寸在表1中给出。由硼硅玻璃或钠钙玻璃制造，制造后经退火，总质量不超过 30 g。只要符合 ISO 3507 中里普金比重瓶要求的任何比重瓶都可使用。 表1 带刻度毛细管比重瓶的规格尺寸： 标称容量/mL：1、2、5、10 实际容量与标称容量的最大差值/mL：±0.2、±0.3、±0.5、±1 最大质量/g：30 总高度（A）/mm：175±5 刻度以上最小高度（B）/mm：40 从球到刻度的最小高度（C）/mm：5 垂直两臂中心线之间的距离（D）/mm：28±2 管子外径（F）/mm：6 管子内径（G）/mm：1±0.1 从球底到零刻度线的长度（H）/mm：40 球的外径/mm：标称1、2、5、10mL分别对应11、14、20、25mm 5.3 恒温水浴：深度大于比重瓶的高度，水浴温度能保持在所要求温度的 0.05 °C 以内。 5.4 水浴温度计：符合 GB/T 514 中 GB-65、GB-66、GB-67 的规格。其他具有合适量程，精度相等或更高的全浸式温度计也可使用。 5.5 比重瓶支架（可选的）：支撑比重瓶垂直位于恒温水浴中合适的位置，由合适的在水浴中不被腐蚀的金属制成。图3所示的支架设计适用于带刻度双毛细管比重瓶。在水浴中可以有几个比重瓶支架。使用抗腐蚀的长方形金属条制成，长度足以横跨浴边。条上钻有一系列的孔，孔的直径适于 6.5 mm 比重架柱穿过。孔与孔的间距约为 45 mm。各个柱用六角螺帽、蝶形螺帽和垫片固定在条上的孔中。 5.6 天平：称重精确至 0.1 mg。 图3 支架设计尺寸（原文给出）：15、14.3、56、50；焊接；弹簧夹 0.32 mm；金属薄片（黄铜）；蝶型螺帽；垫片；六角螺帽；金属薄片盘（黄铜），薄片厚 0.315 mm；3个孔，∅3 mm。

试剂与标准物质

蒸馏水：新煮沸并冷却（用于比重瓶校准与试验，见 7.2.1、7.3.1、8.2.4）。 挥发性溶剂：一种溶于水的挥发性溶剂（例如丙酮），用于清洗后干燥（见第6章）。 轻质石油醚：40 °C/60 °C 轻质石油醚，用于每次测定之间清洗比重瓶，然后真空干燥（见第6章）。 表面活性洗涤液：用于彻底清洗比重瓶和塞子（见第6章）。 铬酸洗液：如表面活性洗涤液不能清洗干净，可用铬酸洗液（见第6章注、警告）。 注：原文未给出上述试剂的纯度等级、具体配制方法。

关键条件

标准参比温度：我国使用的标准参比温度为 20 °C（GB/T 17291）（见 10.2.1）。 校准温度：比重瓶可以在方便的温度下校准，该温度可以是参比温度或者是试验温度（见 10.2.2）。 试验温度：当测定密度用于控制产品品质时，试验温度通常选用所需的参比温度（如 20 °C）；当测定密度用于计算产品数量，包括产品在空气中表观质量或质量时，应该在该产品计量温度的 3 °C 以内测定密度。然而对于高挥发性试样，当雷德蒸气压超过毛细管塞比重瓶 10 kPa、双毛细管比重瓶 50 kPa 的数值时，为减少轻组分的损失，应当在 20 °C 或 20 °C 以下进行密度测定（见 10.2.3）。 恒温水浴控温：所要求温度的 0.05 °C 以内（见 5.3）。 称重温度范围：为了确保高精度，应在不超过 5 °C 的温度范围内进行称重，以限制空气密度的变化（见 7.1）。 毛细管塞比重瓶水值测定：至少测定五次，其极差不应大于 0.5 mg，取算术平均值作为比重瓶的水值（见 7.2.6）。 带刻度双毛细管比重瓶标定：至少三对读数，一对位于刻度区顶端，一对位于刻度区底端；点偏离直线距离大于 2 个最小刻度且后续试验仍然如此，则应废弃该比重瓶（见 7.3.3）。 重新校准：建议新比重瓶应在一年后重新校准，随后根据变化大小来确定校准间隔（见 7.5）。

