您好, 歡迎來到化工儀器網(wǎng)
潤(rùn)滑油的腐蝕性和檢測(cè)方法
潤(rùn)滑油的腐蝕性和檢測(cè)方法
潤(rùn)滑油在機(jī)械使用中可在金屬表面形成吸附油層，阻止和減少外界腐蝕性介質(zhì)與金屬的直接接觸，防止機(jī)械零部件的腐蝕。潤(rùn)滑油的這一作用被稱為保護(hù)作用。
為使?jié)櫥驮谑褂脵C(jī)械中能起到良好的保護(hù)作用，除了要求潤(rùn)滑油在金屬表面上能形成致密的吸附油層，有效地阻止外部腐蝕性介質(zhì)與金屬接觸外，更重要的，還要求潤(rùn)滑油本身不含腐蝕性成分，對(duì)金屬?zèng)]有腐蝕性，以保證機(jī)械不受損壞，盡量延長(zhǎng)機(jī)械的使用壽命。
一、腐蝕現(xiàn)象的產(chǎn)生
當(dāng)金屬和周圍介質(zhì)相接觸時(shí)，由于發(fā)生化學(xué)作用或電化學(xué)作用而引起的破壞，叫做金屬的腐蝕。
腐蝕可分為化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕。潤(rùn)滑油中的有機(jī)酸（或酸性氧化物）、硫化物等，在溫度較高時(shí)（如100℃以上）對(duì)金屬產(chǎn)生化學(xué)腐蝕。如烴類過氧化物與金屬作用時(shí)，生成金屬氧化物，而金屬氧化物又與有機(jī)酸作用生成金屬鹽類。
有機(jī)酸金屬鹽類混人潤(rùn)滑油中的水分，則可對(duì)金屬產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕。電化學(xué)腐蝕時(shí)，水膜起電解質(zhì)溶液作用。此時(shí)，陽及上的鐵失去電子，形成鐵離子，陰及上溶人水膜的氧得到電子，形成OH一離子。
由此可見，雖然高分子有機(jī)酸在較低溫度下不直接腐蝕金屬，但有水分存在時(shí)。由于氧和水的作用，使金屬成金屬的氫氧化物，然后與高分子有機(jī)酸作用，生成鹽和水，對(duì)金屬進(jìn)行間接的腐蝕。
從實(shí)用觀點(diǎn)來看，在金屬表面產(chǎn)生分布不均的點(diǎn)蝕，對(duì)設(shè)備的破壞，而均勻的、緩慢的腐蝕，對(duì)設(shè)備的危害性較小。
腐蝕，對(duì)設(shè)備的壽命帶來嚴(yán)重的威脅。以鋼鐵為例，每年*生產(chǎn)的鋼鐵設(shè)備，有30左右因腐蝕而報(bào)廢，其中10變成了鐵銹。因此，防腐蝕已成為研究的課題之一。
二、潤(rùn)滑油中腐蝕性物質(zhì)
通常，潤(rùn)滑油對(duì)金屬的腐蝕性是很小的。油品的主要成分烴類化合物對(duì)金屬無腐蝕作用，而能造成金屬腐蝕的成分通常是一些腐蝕性雜質(zhì)和烴類氧化后的酸性產(chǎn)物。
這些腐蝕性物質(zhì)可能有:硫化物（硫醇、磺酸、中性硫酸酯等）、有機(jī)酸（主要是環(huán)烷酸）、無機(jī)酸和水分。潤(rùn)滑油中烴類氧化產(chǎn)物能腐蝕金屬的有:烴類過氧化物、低分子和高分子有機(jī)酸（包括脂肪酸和羥基酸）等。
1.有機(jī)酸的腐蝕
有機(jī)酸能間接與金屬作用并使其腐蝕。用三種含過氧化物及酸的潤(rùn)滑油進(jìn)行腐蝕試驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)，同時(shí)含有大量過氧化物和酸的油樣對(duì)鎘銀合金腐蝕性，含有大量過氧化物和少量酸的油樣腐蝕性較小，不含過氧化物而含有多量酸的油樣腐蝕性zui小。由此可以說明，鉛和鎘受到含酸潤(rùn)滑油的腐蝕，首先是生成相應(yīng)的金屬氧化物，然后氧化物再與酸作用生成鹽，從而使合金中鉛和錫含量降低而損壞。
