设备润滑入门教程之分析项目

八、空气释放性(Air Release Properties)

8.1 基本概念

　　游离在润滑油里的空气有两种形式：滞留在油液内部的是气泡，漂在油面上的是泡沫。气泡浮到油面上，就成为泡沫。气泡上升到油面上所需的时间，我们称之为润滑油的空气释放性。对于浮在油面上的泡沫，泡沫破裂、消失所需的时间，我们称之为泡沫特性，或者抗泡性。

8.2 监测的意义

　　润滑油与设备（如轴承、联轴器、齿轮、泵和回油管）中的空气搅动可能会在油中产生细小气泡的分散。如果储液罐中的停留时间太短，气泡无法上升到油表面，则空气和油的混合物将在润滑油系统中循环。这可能导致无法保持油压（尤其是离心泵），轴承和齿轮中的油膜不完整，以及液压系统性能差或故障。夹带的空气会导致涡轮机和液压系统的控制出现气穴和灵敏性。

8.3 分析方法

　　SH/T 0308-92(2004)参照采用ASTM D3427《润滑油空气释放值测定法》编制。
　　将试样加热到25, 50或75℃，通过对试样吹入过量的压缩空气，使试样剧烈搅动，空气在试样中形成小气泡，即雾沫空气。停气后记录试样中雾沫空气体积减到0.2%的时间（用min表示）。

40℃时，粘度	温度选择
<9 mm2/s	25 ℃
9~90 mm2/s	50 ℃
>90mm2/s	75 ℃

8.4 评定标准（报警指标/换油指标）

　　汽轮机油的空气释放值一般在4-5min，较好的产品可达2~3min。一般要求不超过新油的２倍。
　　API 614《石油、石化和天然气工业润滑、轴封和控制油系统及辅助设备》对润滑油油箱大小的要求是多少？

8.5 变化的原因

• 污染。
• 加入了过量的消泡剂。
• 过多的防锈剂。

8.6 采取措施

• 观察系统并排查原因。纠正的原因。与其他分析结果比较考虑加换油。

8.7 相关知识点

　　混有空气(无论是大气泡还是微小的空气雾沫)的液压油在工作时会使系统的效果降低，润滑条件恶化。此外，还会造成驱动系统压力不足和传动反应迟缓。严重时会产生异常的噪声、气穴腐蚀、震动，甚至损伤设备，并使油品老化。液压油标准中有此项指标要求，是因为在液压系统中，如果溶于油品中的空气不能及时释放出来，将会影响液压传递的精确性和灵敏性，不能满足液压系统的使用要求。
　　更多请参见《润滑油中气泡如何产生的，有啥危害》一文。

九、泡沫特性/抗泡性(Foaming Characteristics)

9.1 基本概念

　　润滑油在使用过程中与混入空气接触，经循环产生气泡，我们通常把浮在油品表面的气泡称为泡沫，常用体积来表示。
　　润滑油的泡沫特性/抗泡性有2项，一是泡沫倾向性，二是泡沫稳定性。泡沫倾向性是产生泡沫的能力；泡沫稳定性是泡沫破裂/消失的能力。

9.2 监测的意义

　　在高速传动、大容量泵送和飞溅润滑等系统中，油的泡沫倾向可能是一个严重的问题。可引起润滑不足、汽蚀和润滑油溢出损失、可导致机械故障。

9.3 分析方法

　　GB/T 12579等效采用国际标准ISO 6247《润滑油泡沫特性测定法》编制。进口品牌润滑油一般采用ASTM D892泡沫特性测定法，三个方法基本一致。
　　 SH/T 0722《润滑油高温泡沫特性测定法》等效采用ASTM D6082。适用于测定传动液和发动机油在150℃时泡沫特性。

　　 润滑油泡沫特性测定法方法概要：试样在24℃时，用恒定流速的空气吹气5min，然后静止10min，分别记录试样中泡沫的体积。取第二份试样，在93.5℃下进行重复上述操作，记录第二组数据；第二份试样泡沫消失后，再在24℃下重复试验，记录第三组数据。

