润滑剂分析常用理化指标和意义(5)

2019-04-14 16:17

14.酸值

中和1克油品中的酸性物质所需要的氢氧化钾毫克数称为酸值,用mgKOH/g表示。 酸值表示润滑油品中酸性物质的总量。油品中所含有的有机酸主要为环烷酸、环烷烃的羟基衍生物。这些酸性物质对机械都有一定程度的腐蚀性。特别是在有水分存在的条件下,其腐蚀性更大,尤其是对铝和锌,腐蚀的结果是生成金属皂类,这样的皂类会引起润滑油加速氧化,同时,皂类渐渐积累,会在油中成为沉淀物。另外,润滑油在贮存和使用过程中被氧化变质,酸值也会逐渐变大,因此常用酸值变化大小来衡量润滑油的氧化安定性。故酸值是油品质量中应严格控制的指标之一。对于在用油品,当酸值增大到一定数值时,就必须换油。

测定酸值的方法分为两大类,一类是颜色指示剂法,即根据指示剂的颜色来确定滴定的终点,如我国的GB/T 264或SH/T 0163、美国的ASTM D974和德国的DIN51558等。另一类为电位滴定法,即根据电位变化来确定滴定终点,主要用于深色油品的酸值测定。这类方法有我国的GB/T 7304和美国的ASTM D664等。

15.水分

润滑油中的水分一般呈三种状态存在:游离水、乳化水和溶解水。一般来说,游离水比较容易脱去,而乳化水和溶解水就不易脱去。润滑油中含水量的质量分数称为水分,水分测定按GB/T 260-88石油产品水分测定法确定。

润滑油中水分的存在,会促使油品氧化变质,破坏润滑油形成的油膜,使润滑油效果变差,加速有机酸对金属的腐蚀作用,锈蚀设备,使油品容易产生沉渣,而且会使添加剂(尤其是金属盐类)发生水解反应而失效,产生沉淀,堵塞油路,妨碍润滑油的循环和供应。不仅如此,润滑油的水分,在使用温度低时,由于接近冰点使润滑油流动性变差,粘温性变坏;而使用温度高时,水会汽化,不但破坏油膜而且产生气阻,影响润滑油的循环。另外,在个别油品例如变压器油中,水分的存在会使介电损失角急剧增大,而耐电压性能急剧下降,以至引起事故。

总之,润滑油中水分越少越好,因此,用户必须在使用、储存中精心保管油品,注意使用前及使用中的油料脱水。

检查润滑油中是否有水,有几个简单方法:(1)用试管取一定量的润滑油,如发现油变浑浊甚至乳化,由透明变为不透明,可认为油中有水分,将试管加热,如出现气雾或在管壁上出现气泡、水珠或有“劈啪”的响声,可认为油中有水分;(2)取一条细铜线,绕成线圈,在火上烧红,然后放入装有试油的试管中,如有“劈啪”响声,认为油中有水分;(3)用试管取一定量的润滑油,将少量硫酸铜(无水,白色粉沫)放入油中,如硫酸铜变为蓝色,也表示润滑油中有水分。

GB/T 260-77石油产品水分测定法的测定原理是利用蒸馏的原理,将一定量的试样和无水溶剂混合,在规定的仪器中进行蒸馏,溶剂和水一起蒸发出并冷凝在一个接受器中不断分离,由于水的密度比溶剂大,水便沉淀在接受器的下部,溶剂返回蒸馏瓶进行回流。根据试样的用量和蒸发出水分的体积,计算出测定结果。当水的质量数少于0.03%时,认为是痕迹;如果接受器中没有水,则认为试样无水。

16.铜片腐蚀

金属表面受周围介质的作用或电化学的作用而被损坏的现象,称为腐蚀。石油产品的腐蚀试验是用以衡量油品的防腐蚀性能的一种方法。腐蚀试验是一种定性的试验方法,它主要是检查油品中是否含有对金属产生腐蚀作用的有害杂质,大多采用对铜片的腐蚀试验。

铜片腐蚀试验对硫化氢或元素硫的存在是一个非常灵敏的试验。通过铜片腐蚀试验,可以判断油品是否有活性硫化物,可以预知油品在储运和使用时对金属腐蚀的可能性。

GB/T 5096石油产品铜片腐蚀试验,这是目前工业润滑油最主要的腐蚀性测定法,本方法与ASTM D130-83方法等效。试验方法概要是:把一块已磨光好的铜片浸没在一定量的试样中,并按产品标准要求加热到指定的温度,保持一定的时间。待试验周期结束时,取出铜片,在洗涤后与标准色板进行比较,确定腐蚀级别。工业润滑油常用的试验条件为100℃(或120℃),3h。

