润滑油常用检测指标及测定意义

1.粘度

液体受外力作用移动时,液体分子间产生内摩擦力的性质,称为粘度。粘度随温度的升高而较低。它是润滑油的主要技术指标,粘度是各种润滑油分类分级的依据,对质量鉴别和确定用途等有决定性的意义。

我国常用运动粘度、动力粘度和条件粘度来表示油品的粘度。测定运动粘度的标准方法为GB/T 265、GB/T 11137,即在某一恒定的温度下,一定体积的液体在重力下流过一个标定好的玻璃毛细管的时间。粘度计的毛细管常数与流动时间的乘积就是该温度下液体的运动粘度。运动粘度的单位为m2/s,通常实际使用单位是mm2/s。国外相应测定油品运动粘度的标准方法主要有美国的ASTM D445、德国的DIN 51562和ISO 3105等。

某些油品,如液力传动液、车用齿轮油等低温粘度通常用布氏粘度计法来测定。我国的GB/T 11145、美国的ASTM D2983和德国的DIN 51398等标准方法。

粘度是评定润滑油质量的一项重要的理化性能指标,对于生产,运输和使用都具有重要意义。在实际应用中,绝大多数润滑油是根据其40℃时中间点运动粘度的正数值来表示牌号的,粘度是各种设备选油的主要依据;选择合适粘度的润滑油品,可以保证机械设备正常、可靠地工作。通常,低速高负荷的应用场合;选用粘度较大的油品,以保证足够的油膜厚度和正常润滑;高速低负荷的应用场合,选用粘度较小的油品,以保证机械设备正常的起动和运转力矩,运行中温升小。测定不同温度下粘度,可计算出该油品的粘度指数,了解该油品在温度变化下的粘度变化情况,另外,粘度还是工艺计算的重要参数之一。

粘度的度量方法分为粘度和相对粘度两大类。粘度分为动力粘度、运动粘度两种;相对粘度有恩氏粘度、赛氏粘度和雷氏粘度等几种表示方法。

粘度指数

粘度指数是一个表示润滑油粘度随温度变化的性质的参数。润滑油的粘度随温度的变化而变化:温度升高,粘度减小;温度降低,粘度增大。这种粘度随温度变化的性质,叫做粘温性能。通过将润滑油试样与一种粘温性较好(粘度指数定为100)及另一种粘温性较差(粘度指数定为0)的标准油进行比较,得出表示润滑油粘度受温度影响而变化程度的相对值。粘度指数(VI)是表示油品粘温性能的一个约定量值。粘度指数高,表示油品的粘度随温度变化小,油的粘温性能好。反之亦然。

石油产品的粘度指数可通过计算得到。计算方法在我国的GB/T 1995或美国的ASTM D2270、德国的DIN 51564、ISO2902、日本的JIS K2284等标准中有详细的说明。粘度指数还可以用查表法得到,我国的GB/T 2541。

粘温性能对润滑油的使用有重要意义,如发动机润滑油的粘温性能不好,当温度低时粘度过大,就会启动困难,造成能源浪费,而且启动后润滑油不易流到摩擦表面上,加快机械零件的磨损。如果温度过高,粘度变小,则不易在摩擦表面上产生适当的油膜,失去润滑作用,使机械零件的摩擦面产生擦伤和胶合等故障,另外,粘温性能好的润滑油可以在冬夏季节和我国的南方、北方地区通用。

 

2.极压性能(PB、PD、ZMZ)

润滑油极压抗磨性能是齿轮油、液压油、润滑脂、工艺用油等润滑剂的重要性能指标。具有极压抗磨性能的油品,都必须进行极压抗磨性能的模拟评定。常用的模拟评定试验机有四球机、梯姆肯环块试验机、Falxe试验机、FZG齿轮试验机、Almen试验机、SAE试验机等等。应用比较普遍的有四球机、梯姆肯环块试验机、FZG齿轮试验机。

四球试验机模拟试验:测定润滑油脂的减摩性、抗磨性和极压性。减摩性用摩擦系数“f”表示和抗磨性能用磨痕直径“d”表示;极压性用无卡咬负荷“PB”、烧结负荷“PD”和综合磨损值“ZMZ”表示。国内标准试验方法有GB/T 3142润滑剂承载能力测定法、GB/T 12583润滑剂承载能力测定法、SH/T 0189润滑油磨损性能测定法、SH/T 0202润滑脂四球机极压性测定法、SH/T 0204润滑脂抗磨性能测定法。国外标准试验方法有ASTM D 2783润滑油极压性测定法、ASTM D4172润滑油抗磨性测定法、ASTM D2596润滑脂极压性测定法、ASTM D2266润滑脂抗磨性测定法。