计算与结果

### 10.1 符号 t：任一参比温度，例如 20 °C； t₀：比重瓶充满水的校准温度，°C（见 10.2.2）； t₁：比重瓶充满液体的试验温度，°C（见 10.2.3）； m₀：空比重瓶在空气中的表观质量，g； mₑ：充满水的比重瓶在校准温度 t₀ 下的空气中的表观质量，g； m₁：充满液体的比重瓶在试验温度 t₁ 下的空气中的表观质量，g； mᵢ：盛有固体或半固体试样的比重瓶在空气中的表观质量，g； m₂：盛有试样和水的比重瓶在试验温度下空气中的表观质量，g； C：空气浮力修正值，kg/m³（见表2）（见 7.1 第3段）； ρₑ：在校准温度 t₀ 下的水密度，kg/m³（见表3）； α₁：硅硼玻璃的体积膨胀系数（见 10.3.2）； α₂：钠钙玻璃的体积膨胀系数（见 10.3.3）； ρₜ₁：试样在试验温度 t₁ 下的密度，kg/m³； ρₜ：试样在任一参比温度 t 下的密度，kg/m³； ρ₂₀：试样在参比温度 20 °C 下的密度，kg/m³； ρ'：用 20 °C 下校准的钠钙玻璃仪器测量试验温度为t₁的试样所得到的视密度，kg/m³，即通过 GB/T 1885 查取标准密度的未作玻璃膨胀修正的视密度； dₜ₁：试验温度为t₁的相对密度； d：参比温度为 t 的相对密度。 注：标准所示计算基于密度的单位为 kg/m³，如果希望使用密度的单位为 g/cm³，计算结果应除以 1000（见第12）。 ### 10.2 参比温度、校准温度和试验温度 10.2.1 在石油及其产品的国际贸易中，使用的标准参比温度为 15 °C（ISO 5024），然而在某些法制计量或其他特殊场合，可能要求使用其他参比温度。我国使用的标准参比温度为 20 °C（GB/T 17291）。 10.2.2 比重瓶可以在方便的温度下校准，该温度可以是参比温度或者是试验温度（见 7.1 第3段）。 10.2.3 当测定密度用于控制产品品质时，试验温度通常选用所需的参比温度（如 20 °C）；当测定密度用于计算产品数量，包括产品在空气中表观质量或质量时，应该在该产品计量温度的 3 °C 以内测定密度。然而对于高挥发性试样，当雷德蒸气压超过毛细管塞比重瓶 10 kPa、双毛细管比重瓶 50 kPa 的数值时，为减少轻组分的损失，应当在 20 °C 或 20 °C 以下进行密度测定。 ### 10.3 比重瓶热膨胀的修正 10.3.1 一般规则：当试验温度不同于比重瓶的校准温度 t₀ 时，由测量数据计算密度或相对密度时，应包括制造比重瓶所用玻璃的体积膨胀修正。如果计算基于 GB/T 1885 的标准密度表或相对密度修正表，则可能也需要进行一项类似的修正（见 10.3.4）。 10.3.2 硅硼玻璃比重瓶： 10.3.2.1 已知硅硼玻璃体膨胀系数按玻璃的来源分为三个主要系列，对应的膨胀系数分别为 10×10⁻⁶ °C⁻¹、14×10⁻⁶ °C⁻¹ 和 19×10⁻⁶ °C⁻¹。