报告给出3组共计6个数字，各数字含义分别如下表。

报告	数据解读
前24℃：200/5	第一份试样在24℃时： 泡沫倾向性为200mL/泡沫稳定性为5mL
93℃：50/0	第二份试样在93℃时： 泡沫倾向性为50mL/泡沫稳定性为0mL
后24℃：210/5	第二份试样在24℃时： 泡沫倾向性为210mL/泡沫稳定性为5mL

9.4 评定标准（报警指标/换油指标）

　　超过以下限制：倾向性450毫升和稳定性10毫升；不同油品的标准略有不同。

9.5 变化的原因

• 污染。
• 消泡剂耗尽。
• 过多的防锈剂。

9.6 采取措施

• 高倾向性数据应通过油层目视检查进行确认。
• 纠正的原因。
• 与油供应商确认是否可采取排气、加换油、过滤、再生。

9.7 相关知识点

几个相关的概念比较：
　　《润滑油泡沫特性、水分离性、空气释放性的区别》 一文详细讲解了润滑油油抗泡性（泡沫倾向性/泡沫稳定性）、抗乳化（水分离性）、空气释放性概念的区别。

十、氧化安定性(Oxidation Stability)

10.1 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。

10.2 监测的意义

• 油品变质，产生酸性物质，导致机件腐蚀，锈蚀
• 润滑剂变成腐蚀液，大大缩短机件的寿命
• 粘度增加，导致油耗和阻力的增大，磨损加剧（摩擦热增加）
• 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
• 功率损失（15%以上）
• 大大缩短机件的寿命
• 堵塞滤清器

10.3 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^[CY]：

• 一是研发/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；
• 二是产品性能评价实验：新油品性能评估分级（美孚DTE Light、 DTE 732、 DTE 832都是美孚公司32号汽轮机油），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》。
• 三是在用油剩余寿命实验：
  • （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。
　　下面以常用的在用油性能检测实验 SH/T 0193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：

 

10. 4 评定标准（报警指标/换油指标）

　　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。 二是看氧化物生产的量，例如红外光谱。

10.5 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。

10.6 采取措施

• 增加检测频率
• 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

10.7 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？

十一、防锈性能/液相锈蚀(Rust-Preventing Characteristics)

11.1 基本概念

• 锈蚀：指金属表面与水分及空气中氧接触生成金属氧化物的现象。
• 缓蚀性：指润滑油品阻止与其相接触的全属表面被氧化的能力。

11.2 监测的意义

　　很多情况下，如汽轮机中，水分可能混入润滑油，从而使铁部件生锈。 液压油、循环油 等润滑油也存在这样的可能。所以抗氧防锈是润滑油的基本性能，它能对润滑系统中的过流部件能起到很好的保护。新设备或闲置设备也需要涂刷防锈油以保护其表面不被锈蚀。

11.3 分析方法

　　GB/T 11143《加抑制剂矿物油在水存在下防锈性能试验法》用于汽轮机油、液压油、循环油等其他油品及比水密度大的液体的防锈性能测试，它修改采用ASTM D665 ；ASTM D3603《汽轮机油在有水的情况下防锈特性的标准试验方法 水平圆盘法》用于新油性能评定。
　　GB/T 11143方法概要：将300mL试样和30mL蒸馏水或合成海水混合，把圆柱形的试验钢棒全部浸在其中，在60℃下进行搅拌。建议试验周期为24 h，也可根据合同双方的要求，确定适当的试验周期。试验周期结束后观察试验钢棒锈蚀的痕迹和锈蚀的程度。

• 无锈：实验钢棒上没有锈斑。
• 轻微锈蚀：限于锈点不超过6个，每个锈点直径不大于1mm。
• 中等锈蚀：锈蚀超过6个点，但小于试验钢棒表面积的5%。
• 严重锈蚀：锈蚀面积超过试验钢棒表面积的5%。

