潤滑油氧化安定性評價方法的相關性研究

左鳳+孫大新+王建華+王輝

摘要：文章以TS68汽輪機油和H3.2液壓油為研究對象通過對油品進行D943試驗模擬氧化在氧化過程中定期取樣除測定酸值外同時進行PDSC氧化誘導期和RULER主要抗氧劑相對含量測定對測定的結果進行相關性考察后發現D943運行時間和期間所取油樣酸值相關性弱但和一定試驗條件下的PDSC消耗氧化誘導時間以及RULER主要抗氧劑相對含量存有一定的相關性。

關鍵詞：潤滑油；氧化安定性；相關性

中圖分類號：TE6263文獻標識碼：A 文章編號：1002 3.1.19（2016）01 0050 04

0引言

氧化安定性是汽輪機油和液壓油的一個重要性能這兩類油氧化安定性的測試方法一般采用“GB/T 1.2581加抑制劑礦物油的氧化特性測定法（等同于ST D943標準方法簡稱D943方法）”該方法試驗往往需要數千小時才能結束。高壓差示掃描量熱儀（PDSC）是實驗室常用的考察抗氧劑性能優劣[1-4]的儀器一般2 h就能完成一個試驗方便快捷。潤滑油剩余壽命評定儀（RULER）是采用電化學技術對潤滑油中抗氧劑濃度進行檢測利用測定的抗氧劑相對含量的大小來反應潤滑油剩余壽命長短的一種快速變攜的儀器[5]提供了一種預測在用油剩余使用壽命的快速試驗方法。但是上述方法之間的相關性研究甚少[6-7]。

本文以D943試驗過程中間所取油樣為基礎考察PDSC氧化誘導期和RULER測定抗氧劑相對含量預測油品剩余壽命之間的關聯性。

1試驗

1.1主要儀器和試劑

高壓差示掃描量熱儀[T Q2000（含高壓附件）、樣品皿（T STNDRD 鋁樣品皿）]D943試驗儀（大連北方生產）RULER試驗儀（美國超譜公司代銷）綠色電解液主要樣品：TS68汽輪機油H3.2液壓油。

1.2試驗方案

1.2.1D943試驗流程及取樣試驗安排

對TS68汽輪機油和H3.2液壓油進行D943試驗以定期取樣所測定的酸值達20 mgKOH/g為試驗結束依據為保證定期所取油樣酸值測定和后續試驗的需要每次取樣量定為8 mL。、B、C三管輪換取樣直至酸值大于20 mgKOH/g試驗結束。

1.2.2RULER試驗方案

[JP3]對D943試驗過程中所取油樣進行RULER測試。

1.2.3PDSC試驗方案

對D943試驗過程中所取油樣進行PDSC氧化誘導期測定。試驗條件：汽輪機油175 ℃氧氣壓力2.45 Pa樣品量5 mg。液壓油180 ℃氧氣壓力2.45 Pa。樣品量5 mg。

2結果與討論

2.1D943試驗所取油樣及PDSC及RULER試驗結果

汽輪機油按照試驗方案進行到3048 h酸值達到203 mgKOH/g時結束期間的取樣測試結果見表1。

H3.2液壓油按照試驗方案進行到9948 h酸值達到046 mgKOH/g未結束但4076 h時的取樣RULER顯示其中抗氧劑含量為零在180 ℃2.45 Pa的氧氣壓力下PDSC氧化誘導期為3.27 min。在此期間的取樣測試結果見表2。

2.2試驗結果相關性分析

2.2.1TS68汽輪機油

以D943實際模擬試驗過程所取油樣的D943試驗時間為橫坐標油樣酸值為縱坐標進行作圖。結果如圖1。

按照趨勢擬合為一指數關系曲線相關系數R2為07959相關性不是很強。

為如實反映PDSC氧化誘導期與D943運行時間的對應關系本文提出一個新的概念即消耗氧化誘導時間所謂消耗氧化誘導時間指的是未經試驗的新油PDSC氧化誘導期與D943試驗取樣的PDSC氧化誘導期的差值。那么這個消耗氧化誘導時間相當于是在氧化過程中損耗的抗氧化壽命在意義上與D943運行時間是一致的。

以D943試驗過程所取油樣的PDSC消耗氧化誘導時間為橫坐標D943運行時間為縱坐標進行作圖。結果如圖2。

圖2包括所有的取樣點。油品在實際使用中最初階段會出現酸值減小的情況這是其中添加劑發生了變化所致。本研究也發現汽輪機油在D943試驗500 h時取樣的酸值不但減小而且PDSC氧化誘導期比D943試驗前的新油還長這說明油品中的添加劑衍生出新型的抗氧成分延緩了油品的氧化誘導期。在D943試驗1000 h及以后所取的油樣無論酸值還是PDSC氧化誘導期都延續了一致的變化趨勢。針對出現的“反常”現象如果去掉500 h的異常點會發現D943運行時間和PDSC消耗氧化誘導時間之間呈現更好的線性關系如圖3所示。

從RULER儀測定的胺類和酚類抗氧劑結果可以看到胺類抗氧劑在氧化過程中是主要的抗氧劑。以胺類抗氧劑的相對含量對D943試驗時間作圖如圖4。

由圖4可看出TS68汽輪機油中胺類抗氧劑的相對含量和該油D943試驗時間的相關關系良好R2達0865。

2.2.2H3.2液壓油

以D943試驗過程所取油樣的D943運行時間為橫坐標酸值為縱坐標進行作圖。結果如圖5。

按趨勢擬合為一指數關系曲線相關系數平方值R2為0462相關性弱。

H3.2液壓油在所選試驗條件下PDSC氧化誘導期下降很快酸值維持穩定以D943運行時間和PDSC消耗氧化誘導時間進行作圖見圖6二者的相關性要好于D943運行時間與酸值二者之間的相關性這也從另一面反映了在油品劣化之前油品的酸值反映不了油品氧化程度。

與TS68汽輪機油相同在H3.2液壓油D943試驗過程中也出現了酸值降低的情形而且這個時間較TS68汽輪機油長D943時間達1500 h。隨后酸值回升大于新油酸值。如果去掉500 h和1000 h的“異常點”會發現D943運行時間和PDSC消耗氧化誘導時間之間呈現更好的線性關系。如圖7所示。

從RULER儀測定的抗氧劑結果可以看到H3.2液壓油中硫磷型抗氧劑在氧化過程中是主要的抗氧劑。以硫磷型抗氧劑的相對含量對D943試驗時間作圖如圖8。

可以看到H3.2液壓油中硫磷類抗氧劑的相對含量和該油的D943試驗時間的相關關系良好R2為0817。

3結論

上述分析可知酸值只能反映油品氧化的一個方面尤其是現代添加劑技術的發展使得酸值這一指標并不能全面反映潤滑油的氧化程度。

綜合兩個油品的試驗結果及分析情況發現D943運行時間和一定試驗條件下的PDSC消耗氧化誘導時間之間以及和RULER主要抗氧劑相對含量之間存在一定的相關性。

通過本文的研究可以肯定對比D943試驗時間長、需專人長期照看的特點PDSC氧化誘導期能夠在短時間內給出與D943試驗相關性良好的試驗結果這對于生產開發批次生產油品的氧化安定性指標控制方面具有積極的意義。

參考文獻：

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