SH/T 1095润滑油腐蚀试验方法,本方法用于试验润滑油对金属片的腐蚀性。除非另行规定,金属片材料为铜或钢。其试验原理与GB/T 5096方法基本相同,其主要的差别在于:一、试验结果只根据试片的颜色变化,判断合格或不合格;二、试验金属片不限于铜片。

GB/T 391-88发动机润滑油腐蚀度测定法,测定内燃机油对轴瓦(铅铜合金等)的腐蚀度。该方法是模拟粘附在金属片表面上的热润滑油薄膜与周围空气中氧定期接触时,所引起的金属腐蚀现象。铅片在热到140℃的试油中,经50小时的试验后,依金属片的重量变化确定油的腐蚀程度,以g/m2表示。

汽车制动液对金属的腐蚀性,除了应按GB/T 5096进行100℃、3h的铜腐蚀试验外,还须进行叠片腐蚀试验。根据GB 12981标准的附录C,用马口铁、10号钢、LY12铝、HT200铸铁、H62黄铜、T2紫铜等六种金属试片按一定顺序联接在一起,在100℃下试验120小时,试验结束后测定试片的重量的变化。

17.闪点(开口、闭口);

在规定条件下,加热油品所逸出的蒸汽和空气组成的混合物与火焰接触发生瞬间闪火时的最低温度称为闪点,以℃表示。

润滑油闪点的高低,取决于润滑油的馏分组成,润滑油中是混入轻质组分和轻质组分的含量多少,轻质润滑油或含轻质组分多的润滑油,其闪点就较低。相反,重质润滑油的闪点或含轻质组分少的润滑油,其闪点就较高。

润滑油的闪点是润滑油的贮存、运输和使用的一个安全指标,同时也是润滑油的挥发性指标。闪点低的润滑油,挥发性高,容易着火,安全性差,润滑油挥发性高,在工作过程中容易蒸发损失,严重时甚至引起润滑油粘度增大,影响润滑油的使用。重质润滑油的闪点如突然降低,可能发生轻油混入事故。

从安全角度考虑,石油产品的安全性是根据其闪点的高低而分类的:闪点在45℃以下的为易燃品,闪点在45℃以上的产品为可燃品。

闪点的测定方法分为开口杯法和闭口杯法。开口杯法用以测定重质润滑油和深色润滑油的闪点,方法是GB/T 267和GB/T3536。闭口杯法用以测定闪点在150℃以下的轻质润滑油的闪点,方法为GB/T

261。同一种润滑油,开口闪点总比闭口闪点高,因为开口闪点测定器所产生的油蒸汽能自由地扩散到空气中,相对不易达到可闪火的温度。通常开口闪点要比闭口闪点高20-30℃。

国外测定润滑油闪点(开口)的标准有美国的ASTM D92,闭口闪点有ASTM D93、ISO2719等。

18.总碱值

总碱值表示在规定条件下,中和存在于1g油品中全部碱性组分所需的酸量,以相当的氢氧化钾毫克数表示。总碱值是测定润滑油中有效添加剂成分的一个指标,表示内燃机油的清净性与中和能力。总碱值表示试样中含有有机和无机碱、胺基化合物、弱酸盐如皂类、多元酸的碱性盐和重金属的盐类。内燃机油的总碱值则可间接表示其所含清净分散剂的多少。因而总碱值为内燃机油的重要质量指标。在内燃机油的使用过程中,分析其总碱值的变化,可以反映出润滑油中添加剂的消耗情况。

石油产品总碱值测定可按SH/T 0251石油产品碱值测定(高氯酸电位滴点法)和 SH/T 0688石油产品和润滑剂碱值测定法(电位滴点法)方法进行。前一个方法是以石油醚-冰乙酸为溶剂,用0.1N高氯酸标准溶液进行非水滴定来测定石油产品和添加剂中碱性组分的含量。后一个方法是将试样溶于甲苯、异丙醇、三氯甲烷组成的混合溶剂中,用0.1mol/L盐酸异丙醇标准溶液进行电位滴定,从滴定曲线上确定滴定终点。

19.凝点和倾点

润滑油试样在规定的试验条件下冷却至液面停止流动时的最高温度称为凝点。而试样在规定的试验条件下,被冷却的试样能够流动的最低温度称为倾点。凝点和倾点都是表示油品低温流动性的指标,二者无原则差别,只是测定方法有所不同。同一试样测得的凝点和倾点并不是完全相等,一般倾点都高于凝点1-3℃,但也有两者相等或倾点低于凝点的情况。国外常用倾点(流动点),我国也一般采用倾点这个标准。

