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(jié)果進行相關性考察后發(fā)現(xiàn)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(shù)千小時才能結(jié)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(yōu)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(lián)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(chǎn)）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(jié)束依據(jù)為保證定期所取油樣酸值測定和后續(xù)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(jié)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(jié)果與討論

2.1D943試驗所取油樣及PDSC及RULER試驗結(jié)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(jié)束期間的取樣測試結(jié)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(jié)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(jié)果見表2。

2.2試驗結(jié)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(jié)果如圖1。

按照趨勢擬合為一指數(shù)關系曲線相關系數(shù)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(jīng)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(jié)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(xiàn)酸值減小的情況這是其中添加劑發(fā)生了變化所致。本研究也發(fā)現(xiàn)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(xù)了一致的變化趨勢。針對出現(xiàn)的“反?！爆F(xiàn)象如果去掉500 h的異常點會發(fā)現(xiàn)D943運行時間和PDSC消耗氧化誘導時間之間呈現(xiàn)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(jié)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(jié)果如圖5。

按趨勢擬合為一指數(shù)關系曲線相關系數(shù)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(wěn)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(xiàn)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(fā)現(xiàn)D943運行時間和PDSC消耗氧化誘導時間之間呈現(xiàn)更好的線性關系。如圖7所示。

從RULER儀測定的抗氧劑結(jié)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(jié)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(xiàn)代添加劑技術的發(fā)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(jié)果及分析情況發(fā)現(xiàn)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(nèi)給出與D943試驗相關性良好的試驗結(jié)果這對于生產(chǎn)開發(fā)批次生產(chǎn)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：

[1]黎明摩托車的“前生”與“今世”[J]摩托車201.3（6）：1.1-2.2胡建強李召良郭力等差示掃描量熱法評價無灰抗氧劑間的協(xié)同效應[J]化工中間體2009（2）：40-44

[2] 頡敏杰薛衛(wèi)國雷愛蓮等壓力差示掃描量熱法在潤滑油熱氧化研究中的應用[J]合成潤滑材料200936（1）：17-20

[3] 李久盛張梅高壓差示掃描量熱法評價抗氧劑對潤滑有基礎油氧化穩(wěn)定性的影響[J]分析科學學報20082.4（2）：189-192

[4] 李薇汽輪機油氧化安定性能的影響因素及評定方法[J]石油與天然氣化工200534（1）：35-36

[5] 王德巖黃毅諸建林等潤滑劑剩余使用壽命評定技術的研究[J]潤滑與密封2006174（2）：147-149

[6] 白生軍李峻峰李志宏等 PDSC法測定汽輪機油的氧化安定性[J] 石油商技 2003.2.1（6）：48-49

[7] 左鳳馬蘭芝潤滑油氧化安定性評價方法及與PDSC的相關性研究[J]現(xiàn)代科學儀器201.2（3）：145-147