无卡咬负荷PB(N),在试验条件下,使试验钢球不发生卡咬的无卡咬负荷,它代表油膜强度。

烧结负荷PD(N),在试验条件下,使试验钢球发生烧结的负荷为烧结负荷,它代表润滑剂的极限工作能力。

综合磨损值ZMZ(N),综合磨损值ZMZ是润滑剂在所加负荷下使磨损减少到小的抗极压能力的一个指数,它等于若干次校正负荷的平均值。

 

3.氧化安定性

石油产品抵抗由于空气(或氧气)的作用而引起其性质发生性改变的能力,叫做油品的氧化安定性。润滑油的抗氧化安定性是反映润滑油在实际使用、贮存和运输中氧化变质或老化倾向的重要特性。

油品在贮存和使用过程中,经常与空气接触而起氧化作用,温度的升高和金属的催化会加深油品的氧化。润滑油品氧化的结果,使油品颜色变深,粘度增大,酸性物质增多,并产生沉淀。这些无疑对润滑油的使用会带来一系列不良影响,如腐蚀金属,堵塞油路等。对内燃机油来说,还会在活塞表面生成漆膜,粘结活塞环,导致汽缸的磨损或活塞的损坏。因此,这个项目是润滑油品必控质量指标之一,对长期循环使用的汽轮机油、变压器油、内燃机油以及与 压缩空气接触的空气压缩机油等,更具重要意义。通常油品中均加有一定数量的抗氧剂,以增加其抗氧化能力,延长使用寿命。

润滑油氧化安定性测定方法有多种,其原理基本相同,一般都是向试样中直接通入氧气或净化干燥的空气。在金属等催化剂的作用下,在规定温度下经历规定的时间观察试样的沉淀或测定沉淀值、测定试样的酸值、粘度等指标的变化。试验条件因油品而异,尽量模拟油品使用的状况。我国对内燃机油的氧化测定方法有SH/T0299-92和SH/T0192-92标准进行;汽轮机油SH/T 0193-92旋转氧弹法来测定其抗氧化性能;变压器油的氧化特性按SH/T 0206-92即电工委员会标准IEC74标准方法进行;中润滑油氧化安定性测定主要有GB/T 12581加抑制剂矿物油氧化特性测定法、GB/T 12709润滑油老化特性测定法(康氏残炭法)、SH/T 0123极压润滑油氧化安定性测定法进行。

 

4.破乳化性

乳化是一种液体在另一种液体中紧密分散形成乳状液的现象,它是两种液体的混合而并非相互溶解。

抗乳化则是从乳状物质中把两种液体分离开的过程。润滑油的抗乳化性是指油品遇水不乳化,或虽是乳化但经过静置,油-水能迅速分离的性能。

两种液体能否形成稳定的乳状液取决于两种液体之间的界面张力。由于界面张力的存在,分散相总是倾向于缩小两种液体之间的接触面积以降低系统的表面能,即分散相总是倾向于由小液滴合并大液滴以减少液滴的总面积,乳化状态也就是随之而被破坏。界面张力越大,这一倾向就越强烈,也就越不易形成稳定的乳状液。

润滑油与水之间的界面张力随润滑油的组成不同而不同。深度精制的基础油以及某些成品油与水之间的界面张力相当大,因此,不会生成稳定的乳状液。但是如果润滑油基础油的精制深度不够,其抗乳化性也就较差,尤其是当润滑油中含有一些表面活性物质时,如清净分散剂、油性剂、极压剂、胶质、沥青质及尘土粒等,它们都是一些亲油剂和亲水基物质,它们吸附在油水表面上,使油品与水之间的界面张力降低,形成稳定的乳状液。因此在选用这些添加剂时必须对其性能作用作全面的考虑,以取得的综合平衡。