温度很低时,粘度变大,甚至变成无定型的玻璃状物质,失去流动性。因此在生产、运输和使用润滑油时因根据环境条件和工况选用相适应的倾点(或凝点)。

润滑油凝点测定法(GB/T 510)测定的基本过程是:将试样装入试管中,按规定的预处理步骤和冷却速度进行试验。当试样温度冷却到预期的凝点时,将浸在冷剂中的仪器倾斜45度保持1min后,取出观察试管里面的液面是否有过移动的迹象。如有移动时,从套管中取出试管,并将试管重新预热,然后用比上次试验温度低4℃或其它更低的温度重新进行测定,直至某试验温度时液面位置停止移动为止。如没有移动,从套管中取出试管,并将试管重新预热,然后用比上次试验温度高4℃或其它更高的温度重新进行测定,直至某试验温度时液面位置有了移动为止。找出凝点的温度范围(即液面位置从移动到不移动或从不移动到移动的温度范围)之后,采用比移动的温度低2℃或采用比不移动的温度高2℃,重新进行试验,直至确定某试验温度能使试样的液面停留不动而提高2℃又能使液面移动时,就取使液面不动的温度作为试样的凝点。

润滑油倾点测定法(GB/T 3535)试验的基本过程是:将清洁的试样注入试管中,按方法所规定的步骤进行试验。对倾点高于33℃的试样,试验从高于预期的倾点9℃开始,对其它的倾点试样则从高于其倾点12℃开始。每当温度计读数为3℃的倍数时,要小心地把试管从套管中取出,倾斜试管到刚好能观察到试管内试样是否流动,取出试管到放回试管的全部操作要求不超过3s。当倾斜试管,发现试样不流动

时,就立即将试管放在水平位置上,仔细观察试样的表面,如果在5s内还有流动,则立即将试管放回套管,待温度降低3℃时,重复进行流动试验,直到试管保持水平位置5s而试样无流动时,纪录观察到的试验温度计读数,再加3℃作为试样的倾点。

20.灰分

在规定条件下,油品完全燃烧后剩下的残留物(不燃物)叫做灰分,以质量分数表示。灰分主要是润滑油完全燃烧后生成的金属盐类和金属氧化物所组成。通常基础油的灰分含量都很小。在润滑油中加入某些高灰分添加剂后,油品的灰分含量就会增大。

发动机燃料中灰分增加,会增加汽缸体的磨损。润滑油灰分过大,容易在机件上发生坚硬的积炭,造成机械零件的磨损。

我国使用GB/T 508-85石油产品灰分测定法和GB/T 2433-88添加剂和含添加剂润滑油硫酸盐灰分测定法标准测定润滑油等石油产品的灰分。同GB/T 508-85方法相当的国外标准方法主要有美国的ASTM D482等。

对添加剂、含添加剂的润滑油的灰分一般采用GB/T 2433-88标准方法测定,其测定结果称之为硫酸盐灰分。国外相应的标准有美国的ASTM 874和德国的DIN 51575等。

21.残炭

在规定条件下,油品在进行蒸发和热解,排出燃烧的气体后,所剩余的残留物叫残炭,以质量分数表示。残炭是表明润滑油中胶状物质、沥青质和多环芳烃叠合物的间接指标,也是矿物型润滑油基础油的精制深浅程度的标志,润滑油中含硫、氧和氮化合物较多时,残炭就高。一般精制深的油品残炭小。对于一般的润滑油来说,残炭没有单独的使用意义,但对内燃机油和压缩机油,残炭值是影响积炭倾向的主要因素之一,油品的残炭值越高,其积炭倾向越大,在压缩机汽缸、胀圈和排气阀座上的积炭就多,在高温下容易发生爆炸。

对于添加剂含量高的油品主要控制其基础油的残炭,而不控制成品油的残炭。

残炭测定法有电炉法和康氏法两种。通常多采用后者。我国标准是GB/T268-87石油产品残炭测定法,此方法是将准确称出一定量的油品放入康氏残炭测定器中,加热至高温,使最里层坩埚中的试样温度达到600℃左右,在隔绝空气的条件下,严格控制预热期、燃烧期、强热期3个阶段的加热时间及加热强度,使试样全部蒸发及分解。将排出的气体点燃,待气体燃烧完后,进行强热,使之形成残炭。最后按称出物的重量,计算出被测物的残炭值。国外测定石油产品残炭的标准主要有:美国ASTM D189和德国DIN 51551等。

