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润滑油氧化安定性(Oxidation Stability)

一、基本概念

  润滑油的抗氧化安定性是指:润滑油在一定的外界条件下,抵抗氧化作用的能力。所有的润滑油在使用过程中都会发生氧化作用,逐渐生成一些醛、酮、酸类和胶质、沥青质等物质,氧化安定性则是抑制上述不利于油品使用的物质生成的性能。一些使用寿命较长的工业润滑油都有此项指标要求,因而成为这些种类油品要求的一个特殊性能。

二、监测的意义

  1. 新油性能评估;
  2. 在用油剩余寿命评估;
  3. 油品变质,产生酸性物质,导致机件腐蚀,锈蚀;
  4. 产生漆膜和油泥,对汽轮机和液压系统的破坏,造成伺服阀,推进阀的失效、积碳对内燃机系统的破坏;
  5. 堵塞滤芯。

三、分析方法

  测定油品氧化安定性的方法很多,根据用途可分为三类:

(一)、研发台架实验:

  主要用于产品的研究、开发、质量控制等用途的台架试验,例如:SH/T 0719《润滑油氧化诱导期测定法 PDSC》,等效采用ASTM D6186

(二)、产品性能评价实验

  用于新油品性能评估分级,例如:

  1. GB/T 12581《润滑油氧化安定性测定法 TOST》,特别是易被水污染的润滑剂的氧化安定性,等效采用ASTM D943-20
  2. ASTM D7873《120℃不含水的加抑制剂涡轮油的氧化稳定性和不溶形成 Dry TOST》。
  3. SH/T 0450《合成油氧化腐蚀测定法》;
  4. SH/T 0123《极压润滑油氧化性能测》等效采用ASTM D2893测定润滑油的氧化稳定性。
  5. SH/T0196《润滑油抗氧化安定性测定法》等效采用苏联国家标准TOC1981-52。
  6. SH/T 0832《润滑油热表面氧化的测定 压力差示扫描量热法》修改采用欧洲协调委员会标准CEC L-85-T-99《润滑油热表面氧化测定法 压力差示扫描量热法》。

(三)、在用油剩余寿命评估:

  • (1)SH/T 0193《润滑油氧化安定性的测定-旋转氧弹法 RPVOT BVOT》,等效采用ASTM D2272-14a
  • (2)ASTM D6971《润滑油抗氧化剂含量测定-RULER》等。RULER:剩余使用寿命评估程序。通过测量润滑油中抗氧化剂的剩余浓度来定量地测定润滑油的剩余使用寿命。润滑油中抗氧化剂种类主要分为胺类和酚类。酚类抗氧化剂易挥发,先降解;胺类抗氧化剂耐高温,后降解,但易形成漆膜。
  • (3)SH/T 0931《在用石油基和烃基润滑油氧化状态监测 傅里叶变换红外光谱(FT-IR)趋势分析法》,修改采用ASTM D7414。润滑油与空气中的氧气 生反应时,会生大量的氧化产物,如醛、酮、酯和羧酸。这些产物都是含羰基的物质,通过FT-R测定1800cm-1~1670cm-1范围内羰基基团所引起的特征吸收,来衡量润滑油氧化程度。采用光谱峰高或峰面积表达润滑油氧化值。

  大部分实验基本原理相同:一定量的油品+空气(或氧气)+金属催化剂(铜)的存在下,在高温下氧化一定时间,然后测定油品的酸值、粘度变化及沉淀物的生成情况。
  下面以SH/T 0193《润滑油氧化安定性的测定-旋转氧弹法 RPVOT BVOT》为例介绍:
  方法概要:将试样、水和铜催化剂线圈放入一个带盖的玻璃盛样器内,置于装有压力表的氧弹中。氧弹充入620kPa压力的氧气,放入规定的恒温油浴中(汽轮机油150℃,矿物绝缘油140℃),使其以100r/min的速度与水平面成30°角轴向旋转。试验达到规定的压力降所需的时间(min)即为试样的氧化安定性。结构图如下:

旋转氧弹测定仪

四、评定标准

4.1 新油指标

  主要用于汽轮机油氧化性能判定,各类新油标准详见润滑油产品标准。  

4.2 运行维护指标/报警指标

  在用润滑油评价方法分为3类,一类是看抗氧剂的剩余含量,例如伏安法(RULER)、FT-IR(傅立叶红外光谱),一般要求抗氧剂含量不能低于新油的25%;二是看润滑油实际的抗氧能力,例如,旋转氧弹RPVOT,一般要求不小于新油的50%或一定的数值。不同油品/标准略有不同。 三是看氧化物生产的量,例如红外光谱。

4.3 换油指标

  不同油品换油指标存在较大差异,详细参考各类油品的换油标准

五、变化的原因

  润滑油与空气中的氧气 生反应时,会生大量的氧化产物,如醛、酮、酯和羧酸。导致酸值变化、粘度变化及沉淀物的生成。

六、治理措施

  • 检查油系统是否有淤渣或沉淀物形成的迹象。
  • 检查不溶物。
  • 添加抗氧剂或加换油

七、相关知识点

1、润滑油是如何氧化的,氧化方程式是什么?
2、润滑油氧化机理及危害。
3、润滑油为何要具备良好的氧化稳定性与热稳定性?

八、更多润滑油分析标准

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