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對于新油,不考慮添加劑影響,則通常石油產(chǎn)品精制程度越高,酸性物質(zhì)越少,對于舊油,在使用過程中因氧化變質(zhì)或水解反應(yīng),導(dǎo)致酸性物質(zhì)增加,這些酸性物質(zhì)不僅降低油品潤滑性,還會加速設(shè)備磨損和腐蝕,提高設(shè)備故障率。因此,在工業(yè)潤滑油品的后期使用階段,應(yīng)重點關(guān)注其酸值的變化情況。
工業(yè)潤滑油品中酸性物質(zhì)的來源
原油中天然存在的酸性物質(zhì)
原油所含有的一些非烴類的化合物,如脂肪酸、環(huán)烷酸、芳香酸、苯酚等,統(tǒng)稱為石油酸,約占原油質(zhì)量的1% ~ 2%,其中環(huán)烷酸的質(zhì)量占石油酸總質(zhì)量的90% 左右,是基礎(chǔ)油中最主要的酸性含氧化合物。按中石油天然氣集團(tuán)企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)Q/SY 44—2009《通用潤滑油基礎(chǔ)油標(biāo)準(zhǔn)》要求,Ⅰ類基礎(chǔ)油酸值為0.02~0.05 mgKOH/g,Ⅱ、Ⅲ類基礎(chǔ)油酸值不超過0.01 mgKOH/g。
油品中添加劑
基礎(chǔ)油很難滿足設(shè)備使用要求,根據(jù)設(shè)備運行環(huán)境需要添加抗氧劑、極壓抗磨劑、清凈分散劑、抗泡劑等各類添加劑,以提高油品綜合使用性能。極壓抗磨劑中烷基酸性磷酸酯、二烷基二硫代磷酸鋅(ZDDP)等為酸性添加劑。
對極壓抗磨性能有要求的齒輪油和液壓油,其新油酸值一般在0.5mgKOH/g 左右, 而汽輪機(jī)油新油酸值不超過0.2 mgKOH/g。
油品使用過程中氧化產(chǎn)生酸性物質(zhì)
油品的氧化分為低溫氧化和高溫氧化2個階段,低溫氧化形成過氧化物、醇、醛、酮和水,超過120 ℃時高溫氧化形成酸性物質(zhì),酸性物質(zhì)的形成方式是通過烷基過氧自由基與醛的反應(yīng)。
油品的氧化除了與自身化學(xué)組成相關(guān),還與使用條件有密切關(guān)系,如溫度的高低、空氣壓力或氧氣分壓的大小、所接觸金屬離子的催化作用強(qiáng)弱等。
抗燃液壓油水解反應(yīng)產(chǎn)生的酸性物質(zhì)
抗燃液壓油(主要指聚酯和磷酸酯抗燃液壓油,不含水乙二醇液壓油)遇水易發(fā)生水解反應(yīng),水解產(chǎn)物主要有酸性磷酸二酯、酸性磷酸一酯、磷酸和酚類物質(zhì)等酸性物質(zhì)。
工業(yè)潤滑油品中酸性物質(zhì)的危害
工業(yè)潤滑油品的酸性物質(zhì)對設(shè)備構(gòu)件所用的銅、鐵、鋁等金屬材料產(chǎn)生腐蝕作用,將影響設(shè)備的正常運轉(zhuǎn),降低設(shè)備使用壽命;另外所生成的金屬鹽類聚集成為油泥等沉淀物,將提高油品的導(dǎo)電性,降低油品的絕緣性能,還會影響設(shè)備的散熱性能,在液壓系統(tǒng)中將引起液壓控制閥閥芯卡阻、加速閥芯磨損等問題。
工業(yè)潤滑油品中酸性物質(zhì)的控制
因基礎(chǔ)油、添加劑貢獻(xiàn)的工業(yè)潤滑油品酸值可通過生產(chǎn)脫酸和配方設(shè)計來控制。
1.油溫控制
電加熱器生產(chǎn)廠家或系統(tǒng)成套設(shè)備廠家一般都是根據(jù)油品的裝機(jī)量和使用經(jīng)驗來推薦合適電加熱功率,對油品的黏度以及流速影響沒有相關(guān)理論論證,國家也沒有相關(guān)選用標(biāo)準(zhǔn),所以后期設(shè)備維護(hù)期間更換電加熱器時,不要輕易增加表面積功率,尤其是高黏度油品,以免引起局部油溫過高而導(dǎo)致油品過早老化。
油管路設(shè)計布局合理,盡量避開高溫區(qū),無法避開時應(yīng)增加保溫隔熱層。
合理選用油冷卻器,控制油箱油溫在系統(tǒng)要求范圍內(nèi)。一般對液壓油,油箱油溫控制在40~50 ℃,最高不超過55 ℃;對汽輪機(jī)油,控制軸承(軸瓦)入口油溫不超過45 ℃為宜。
2.水分控制
主要針對抗燃液壓油遇水水解問題,要求水分應(yīng)控制在0.1%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))以下,當(dāng)水分含量超標(biāo)時,及時采用脫水過濾裝置脫除水分。另外,可在油箱頂部安裝帶有干燥功能的空濾器,減少環(huán)境中水汽和油箱內(nèi)部冷凝水的影響。
3.酸值定期檢測
建議對設(shè)備油溫低于50℃ 的,每半年一次酸值檢測;超過50 ℃時,每季度一次酸值檢測;超過70 ℃時,每月一次酸值檢測。根據(jù)使用經(jīng)驗,油品酸值增加值控制范圍建議參考油品廠家推薦值。
小結(jié)
工業(yè)潤滑油品使用過程不可避免地會發(fā)生氧化或水解,產(chǎn)生酸性物質(zhì)。建議油品選型時應(yīng)根據(jù)設(shè)備使用工況溫度合理考慮其抗氧化性能,在設(shè)備運行期間做好油品酸值周期性檢測跟蹤工作,并合理控制系統(tǒng)油溫和抗燃液壓油水分含量,以減緩因酸性物質(zhì)引起的設(shè)備磨損和腐蝕,延長油品使用壽命。