22.锥入度

在规定的负荷、时间和温度条件下,标准园锥体以垂直方向在5秒钟内刺入润滑脂样品的深度,称为润滑脂的锥入度,单位以1/10mm表示。

润滑脂是由一种(或几种)稠化剂和一种(或几种)润滑液体所组成的具有可塑性的润滑剂。锥入度是各种润滑脂常用的控制稠度的指标,是选用润滑脂的依据之一。各国润滑脂一般用锥入度对润滑脂进行

分号,润滑脂的号数越小,其锥入度数值就越大,表示它的稠度越小。我国将润滑脂的稠度按锥入度范围分为9个等级。

润滑脂稠度等级 稠度号 000 00 0 1 2 3 4 5 6 23.滴点

将润滑脂装入滴点计的脂杯中,在规定的试验条件下加热,当从脂杯中分出并滴下第一滴液体(或流出油柱25mm)时的温度,称为润滑脂的滴点。

滴点是润滑脂的耐热性指标。通过测定滴点,就可测定润滑脂从不流动状态转变为流动状态的温度,因此可以用滴点大体上决定润滑脂可以有效使用的最高温度(一般使用温度要低于滴点10~30℃)。测定滴点可以大致判断润滑脂的类型和所用的稠化剂。

润滑脂滴点测定法有:GB/T4929《润滑脂滴点测定法》;GB/T3498《润滑脂宽温度范围滴点测定法》

24.抗腐蚀性和防锈性(铜片腐蚀、轴承防绣性)

润滑脂的抗腐蚀性和防锈性主要是控制与金属接触时不致发生锈蚀作用,反映润滑脂的保护性能。 润滑脂的腐蚀性取决于游离有机酸和碱的含量,润滑脂使用中的腐蚀性,主要是在使用过程中,由于受氧化作用而生成低分子的有机酸。防锈性主要是表面活性物质防锈剂,如磺酸盐、环烷酸盐、羧酸盐及一些酯类化合物。

测定润滑脂的抗腐蚀性对润滑脂的使用具有重要意义,特别对“防护”润滑脂更为重要,因为它的主要用途是防止金属配件不受腐蚀。对于“抗磨”润滑脂也必须首先考虑其是否对轴承金属具有腐蚀作用。

润滑脂防锈性能测定通常用GB/T 5018润滑脂防腐蚀性测定,该方法适用于测定在潮湿状态下涂有润滑脂的锥形滚子轴承的防腐蚀性能。试验时将涂有试样的新轴承,在轻负荷推力下运转60秒钟,使润滑脂向使用情况那样分布。轴承在52±1℃,100%相对湿度下存放48小时。然后清洗并检查轴承外圈滚道

锥入度值(25℃)/(1/10mm) 445~475 400~430 355~385 310~340 265~295 220~250 175~205 130~160 85~115 的腐蚀迹象。该方法中腐蚀是指轴承外圈滚道的任何表面损坏(包括麻点、刻蚀、锈蚀等)或黑色污渍,国外测定方法ASTM D1743。

润滑脂腐蚀试验测定使用GB/T 7326润滑脂铜片腐蚀试验法,试验在规定的温度、时间条件下,试验铜片全部浸入润滑脂试样中,试验分甲法、乙法,试验结束后,甲法是将试验铜片与铜片腐蚀标准色板进行比较,确定腐蚀等级。乙法是检查试验铜片有无变色。甲法等效ASTM D4048,乙法等效JIS K2220。

25.胶体安定性(钢网分油)

润滑脂在贮存中能避免胶体分解、防止液体润滑油从润滑脂中析出的能力,通常称为润滑脂的胶体安定性。但是,分油是润滑脂的一种特性,任何一种润滑脂都有分油现象。胶体安定性差的润滑脂容易析出润滑油,即皂油容易分离。润滑脂的胶体安定性取决于很多因数,诸如皂—油之间的溶解度、皂的再结晶速度、体系内部的化学变化、外界压力、环境温度和胶溶剂的发挥等等。

皂-油分离直接导致润滑脂稠度的改变和它的流失。润滑脂的胶体安定性与其组成和加工工艺有关,润滑脂的稠化剂含量较多或润滑脂基础油粘度较大时,析出的油就较少;而润滑脂的稠化剂含量较少或润滑脂基础油粘度较小时,析出的油就较多。

测定润滑脂胶体安定性有好几个方法,其中SH/T 0324润滑脂钢网分油测定法是其中之一。润滑脂在规定的试验条件下,试样装在60目的金属丝钢网中,在规定温度和静止的状态下,经30h后,测定经过钢网流出油的质量分数。


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