11.4 评定标准（报警指标/换油指标）

　　无论是润滑油产品标准还是使用过程中的评价标准都要求“无锈”。

11.5 变化的原因

• 添加剂消耗。
• 过度污染。

11.6 采取措施

• 更换油。
• 咨询油供应商是否可添加防锈剂。

11.7 相关知识点

　　很多情况下，如汽轮机中水分可能混入润滑油，从而使铁部件生锈。本试验能表明加入适量抑制剂的矿物油，有助于防止这种情况引起的锈蚀。
　　对于防锈油，其缓蚀性则用GB/T 2361《防锈油脂湿热试验法》和SH/T 0081《防锈油脂盐雾试验法》。

十二、不溶物(Insolubles)

12.1 基本概念

　　不溶物指标是指在用润滑油中不溶于正戊烷或甲苯溶剂的物质含量。不溶物的多少能反映在用润滑油的污染和劣化情况。不溶物按其溶剂溶解性分类为正戊烷不溶物和甲苯不溶物两类。
　　正戊浣不溶物主要指油中磨损金属颗粒、粉尘杂质、积炭等固体杂质；以及油品裂解、降解产生的树脂状物质。
　　甲苯不溶物则主要指油中的磨损金属颗粒、粉尘杂质和积炭等固体物质。

12.2 监测的意义

　　在用油正戊不溶物和甲苯不溶物的差值能反映油品裂化衰败的程度，润滑油与工艺介质的相溶情况。

12.3 分析方法

　　GB/T 8926-2012《在用的润滑油不溶物测定法》，修改采用ASTM D893。

　　方法概要：将一份有代表性的在用润滑油试样与正戊烷混合，离心分离后，倾倒出上层油溶液，用正戊烷洗涤沉淀物两次，干燥，再称重，得到正戊烷不溶物。
　　测甲苯不溶物时，把另一份试样与正戊烷混合，并离心分离；将沉淀物用正戊烷洗涤两次，用甲苯-乙醇溶液洗涤一次，再用甲苯洗涤一次，然后干燥不溶解物质，并称重，得到甲苯不溶物。

12.4 评定标准（报警指标/换油指标）

　　正戊烷不溶物：汽轮机油质量分数<0.1%，柴油机油<2%，汽油机油<1.5%。

12.5 变化的原因

• 设备磨损。
• 污染。
• 油或添加剂的降解。
• 油与工艺介质接触后反应。

12.6 采取措施

• 调查原因。
• 过滤油或离心油，或两者兼有。
• 考虑换油。

12.7 相关知识点

　　正戊烷不溶物、甲苯不溶物、机械杂质三者的关系。

• 不溶物是评价在用润滑油污染程度及衰败变质的一项质量指标。主要用于对在用润滑油的检测，以判断油品的污染变质情况。
• 对于柴油机油来说，不溶物是评定其质量变化的尤为重要的指标。
• 若同时测定正戊烷不溶物和甲苯不溶物，能有效检测油品高温氧化、裂解所形成树脂状物质的数量。而树脂状物质是油泥的重要组成部分，反映了油品的衰败程度。（讲浮环密封案例）
• 国外许多石油公司和柴油机供应商都用不溶物作为评价柴油机油质量衰败程度的重要指标。我国也有一些企业用该项指标来指导设备定质换油。

案例：浮环密封，润滑油与工艺介质接触导致润滑油过滤器压差异常上涨，切换密封气并对油品进行净化，延长机组运行至检修周期。

十三、碱值(Base Number)

13.1 基本概念

　　总碱值：中和1g试样中全部碱性组分所需要的酸量，并换算为等当量的碱量，以mgKOH/g表示。

13.2 监测的意义

• 总碱值是内燃机油的重要质量指标，能反映内燃机油中清净分散剂的多少。在内燃机运行过程中，燃料油中的含硫组分在燃烧过程中产生SO₂，与冷凝水接触生成稀硫酸，这对柴油机零部件具有强烈的腐蚀性。因此内燃机油中必须要有足够量的碱性添加剂来中和燃料油产生的酸性物质。
• 内燃机油的工作环境温度较高，易与空气中的氧发生化学反应产生酸性物质，使油品氧化变质，产生较多的油泥。因此内燃机油中的碱性添加剂还起到防止油品氧化的作用，通过检测总碱值可以监测碱性添加剂防油品氧化的能力。
• 对新油总碱值的检测，能反映油品质量是否达到相应等级柴油机油的质量指标。对在用油品总碱值的检测，可反映油中碱性添加剂的损耗和油品氧化变质的程度，从而指导设备视情况换油或增添高碱值的新油。例如柴油机发电厂用的高碱值柴油机油，在使用过程中碱值会不断下降。为了保证柴油机油中有足够的碱值，就需定期检测碱值的变化，并不断补加新油。