对于用于循环系统中的工业润滑油,如液压油、齿轮油、汽轮机油、,油膜轴承油等,在使用中不可避免地和冷却水或蒸汽甚至乳化液等接触,这就是要求这些油品在油箱中能迅速油-水分离(按油箱容量,一般要求6-30min分离),从油箱底部排出混入的水分,便于油品的循环使用,并保持良好的润滑。通常润滑油在60℃左右有空气存在并与水混合搅拌的情况下,不仅易发生氧化和乳化而降低润滑性能,而且还会生成可溶性油泥,受热作用则生成不溶性油泥,并剧烈增加流体粘度,造成堵塞润滑系统、发生机械故障。因此,一定要处理好基础油的精制深度和所用添加剂与其抗乳化剂的关系,在调合、使用、保管和贮运过程中亦要避免杂质的混入和污染,否则若形成了乳化液,则不仅会降低润滑性能,损坏机件,而且易形成油泥。另外,随着时间的增长,油品的氧化、酸性的增加、杂质的混入都会使抗乳化性的变差,用户必须及时处理或者更换。

乳化性是内燃机油、汽轮机油、油膜轴承油等油品不需要的,但又是饱和汽缸油、乳化液压油、切削油等油品极需要的。从节约能源的角度,金属加工用的乳化油本身就需要加入乳化剂,使乳化油具有良好的乳化安定性。

润滑油抗乳化性能测定法:目前被广泛采用的抗乳化性测定方法有两个方法。GB/T 7305是石油和合成液抗乳化性能测定法,本方法与ASTMD1401等效。本方法适用于测定油、合成液与水分离的能力。它适用于测定40℃时运动粘度为30-100mm2/s的油品,试验温度为(54±1)℃。它可用于粘度大于100mm2/s油品,但试验温度为(82±1)℃。其他试验温度也可以采用,例如25℃。当所测试的合成液的密度大于水时,试验步骤不变,但这时水可能浮在乳化层或合成液上面。GB/T 8022是润滑油抗乳性能测定法,本方法与ASTMD2711方法等同采用。本方法是用于测定中、高粘度润滑油与水互相分离的能力。本方法对易受水污染和可能遇到泵送及循环湍流而产生油包水型乳化液的润滑油抗乳化性能的测定具有指导意义。

 

5.水分

润滑油中含水的质量称为水分,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、储存中应精心保管油品,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。

 

6.泡沫性

泡沫特性指油品生成泡沫的倾向及泡沫的稳定性。润滑油在实际使用中,由于受到振荡、搅动等作用,使空气进入润滑油中,以至形成气泡。因此要求评定油品生成泡沫的倾向性(ml)和泡沫稳定性(ml)。

这个项目主要用于评定内燃机油和循环用油(如液压油、压缩机油、齿轮油等)的起泡性。润滑油产生泡沫具有以下危害:1. 而稳定的泡沫,会使体积增大,易使油品从油箱中溢出;2.增大润滑油的压缩性,使油压降低。如液压油是靠静压力传递功的,油中一旦产生泡沫,就会使系统中的油压降低,从而破坏系统中传递功的作用。3.增大润滑油与空气接触面积,加速油品的老化。这个问题对空压机油来说,尤为严重。4.带有气泡的润滑油被压缩时,气泡一旦在高压下破裂,产生的能量会对金属表面产生冲击,使金属表面产生穴蚀。有些内燃机油的轴瓦就出现这种穴蚀现象。5.气泡的产生使循环系统的油箱的润滑油易溢出。

润滑油容易受到配方中的活性物质如清净剂、极压添加剂和腐蚀抑制剂的影响,这些添加剂大大地增加了油的起泡倾向。润滑油的泡沫稳定性随粘度和表面张力而变化,泡沫的稳定性与油的粘度成反比,同时随着温度的上升,泡沫的稳定性下降,粘度较小的油形成大而容易消失的气泡,高粘度油中产生分散的和稳定的小气泡。为了消除润滑油中的泡沫,通常在润滑油中加入表面张力小的消泡剂如甲基硅油和非硅消泡剂等。

在我国,润滑油的泡沫特性可按GB/T12579润滑油泡沫特性测定标准方法、SH/T 0722-2002润滑油高温泡沫特性测定法进行试验,先恒温至规定温度,再向装有试油的量筒中通过一定流量和压力的空气,记下通气5分钟后产生的泡沫体积(ml)和停气静止10分钟后泡沫的体积(ml)。泡沫越少,润滑油的抗(消)泡性越好。美国和日本分别用ASTM D892、JIS K2518标准方法评定。

航空润滑油可按GJB498-88航空涡轮发动机油泡沫特性测定法(静态泡沫试验),其方法概要是:向在24±0.5℃和93±0.5℃下恒温的两个泡沫试验量筒中的润滑油通入规定量的净化空气,通气5分钟后记下泡沫的体积,静置10分钟后再记录泡沫体积,93℃通气试验完毕后的试样在室温下冷却至43℃,再放入24±0.5℃恒温浴中,测其在该温度下的泡沫倾向和泡沫稳定性,整个试验必须在3小时内完成。

