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油品化学性质常见检测项目与检测方法

14场胜负彩18086期 www.kwprw.icu 嘉峪检测网        2019-05-24 11:14

很多我们所熟知的油类产品(如润滑油等),经?;嵊捎谝恍┩庠谝蛩氐谋浠ㄈ缛攘?、腐蚀介质、空气、压力等)而导致其化学组成发生变化。这些化学变化会严重影响到油类产品的最终使用性能和使用寿命,如润滑油中的某些关键添加剂被消耗掉以后,就难以再起到良好的润滑作用了。而且,这些化学反应最终可能会导致有害降解副产物(例如有机弱酸等)的不断累积,进而影响产品的整体性能。

 

一般情况下,对油类产品化学性质的检测主要考虑的是其是否发生了氧化,但是基于某些特定的应用,有时还需要分析其是否发生了硫酸化以及硝化。另外,在一些情况下还需要检查其中某些特定添加剂的消耗情况。

 

氧化

 

油类产品的氧化一般是在热量和空气(氧气)存在的条件下发生的。大气中的氧气会和油中的碳氢化合物发生反应形成羧酸。羧酸属于一种有机弱酸,但若给定足够的时间,这类弱酸的浓度则会逐渐累积变得足够高并导致机械部件的严重腐蚀。

 

这个过程一般是难以避免的,因此必须对其进行严格的监测。为了?;と蠡途】赡艿牟槐谎趸?,生产厂商几乎在所有的产品配方中都添加了抗氧化剂??寡趸镣ǔD芄辉谌蠡椭兄匾槌沙煞趾脱跗⑸饔们熬秃脱跗⑸从σ韵牡粞跗?,从而起到?;ぷ饔?。但在这些抗氧化剂消耗完之后,润滑油仍然可能会被继续氧化,性能同样会受到一定的影响。

 

温度对于油类产品的氧化速率有着非常大的影响,并且润滑油中污染物(尤其是金属)的存在也会影响到氧化速率。因此,保持油类产品干燥、清洁,并且尽可能将其置于温度较低的地方是防止其氧化的最好贮藏方式。

 

硝化

 

硝化是发动机油产品备受关注的一个问题,尤其是天然气发动机油。在热量的作用下,空气中的氧气以及氮气会发生化学反应形成氮氧化合物(NOx),这些氮氧化合物又会通过形成有机硝酸盐或者作为不溶性或可溶性亚硝化合物而与润滑油中的重要组分发生相互反应。

 

硝化作用会导致发动机油出现过早增稠问题,进而影响其使用性能和使用寿命。一般情况下,发生硝化的主要原因包括不适当的空气-燃料比,燃烧产物的低效排放,活塞密封件泄漏以及较低的操作温度等。

 

硫酸化

 

含硫化合物,包括含硫氨基酸等,可以在热量存在的情况下,通过氧气、水和基础油或柴油燃料中的含硫物质发生化学反应而产生。通常情况下,这些含硫化合物可以通过排气释放,但有些可能会残留并进入发动机腔中。

 

当这些酸性物质与润滑油中的基本原料或油中的添加剂进行反应时,就会发生硫酸化作用。这种硫酸类物质可以发生冷凝并且在较低的操作温度下更容易与油进行接触,例如在汽车启动期间。此外,硫酸化作用还会导致油类产品的粘度增加,形成沉淀、污泥等。

 

油类产品化学性质常用检测方法

 

光谱法是目前唯一能够直接用于确定油类产品是否发生硝化、氧化和硫酸化的检测方法。其他一些间接方法主要包括粘度测试法和阻抗测量法等。

 

1、粘度测试方法

 

液体在流动时,在其分子间产生内摩擦的性质,称为液体的粘性,粘性的大小用粘度表示,是用来表征液体性质相关的阻力因子,也是流体对流动的阻力的量度。

 

当油类产品中发生了硫酸化、硝化或者氧化时,体系中会产生一些冷凝产物,这些产物会导致体系的粘度有所增加。粘度的变化,无论是何种作用导致的,都是需要测量的重要参数之一,因此,粘度测试是所有润滑油产品状态监测程序中必不可少的一部分。

 

对于粘度测试,目前已经有许多不同的测试方法及标准可以采纳,例如ASTM 7279和ASTM D445等。测试仪器也有多种类型可供选择,包括便携式现场测试设备和实验室用测试设备等。

 

2、阻抗测量方法

 

阻抗测量主要是测量流体的介电性或者导电性。这些性质在很大程度上会受到油类产品中碳氢化合物的极性变化所影响,尤其是对由于氧化作用而产生的羧酸类物质极其敏感。

 

但是,阻抗的变化也可能是由其他降解副产物或者污染物(如水)的存在而引起的。所以这种方法通常只用于预测油类产品化学性质总体状况的变化趋势。

 

3、红外光谱技术

 

红外光谱技术主要采用检测器、激光源以及一台计算机来研究物质与光之间的相互作用。油类产品中硫酸化作用的产物一般在红外光谱图上的1120和1180cm-1处出现峰值,而硝化和氧化作用产生的物质则一般在红外光谱图上的1600和1180cm-1处出现峰值。由于没有绝对的参考标准可用于油类产品的硫酸盐化、硝化以及氧化分析,所以检测结果一般都是与新的油产品(未发生硫酸化、硝化或者氧化作用)进行比较而得出。

 

例如,如果在对发动机油进行取样时超过了一定的时间,且红外谱图上1650cm-1附近的峰强度明显增大,则说明该发动机油已经发生了硝化作用,而且很可能是由于其中不适当的空气-燃料比所导致的。

 

红外光谱测试包括现场测试和实验室级的傅里叶变换红外光谱测试等。ASTM E2412标准中详细描述了关于这些测试方法的操作指南,此外,针对油类产品中的硫酸化、硝化以及氧化,已经分别确定了具体的测试方法,分别为硫酸盐化(D7415),硝化(D7624)和氧化(D7414)。

 

为了监测油类产品的化学性质,可用的红外光谱设备包括便携式和实验室级等多种类型。例如ASTM D7889方法使用的是光栅红外光谱仪,如FluidScan,这种仪器可以轻松操作,甚至无需经验丰富的技术人员。

 

油品化学性质常见检测项目与检测方法

利用ASTM E2412方法检测

曲轴箱润滑油中的氧化和硝化作用

 

油品化学性质常见检测项目与检测方法

利用ASTM E2412方法检测EP流体中的氧化作用

 

油品化学性质常见检测项目与检测方法

一台傅里叶变换红外光谱仪

 

利用红外光谱技术对油化学进行检测具有如下优点:

(1)样品检测成本低;

(2)检测时间快;

(3)能够直接了解油类产品化学性质的变化趋势等。

 

同样,该技术还存在着一些不足,其主要缺点在于设备较为昂贵。

 

总结

 

对油类产品(如润滑油)中的硫酸化、氧化以及硝化作用进行检测不仅能够有效延长产品的使用寿命和使用性能,而且还能够指示发动机部件(如活塞密封件)的故障、不正确的操作条件以及润滑油是否应用正确等信息。一些间接方法虽然可以用于执行这些检测,例如粘度法,然而,红外光谱技术则是目前唯一能够直接用于确定油类产品是否发生硝化、氧化和硫酸化的检测方法。而且,现在关于红外光谱技术检测的标准方法都已趋于完善,可用设备种类也较多,包括便携式以及实验室级别等,因此有理由相信该技术在油类产品化学性质检测方面将具有更为广泛的应用。

 

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来源:AnyTesting

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