13.3 分析方法

　　 SH/T 0251《石油产品碱值测定法 高氯酸电位滴定法》修改采用ASTM D2896。该方法规定可用正滴定法或返滴定法，通常用正滴定法。
　　方法概要：将试样溶解于滴定溶剂中，以高氯酸-冰乙酸标准滴定溶液为滴定剂，以玻璃电极为指示电极，甘汞电极为参比电极进行电位滴定，用电位滴定曲线的电位突跃来判断滴定终点。

12.4 评定标准（报警指标/换油指标）

　　柴油机油，下降率超过50%；GBT7607-2010《 柴油机油换油指标 》。
　　汽油机油 ，<0.5mg/g； GB/T 8028-2010《 汽油机油换油指标 》 。

12.5 变化的原因

• 内燃机油清净分散剂的数量减少。

12.6 采取措施

• 考虑换油。

13.7 相关知识点

　　润滑油中碱性组分主要有：有机碱、无机碱、氨基化合物和碱性添加剂等。内燃机油的清净分散剂是碱性的，所以碱值主要用于间接检测内燃机油清净分散剂的数量。

十四、倾点(Pour Point)/凝点(Solidification Point)

14.1 基本概念

倾点：润滑油在规定的试验条件下冷却，每间隔3℃检查一次试样的流动性，直至试样能够流动的最低温度即为倾点。
凝点：润滑油在规定的试验条件下冷却，将样品试管倾斜45°，经1min后试样液面不移动的最高温度即为凝点。
　　凝点和倾点都是表示油品的低温流动性，无原则性差别，只是测定方法有所不同。一般情况下倾点高于凝点2~3℃。过去前苏联和我国多用凝点指标，西方国家多用倾点。现在都逐步改用倾点来表示润滑油的低温性能。

14.2 监测的意义

• 润滑油的凝点和倾点是润滑油低温性能的重要质量指标。倾点或凝点高的润滑油不能在低温下使用，否则将堵塞油路，不能正常润滑。
• 对于发动机来讲，使用倾点或凝点高的润滑油将造成起动困难。尤其是在寒冷地区，应选择较低倾点或凝点的润滑油。
• 对于低温环境下使用的机械设备，在选用润滑油时，一般选用倾点或凝点比使用环境温度低10~20℃的润滑油。

14.3 分析方法

14.3.1 倾点的测定方法：

　　GB/T 3535修改采用ISO 3016《石油产品倾点测定法》，进口品牌润滑油采用更多采用ASTM D97《石油产品倾点测定法》 。
　　方法概要：试样经预加热后，在规定的速率下冷却，每隔3℃检查一次试样的流动性。记录观察到试样能够流动的最低温度作为倾点。

14.3.2 凝点的测定方法

　　润滑油倾点测定按GB/T 510《石油产品凝点测定法》进行。测定样品凝点时，将试样装在规定的试管中。在冷却到接近预计温度时，将试管倾斜45°，经过1min后，观察液面是否移动。记录试管内液面不流动时的最高温度作为凝点。

14.4 评定标准（报警指标/换油指标）

　　无。选择润滑油时考虑其低温适用性。

14.5 变化的原因

• 基本无变化。

14.6 采取措施

• 无。

14.7 相关知识点

　　油品的凝点与蜡含量有直接关系，油品中的蜡含量越多，凝点越高。因此凝点在石油产品加工工艺中可以指导脱蜡工艺操作。它往往是鉴别多级机油的重要参数，也是鉴别伪劣产品的重要指标。