 

7.润滑油的低温性能(CCS、BPT)

低温粘度测定法:用来测定发动机油在高剪切速率下、-50~-30℃时的低温粘度。所得结果与发动机的启动性有关。我国标准试验方法有GB/T 6538-86发动机油表观粘度测定法(冷启动模拟机法)。本试验方法是试验内燃机油的低温表观粘度。在保持规定温度的仪器转子和定子间充满试油,由直流电机驱动,测定转子的转数,通过转数与粘度的函数关系,由此求得油品在该温度时的表观粘度。国外标准试验方法有美国ASTM D 2602发动机润滑油低温下表观粘度测定法(CCS)。

低温泵送性测定法(BPT):用来预测发动机油在低剪切速率下、-40~0℃0范围内的边界泵送温度。我国标准试验方法有GB/T 9171-88发动机油边界泵送温度测定法。本法规定将试油由80℃用10h冷却到试验温度,恒温冷却共16h,然后在旋转粘度计上,逐渐施加规定的扭矩,并测出转动速度,再计算该温度的屈服应力和表观粘度。从三个以上的温度点的结果算出临界泵送温度。国外标准试验方法有美国ASTM D3830发动机润滑油边界泵送温度测定法(MRV)。

 

8.抗剪切安定性

剪切安定性测定法:以油品的粘度下降率来评定其剪切安定性。主要用以评价含高分子聚合物润滑油(稠化油)的聚合物抗剪切能力,也是评定稠化油的性粘度下降的指标。我国的标准试验方法有SH/T 0505-92含聚合物油剪切安定性测定法(超声波剪切法)、SH/T 0200-92含聚合物润滑油剪切安定性测定法(齿轮机法)。国外标准试验方法有美国ASTM D 2603含聚合物润滑油超声剪切稳定性试验法。

 

9.防锈性能

所谓防锈性,是指润滑油品阻止与其接触的金属部件生锈的能力。评定防锈性的方法很多,在工业润滑油规格中常见的方法是GB/T 11143加抑制剂矿物油在水存在下防锈性能试验法,该方法与ASTM D665方法等效。

GB/T1143方法概要是:将一支一端呈圆锥形的标准钢棒浸入300ml试油与30ml(A)蒸馏水或(B)合成海水混合液中,在60℃和以100r/min搅拌的条件下,经过24h后将钢棒取出,用石油醚冲洗,晾干,并立即在正常光线下用目测评定试棒的锈蚀程度。

锈蚀程度分如下几级:

无锈:钢棒上没有锈斑。

轻微锈蚀:钢棒上锈点不多于6个点,每个点的直径等于或小于1mm。

中等锈蚀:锈蚀点超过6点,但小于试验钢棒表面积的5%。

严重锈蚀:生锈面积大于5%。

水和氧的存在是生锈不可缺少的条件。汽车齿轮中,由于空气中湿气在齿轮箱中冷凝而有水存在,工业润滑装置如齿轮装置、液压系统和涡轮装置等由于使用环境的关系,也不可避免的有水浸入。其次,油中酸性物质的存在也会促进锈蚀,为提高油品的防锈性能,常常加入一些极性有机物,即防锈剂。

 

10.机械杂质

机械杂质就是指存在于润滑油中不溶于汽油、乙醇和苯等溶剂的沉淀物或胶状悬浮物。机械杂质来源于润滑油的生产、贮存和使用中的外界污染或机械本身磨损,大部分是砂石和积碳类,以及由添加剂带来的一些难溶于溶剂的有机金属盐。

机械杂质的测定按GB/T 511-83石油产品和添加剂机械杂质测定法(重量法)进行。其过程是:称取100g的试油加热到70℃到80℃,加入2-4倍的溶剂,在已衡重的空瓶中的纸上过滤,用热溶剂洗净滤纸瓶再称重,定量滤纸的前后重量之差就是机械杂质的重量,由此求出机械杂质的质量分数。