注：硅硼玻璃比重瓶的体积膨胀系数通常为 10×10⁻⁶ °C⁻¹。 10.3.2.2 当硅硼玻璃比重瓶用于最高精度的测量时，应确保试验温度t₁等于校准温度t₀，或使用已知体积膨胀系数的比重瓶。当上述条件达不到，而且可以接受较低精度时，推荐用 10×10⁻⁶ °C⁻¹。 10.3.3 钠钙玻璃比重瓶：对于钠钙玻璃比重瓶，体积膨胀系数可设定为（25±2）×10⁻⁶ °C⁻¹。 10.3.4 GB/T 1885 标准中的石油计量表： 10.3.4.1 在 GB/T 1885 中，石油计量表分为原油、产品和润滑油三部分，应使用与被测物质对应的石油计量表。 10.3.4.2 GB/T 1885 规定的石油计量表仅适用于石油和石油产品。 10.3.4.3 GB/T 1885 规定的标准密度表包括了所用玻璃仪器（钠钙玻璃）的膨胀修正，其修正系数可设定为（25±2）×10⁻⁶ °C⁻¹。 10.3.4.4 当使用硅硼玻璃比重瓶测得的结果去查表时，需要进行硅硼玻璃的体膨胀系数与表中包括的钠钙玻璃体膨胀系数差的修正。 10.3.4.5 当所用比重瓶为钠钙玻璃且校准温度 t₀ 等于石油计量表的参比温度时，不需要作任何修正。如果 t₀ 与编表的参比温度 t 不同时，就需要对比重瓶在 t₀ 到 t 的温度范围内的膨胀进行修正。 ### 10.4 液体密度的计算 10.4.1 任一温度 t₁ 的密度： 10.4.1.1 当 t₀=t₁ 时：ρₜ₁ = [(m₁-m₀)/(mₑ-m₀)]ρₑ + C …（1） 10.4.1.2 当 t₀≠t₁ 时：ρₜ₁ = {[(m₁-m₀)/(mₑ-m₀)]ρₑ + C}/[1−α′(t₀−t₁)] …（2） 其中 α' 为比重瓶对应的 α₁ 或 α₂。 10.4.2 参比温度 t 下的密度： 10.4.2.1 当 t₀=t₁=t 时：ρₜ = [(m₁-m₀)/(mₑ-m₀)]ρₑ + C …（3） 10.4.2.2 当t₁=t₀≠t，且t=20°C时，按 10.4.1 所述，在试验温度 t₁ 测得的密度是 t₁ 时的真密度，因此，在查 GB/T 1885 标准密度表前，所得密度应进行修正，以给出相当于钠钙玻璃仪器测量的视密度，其中钠钙玻璃仪器应是在参比温度 t 下校准的。在应用时通常不考虑比重瓶的材质，也就是用视密度ρ′和试验温度t₁在表中查得ρ₂₀。ρ' = {[(m₁-m₀)/(mₑ-m₀)]ρₑ + C}×[1+(25×10⁻⁶)(t−t₁)] …（4） 10.4.2.3 当t₀=t≠t₁，且t=20°C时。10.4.2.3.1 钠钙玻璃比重瓶：直接用视密度ρ′和试验温度t₁查标准密度表获得相应的ρ₂₀。ρ' = [(m₁-m₀)/(mₑ-m₀)]ρₑ + C …（5） 10.4.2.3.2 硅硼玻璃比重瓶：用经过比重瓶不同膨胀调整过的视密度ρ′和试验温度t₁查石油计量表，获得标准密度 ρ₂₀。ρ' = {[(m₁-m₀)/(mₑ-m₀)]ρₑ + C}×[1+(α₂−α₁)(t−t₁)] …（6）二次项是无意义的，可忽略不计。 