一、基本概念
酸值:中和1g油液试样中全部酸性组分(KOH)所需要的碱量,以mgKOH/g表示。酸值分为强酸值和弱酸值两种,两者合并即为总酸值。通常所说的酸值即是指总酸值。国内常用酸值,国外常用总酸值TAN(Total Acid Number)。
碱值:同理,中和1g油液试样中全部碱性组分所需要的酸量叫做碱值,换算为等当量的碱量,以mgKOH/g表示。国内常用碱值,国外常用总碱值TBN(Total Base Number)。
二、监测的意义
酸值:
- 对新油酸值的检测,一方面能反映基础油的精制程度,酸值越低表示基础油的精制程度越深,质量越好;另一方面对于含有酸性添加剂的润滑油,酸值的高低一定程度上能间接反映润滑油酸性添加剂添加量的多少。酸值是成品油质量的控制指标。
- 对于不含酸性添加剂的在用油来说,酸值表示油品氧化变质的程度。油品在使用过程中与空气中的氧发生反应,生成一定量的有机酸,会对机械部件造成一定程度的腐蚀。所以,对在用油的监测中酸值是项重要检测项目,是判断设备润滑状况的重要指标。
- 含酸性添加剂的在用油,其酸值在运用初期会有所下降。这主要是油品酸性添加剂逐渐损耗的原因。之后酸值又逐步上升,这是因油品氧化变质所造成的。所以在对油液酸值的监测中,可以根据酸值的变化情况,并结合其他检测指标,综合分析获得添加剂消耗情况以及油品性能变化等多组信息。
碱值:
- 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。
三、分析方法
(一)、酸值
酸值的测试方法分为颜色指示剂法、电位滴定法、温度滴定法三大类。 颜色指示剂法 主要有GB/T 264《石油产品酸值测定法》和GB/T 4945《石油产品和润滑剂酸值和碱值测定法(颜色指示剂法)》。基本原理是:用沸腾乙醇抽出试样中的酸性成分,然后用氢氧化钾乙醇溶液进行滴定。通过混合物颜色的变化,判断滴定终点,再计算出试样的酸值。
(二)、碱值
SH/T 0251《石油产品碱值测定法 高氯酸电位滴定法》,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。
四、评定标准
4.1 新油指标
不同工业用油的酸值差别比较大,汽轮机油相对比较低,而齿轮油相对比较高,主要是添加的挤压抗磨添加剂(ZDDP)显酸性。
往往用碱性的大小来表示内燃机油碱性添加剂的含量,柴油S含量偏高,所以柴油机油碱值往往比汽油机油高。
各类油品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
工业用油监控酸值,详见工业用油运行指标。
内燃机油监控碱值,详见API 1509发动机油许可证和认证制度。
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
润滑油在使用过程中与氧气接触,基础油氧化生成过氧化物,过氧化物反应生成醛、酮、醇,最终产物为各种有机酸(主要为羧酸、环烷酸),降解的结果使油的各项指标变差,性能变坏,危及设备的正常运转及使用寿命。润滑油氧化机理可参考《润滑油氧化学化方程式》一文。
- 系统非常严重。
- 抗氧化剂耗尽。
- 使用了错误的补充油。
- 污染。
- 在使用寿命结束或接近使用寿命结束时。
内燃机油清净分散剂的数量减少。
六、治理措施
工业用油:增加测试频率——与RPVOT、伏安法和/或FTIR数据进行比较。与润滑油供应商协商可能的补救措施。
内燃机油:换油。
七、相关知识点
GB/T 4945第5.2条:由于各种各样的氧化产物都可能对酸值造成影响,而且有机酸的腐蚀性变化也很大,因此本方法不能表明在使用条件下油品的腐蚀性。酸值与油品对金属的腐蚀趋势之间没有一定的相关性。加有复合添加剂的发动机油通常用本方法既可测出酸值,又可测出碱值。GB/T 264未提及腐蚀相关内容。
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。