机械杂质和水分、灰分、残炭都是反映油品纯洁性的质量指标,反映油品精制的程度。一般来讲润滑油基础油的机械杂质的质量分数都应该控制在0.005%以下(机械杂质在此以下认为是无),加剂后成品油的机械杂质一般都是增大,这是正常的。对用户来讲,测定机械杂质也是必要的,因为润滑油在使用、存储、运输中混入灰尘、泥沙、金属碎屑、铁锈及金属氧化物等,这些杂质的存在,将加速机械设备的磨损,严重时堵塞油路、油嘴和滤油器,破坏正常润滑。另外金属碎屑在一定的温度下,对油起催化作用,应该进行必要的过滤。但是,对于一些加有 添加剂油品的用户来讲,机械杂质的指标表面上看是大了一些(如一些的内燃机油),但其杂质主要是加入了多种添加剂后所引入的溶剂不溶物,这些胶状的金属有机物,并不影响使用效果,用户不应简单地用“机械杂质”的大小去判断油品的好坏,而是应分析“机械杂质”的内容,否则,就会带来不必要的损失和浪费。

 

11.蒸发损失

油品的蒸发损失,即油品在一定条件下通过蒸发而损失的量,用质量分数表示。蒸发损失与油品的挥发度成正比。蒸发损失越大,实际应用中的油耗就越大,故对油品在一定条件下的蒸发损失的量要有限制。润滑油在使用过程中蒸发,造成润滑系统中润滑油量逐渐减少,需要补充,粘度增大,影响供油。液压液体在使用中蒸发,还会产生气穴现象和效率下降,可能给液压泵造成损害。蒸馏方法得到的数据只是粗略的结果,润滑油品的蒸发损失需专门方法测定。我国测定润滑油蒸发损失的方法为GB/T 7325润滑油和润滑脂蒸发损失测定法和SH/T 0055润滑油蒸发损失测定法(诺亚克法)。GB/T 7325方法是把放在蒸发器中的润滑油试样,置于规定温度的恒温浴中,热空气通过试样表面22h。然后根据试样的质量损失计算蒸发损失。根据该方法,润滑油品的蒸发损失可以在99-150℃内的任一温度下测定。目前,该方法在我国主要用于润滑脂和合成润滑油的蒸发损失评定。SH/T 0055方法是试样在规定的仪器中,在规定的温度和压力下加热1h,蒸发出的油蒸气由空气流携带出去。根据加热前后试样量之差测定润滑油的蒸发损失。国外主要的测定方法有:美国的ASTM D972、德国的DIN 51581和日本的JIS K2220 (5.6)等。

 

12.清净分散性

发动机润滑油在发动机工作条件下,会产生多种污染物(包括氧化物、水分、金属颗粒、碳黑粒、酸、末完全燃烧物),这些污染物会使活塞表面覆盖一层漆膜。加有清净分散剂的润滑油可以阻止污染物粘结成团或粘结在金属表面上,抑制氧化反应,且能中和酸性氧化物,使污染物以溶胶状态分散地悬浮于油中,防止不溶物的沉积。这种性能的总和叫作发动机润滑油的清净分散性。

SH/T0645《柴油机油清浮性测定法(热管氧化法)》作为评定发动机润滑油清净性的手段之一。热管氧化试验是一种内燃机油高温氧化模拟台架试验设备,专门针对发动机活塞环等部件在工作过程中形成漆膜和积碳的机理而设计的试验方法。主要用于内燃机油高温清净性的实验室评定,考察油品中各类添加剂组分对油品的热氧化安定性、清净分散性等综合性能的影响。利用此类模拟试验技术可在进行IH2、IG2、IK等发动机台架试验之前,预先 筛选油品配方及评选各类添加剂的表现。试验测定的数据显示与台架试验结果有良好的相关性。SH/T 0300曲轴箱模拟试验法用于评定添加剂和含添加剂内燃机油的热氧化安定性,是科研工作中评选清净剂、抗氧抗腐剂和油品复合配方的一种模拟试验方法。该方法是使含添加剂内燃机油飞溅到高温金属表面形成漆膜,以此模拟曲轴箱油在活塞工作时的成漆情况,并用在试验机油箱内挂铅片的发放模拟曲轴箱油在气液相氧化状态下对发动机零部件的腐蚀。通过测定金属板上的漆膜评级和胶重,考察油的热氧化安定性。将250ml试样在规定条件下,在模拟试验机内运行6h后,考察形成漆膜和成胶的情况。

 

13.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。

 

14.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。

 

15.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。

 

16.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。

 

17.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。

 

18.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。

 

19.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。

 

20.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。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。

 

21.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。

 

22.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

 

23.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℃, 相对湿度下存放48小时。然后清洗并检查轴承外圈滚道的腐蚀迹象。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。

 

24.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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