10.4.2.4 当t₁≠t₀≠t时：按 10.4.1.2 测定的在温度 t₁ 时的密度是 t₁ 时的真密度，所得结果应先修正到在参比温度t校准过的钠钙玻璃仪器在试验温度t₁的视密度，才能用它查 GB/T 1885 的标准密度表。在应用时通常不考虑比重瓶的玻璃材质，即用视密度ρ′和试验温度t₁在GB/T1885中查得ρ₂₀。ρ' 的式子略去无意义的二次项可整理如下： 10.4.2.4.1 钠钙玻璃比重瓶：ρ' = {[(m₁-m₀)/(mₑ-m₀)]ρₑ + C}×[1+α₂(t−t₀)] …（7） 10.4.2.4.2 硅硼玻璃比重瓶：ρ' = {[(m₁-m₀)/(mₑ-m₀)]ρₑ + C}×[1+α₁t+α₂t₁−(α₁+α₂)t₀] …（8） 10.4.2.5 当t=t₁≠t₀时：用 10.4.1.2 中的式子。 10.4.3 计算的修约：根据密度使用的单位或是否测定相对密度，对小于 1000.00 或 1.00000 的数值，所有计算保留五位有效数字；对等于或大于 1000.00 或 1.00000 的数值，所有计算保留六位有效数字。 10.5 液体相对密度的计算： 10.5.1 按照定义，试样的相对密度可由 10.4.1 和 10.4.2 所得密度值除以 20 °C 具有相同单位的水密度值而得出（见 10.5.2 注）。 10.5.2 一律计算到五位小数。注：如果密度值是用 g/mL 来表示的，则表3中的数值要除以 1000。 10.6 固体或半固体的密度或相对密度：在采用 8.2 所述的试验步骤时，在 10.4 的计算要用下式：质量比[(mᵢ-m₀)/(mₑ-m₀-m₂+mᵢ)] …（9）代替质量比[(m₁-m₀)/(mₑ-m₀)] …（10）；这两式是代入10.4计算的质量比，不是直接得到密度的独立公式 GB/T 1885 规定的石油产品表的产品部分，不能用于焦油产品的密度或相对密度的修正。 ### 表2 空气浮力修正值（原文摘录） 修正值C与无量纲质量比(m₁−m₀)/(mₑ−m₀)对应，表中给出 0.60~0.99 等区间对应修正值 0.48~0.01 kg/m³（原文表2数值密集，〔原文不清〕存在缺项，具体逐行数值〔待核〕（〔原文不清〕））。 注1：表中的空气浮力修正值按温度为 15.56 °C，大气压为 101.325 kPa，密度为 1.222 kg/m³ 的标准空气计算，所适用的空气密度范围在 1.1 kg/m³~1.3 kg/m³ 之间。 注2：符号的定义见 10.1。 ### 表3 在各温度 °C（1990 国际实用温标）下，无空气水的密度（单位为千克每立方米） 原文表3给出 0 °C~40 °C 区间水密度值及空气修正值，〔原文不清〕数值存在大量噪声与缺项，具体逐格数值〔待核〕（〔原文不清〕）。示例：20 °C 对应 998.2057 kg/m³（原文 20 行数值，〔待核〕（〔原文不清〕））。