但上述反應(yīng)通常在溫度超過200℃的情況下才能進(jìn)行，有機(jī)酸在溫度不超過100℃的情況下，如無水分，仍不腐蝕金屬。在100℃以上時(shí)過氧化物與金屬反應(yīng)能力加強(qiáng)，易使金屬受到氧化生成氧化物，從而遭到有機(jī)酸的腐蝕。
應(yīng)注意，在溫度不高時(shí)，有水存在的條件下，有機(jī)酸也能腐蝕金屬，這是由于分子氧和水的作用，使金屬成金屬的氫氧化物，然后與有機(jī)酸中和生成鹽和水。
油品中有機(jī)酸的來源，一是原油生產(chǎn)中未除凈的環(huán)烷酸，二是氧化生成的過氧化物、酚、羥基酸、瀝青質(zhì)酸等。
2.水溶性酸堿
水溶性酸堿包括低分子有機(jī)酸、無機(jī)酸和無機(jī)堿。水溶性酸能直接和電化次序表中氫以上的金屬作用，從而使其遭受腐蝕。對(duì)其他金屬，它們能間接引起腐蝕（和金屬表面的氧化物作用生成鹽，從而腐蝕金屬）。在有水分存在時(shí)，水溶性酸的電離度增加，對(duì)金屬的腐蝕加大。
按油品標(biāo)準(zhǔn)要求油品中應(yīng)不含無機(jī)酸。但在一些作業(yè)中，如用鹽酸（HCl）進(jìn)行化學(xué)洗桶時(shí)，如果鹽酸未除盡，就有可能混入油中。同時(shí)，汽油和柴油都含有一定的硫分，在發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒時(shí)，會(huì)產(chǎn)生S02和S03，而SO2和SO3可與水汽凝結(jié)成亞硫酸（H2SO3）和硫酸（H2SO4）混入潤(rùn)滑油中。另外，還有一個(gè)很主要的原因，就是燃燒產(chǎn)物CO2和水分形成的碳酸，不僅會(huì)混入潤(rùn)滑油中，而且會(huì)加大腐蝕磨損，對(duì)于停停開開的車輛來說，尤為明顯。
3.硫化物
能引起金屬腐蝕的硫化物屬于活性強(qiáng)的含硫化合物。對(duì)于潤(rùn)滑油質(zhì)量要求和生產(chǎn)工藝來講，原油餾分中的活性硫化物往往在精制工藝中已充分除去，所保留的僅僅是微量的非活性硫化合物，其含量以不產(chǎn)生有害腐蝕為限。一般來講，潤(rùn)滑油中含硫化合物不是引起軸承等機(jī)械部件腐蝕的主要原因。
潤(rùn)滑油中所存在的非活性硫化物，除了生產(chǎn)因素外，潤(rùn)滑油中的添加劑有一些也屬于硫化物，它們都是根據(jù)不同條件使用的，而且加入量也以不產(chǎn)生有害腐蝕為限。
總的來講，硫化物具有與金屬反應(yīng)的一定活性，這種反應(yīng)活性即可能使金屬遭受腐蝕，也可能使金屬受到保護(hù)，因而硫化物是一既具腐蝕性又其有防腐性的成分。當(dāng)硫化物在溫度較高時(shí)，則可能與金屬反應(yīng)生成腐蝕產(chǎn)物---暗黑色的膜，這種膜能阻止?jié)櫥椭懈g性物質(zhì)的穿透，避免內(nèi)層金屬繼續(xù)受到腐蝕，起到保護(hù)作用。
換句話說，由于金屬上的腐蝕而產(chǎn)生的保護(hù)膜（實(shí)質(zhì)上它就是腐蝕產(chǎn)物），阻止了腐蝕過程的繼續(xù)發(fā)展。因此，腐蝕不一定是一種有害的現(xiàn)象。保護(hù)膜的觀點(diǎn)是英國(guó)杰出的物理學(xué)家和化學(xué)家米哈依耳·法拉第在1836年首先提出來的。潤(rùn)滑油的抗氧抗腐劑的抗腐原理，就是生成保護(hù)膜的原理。
4.水分
水分本身可導(dǎo)致電化學(xué)腐蝕，而且也會(huì)導(dǎo)致有機(jī)酸對(duì)金屬的腐蝕。
不同的腐蝕性物質(zhì)，腐蝕的對(duì)象也不同。水分和酸類主要引起黑色金屬的銹蝕;有機(jī)酸和氧化生成的酸性物質(zhì)主要是在溫度較高的條件下，對(duì)銅鉛合金、鎘合金產(chǎn)生不均勻的腐蝕;活性較小的硫化物，主要是在溫度較高的條件下，對(duì)銅或銅合金產(chǎn)生比較均勻的腐蝕。因此，潤(rùn)滑零件遭受腐蝕，應(yīng)進(jìn)行具體分析，才能找準(zhǔn)原因。