质量控制

### 11.1 毛细管塞比重瓶法 11.1.1 一般规则：在 11.1.2 到 11.1.4 中给出的本方法的精密度基于对常规合格试验的评估，不是由实验室之间的试验结果统计分析得出的。按下述规定来判断试验结果的可靠性（95% 置信水平）。 11.1.2 重复性：同一操作者用同一仪器，对同一样品进行测定，所得连续测定结果之差不应超过下述数值：密度 0.6 kg/m³ 和 0.0006 g/mL 或相对密度 0.0006。 11.1.3 再现性：不同操作者在不同实验室对同一样品进行测定，两个独立结果之差不应超过下述数值：密度 0.6 kg/m³ 和 0.0006 g/mL 或相对密度 0.0006。 11.1.4 挥发性和很黏稠物质：对于沥青以外的挥发性或很黏稠的物质或固体（见 8.2），还没能给出精密度数据。 注：通过对按照德国国家标准（目前还没有等效的沥青取样的国际标准）取得的沥青样品进行测试，已经获得用比重瓶测量沥青的精密度数据。按照 11.1.2 和 11.1.3 的定义，其重复性和再现性分列如下：重复性：密度 3 kg/m³ 和 0.003 g/mL 或相对密度 0.003；再现性：密度 5 kg/m³ 和 0.005 g/mL 或相对密度 0.005。 ### 11.2 带刻度双毛细管比重瓶法 11.2.1 一般规则：在 11.2.2 和 11.2.3 中给出了本方法的精密度，是使用 5 mL 的比重瓶，通过实验室相互之间试验结果的统计分析得出的。本方法不限于 777.0 kg/m³~892.0 kg/m³ 和 0.777 g/mL~0.892 g/mL 的密度范围，但超出此范围外的精密度数据还没有获得。如果使用较大的比重瓶，则所得结果的精密度应该等于或好于 11.2.2 和 11.2.3 所给出的数值。按下述规定来判断试验结果的可靠性（95% 置信水平）。 11.2.2 重复性：同一操作者用同一仪器按照正确的试验方法，对同一样品进行测定，所得连续测定结果之差不应超过表4数值。 表4 重复性：密度范围 777.0 kg/m³~892.0 kg/m³（0.7770 g/mL~0.8920 g/mL）；密度重复性 0.7 kg/m³（0.0007 g/mL）；相对密度重复性 0.0007。 11.2.3 再现性：不同操作者在不同实验室按照正确的试验方法，对同一样品进行测定，所得两个独立结果之差不应超过表5数值。 表5 再现性：密度范围 777.0 kg/m³~892.0 kg/m³（0.7770 g/mL~0.8920 g/mL）；密度再现性 1.0 kg/m³（0.0010 g/mL）；相对密度再现性 0.0010。

温度符号、精密度与报告学习边界

为保留本页既有符号体系，t₀、t₁、t分别对应原第10.1的t_c（校准）、t_t（试验）、t_r（参比）；mₑ、m₁、mᵢ分别对应原m_c（充水）、m_t（充液）、m₁（固体），m₀为空瓶、m₂为试样和水。上述m均为空气中的表观质量g，ρₑ为校准温度水密度kg/m³，C为空气浮力修正值kg/m³；α₁/α₂分别为硅硼/钠钙玻璃体膨胀系数。不要把温度下标或固体质量角色互换；式9/10仅替换质量比。

毛细管塞法第11.1的95%精密度基于常规合格试验评估，并非实验室间统计；其r/R均0.6kg/m³的原数值保留。沥青注所列3/5kg/m³与一般路线分开；沥青以外的挥发性、很黏稠物质或固体未给精密度。双毛细管法第11.2来自5mL瓶的实验室间统计，精密度只获777.0～892.0kg/m³范围数据，r0.7/R1.0kg/m³不能外推全部方法范围，更不是批次认定值不确定度。

第10.4.3中间计算按原阈值保留五或六位有效数字，10.5.2相对密度计算到五位小数；第12最终报告密度精确0.1kg/m³或0.0001g/mL，相对密度精确0.0001。报告还需区分密度/相对密度及各温度、测定方法和标准名称；由石油计量表换算时注明参比温度和表编号。水值至少五次/极差≤0.5mg与双毛细管至少三对标定点不同；本版未给统一每日QC频次，不编固定次数。方法水浴和装样0～5°C不是商品储存条件。

引用文件

GB/T 514 石油产品试验用玻璃液体温度计技术条件 GB/T 1885 石油计量表（GB/T 1885—1998，eqv ISO 91-2:1991） GB/T 8017 石油产品蒸气压测定法（雷德法） GB/T 17291 石油液体和气体计量的标准参比条件（GB/T 17291—1998，neq ISO 5024:1976） ISO 3507:1999 实验室玻璃器皿 比重瓶 ISO 5024:1999 石油液体和液化石油气 测量 标准参照条件 本版规范性引用文件按原第2章列示；采用关系仅记该版原文，不推当前等效或具体商品适用。