三、潤(rùn)滑油腐蝕性的測(cè)定方法
潤(rùn)滑油的腐蝕性主要采用下列幾種方法進(jìn)行測(cè)定。
1.水溶性酸或堿
潤(rùn)滑油水溶性酸或堿的試驗(yàn)方法與液體燃料的相同。試驗(yàn)?zāi)康氖嵌ㄐ缘貦z查潤(rùn)滑油中有無水溶性酸（無機(jī)酸及低分子有機(jī)酸）或水溶性堿。
所有未加添加劑的潤(rùn)滑油，都不允許含水溶性酸或堿。一般潤(rùn)滑油如發(fā)現(xiàn)含水溶性酸或堿，則應(yīng)禁止使用。在使用中的潤(rùn)滑油如發(fā)現(xiàn)水溶性酸，則應(yīng)停止使用。
但須注意，對(duì)含堿性添加劑（如烷基酚鋇鹽）的潤(rùn)滑油，在試驗(yàn)時(shí)，添加劑可能水解，因此，對(duì)含清凈分散添加劑的潤(rùn)滑油，允許呈堿性反應(yīng)。
2.潤(rùn)滑油腐性試驗(yàn)
潤(rùn)滑油腐蝕試驗(yàn)是將規(guī)定牌號(hào)和尺寸的金屬片用玻璃鉤掛好浸人潤(rùn)滑油中，在100℃或其他規(guī)定溫度下，保持一定時(shí)間（通常為3h），然后取出金屬片用溶劑（1:4乙醇-笨）沖洗擦干后，觀察金屬片的顏色變化，以判斷潤(rùn)滑油的腐蝕性。在金屬片上如果沒有銅綠、斑點(diǎn)、小點(diǎn)時(shí)，則認(rèn)為油的腐蝕試驗(yàn)合格。在用銅或銅合金試驗(yàn)時(shí)，允許金屬片的顏色有輕微變化。若有綠色、深褐色或鋼灰色的斑點(diǎn)或薄膜，則判為不合格。
潤(rùn)滑油腐蝕試驗(yàn)主要用來預(yù)測(cè)傳動(dòng)裝置用潤(rùn)滑油和工業(yè)潤(rùn)滑油在潤(rùn)滑金屬機(jī)件時(shí)有無腐蝕性。因?yàn)楦鞣N潤(rùn)滑油的牌號(hào)和用途不同，所以在各種潤(rùn)滑油的規(guī)格中，都明確規(guī)定做腐蝕試驗(yàn)時(shí)所用的金屬片的牌號(hào)，還規(guī)定了不同的試驗(yàn)溫度和時(shí)間。故進(jìn)行潤(rùn)滑油腐蝕試驗(yàn)時(shí).應(yīng)直閱石油產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，找出相應(yīng)的條件，否則就失去試驗(yàn)的意義。
3.酸值
酸值是中和1g潤(rùn)滑油中的酸所需的氫氧化鉀的毫克數(shù)。酸值大小表示潤(rùn)滑油中酸含量多少（包括能測(cè)出的高分子有機(jī)酸和水溶性酸），但在新潤(rùn)滑油中，一般不含水溶性酸，在這種情況下，酸值僅表示潤(rùn)滑油中高分子有機(jī)酸的含量。由于不知道潤(rùn)滑油中高分子有機(jī)酸的相對(duì)分子質(zhì)量，所以僅能根據(jù)酸值大小相對(duì)地比較酸的多少。
酸值常用來作為限制潤(rùn)滑油腐蝕性的一項(xiàng)質(zhì)量指標(biāo)。一般要求潤(rùn)滑油的腐蝕性要盡量小，以免縮短機(jī)械壽命或影響機(jī)械性能。因此，要求新潤(rùn)滑油酸值不超過一定數(shù)值。潤(rùn)滑油的酸值在使用中會(huì)加大，有些長(zhǎng)期使用的潤(rùn)滑油，在使用中也要化驗(yàn)酸值，如酸值過大，或出現(xiàn)水溶性酸，則需換油。
由于潤(rùn)滑油對(duì)金屬的腐蝕主要是酸的腐蝕，因此，酸值大小勢(shì)必影響腐蝕的大小。一般來講，酸值小，腐蝕也小，酸值大，腐蝕也大。但對(duì)不同種類以及含添加劑的潤(rùn)滑油來說，情況就不*相同。同一油品隨著酸值的加大，腐蝕也是加大的。但對(duì)不同種類的油品盡管酸值相差無幾，而腐蝕卻相差很大。如前蘇聯(lián)產(chǎn)22號(hào)航空潤(rùn)滑油與國(guó)產(chǎn)14號(hào)柴油機(jī)潤(rùn)滑油酸值相近，而腐蝕度卻比柴油機(jī)潤(rùn)滑油大得多。出現(xiàn)這種情況的原因是:
①酸值只能反映酸的數(shù)量而不能反映酸的性質(zhì)，而腐蝕的大小與酸的性質(zhì)關(guān)系很大。如含有不同的有機(jī)酸時(shí)，酸值雖然相同，而腐蝕性卻相差很大。由于潤(rùn)滑油化學(xué)組成不同，在使用中氧化生成腐蝕性產(chǎn)物的種類和性質(zhì)不同，因而，腐蝕性的大小也不相同。
②腐蝕過程是由多種因素決定的，合金的抗腐性有差別，溫度、負(fù)荷和水分等均能影響腐蝕的大小。因此，不能僅憑酸值的大小去預(yù)計(jì)特定使用條件下潤(rùn)滑油的腐蝕情況。為了反映發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油的腐蝕性，可采用發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油腐蝕性測(cè)定法。
4.發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油腐性度側(cè)定法
潤(rùn)滑油腐蝕性測(cè)定原理是利用粘附在金屬表面的潤(rùn)滑油薄膜，間斷地與空氣接觸發(fā)生氧化并引起對(duì)金屬的腐蝕。測(cè)定時(shí)，試油的溫度保持在140℃，將已知重量的標(biāo)準(zhǔn)尺寸的金屬片，以每分鐘浸人試油15次的速度，連續(xù)試驗(yàn)50h，zui后測(cè)出金屬片減輕的重量，以g/m2（每平方米金屬片表面所損失的克數(shù)）表示，稱為腐蝕度。
潤(rùn)滑油的腐蝕度主要用以評(píng)定發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油中腐蝕性物質(zhì)及氧化產(chǎn)物對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)零件引起腐蝕的程度。由于有些發(fā)動(dòng)機(jī)采用鉛青銅合金軸承，這種合金的抗磨性能較好，但抗腐蝕能力較差，易受潤(rùn)滑油中腐蝕性物質(zhì)及氧化產(chǎn)物的腐蝕。腐蝕度測(cè)定法的試驗(yàn)條件，在一定程度上和發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油的使用條件相似。例如，溫度140℃接近使用條件，試油在薄層中進(jìn)行氧化等。按照此法測(cè)定的結(jié)果與發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架試驗(yàn)評(píng)定腐蝕性的結(jié)果基本一致。因此，此法可作為評(píng)定發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油使用性能的實(shí)驗(yàn)室評(píng)價(jià)方法，可概略地項(xiàng)測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油的腐蝕性。
但應(yīng)指出，此法是用金屬片在沒有負(fù)荷情況下進(jìn)行的。在試驗(yàn)過程中，金屬表面也有可能生成一層保護(hù)膜，而不再和腐蝕性物質(zhì)起反應(yīng)。在實(shí)際使用過程中，由于負(fù)荷大，溫度變化也較劇烈，保護(hù)膜并不像在試驗(yàn)條件下那樣牢固地附在金屬表面上，而常受到破壞，以致露出新的表面并重新受腐蝕性物質(zhì)的作用。在這種情況下，并不排除低腐蝕度的潤(rùn)滑油引起發(fā)動(dòng)機(jī)摩擦零件嚴(yán)重腐蝕的可能性。
石油產(chǎn)品規(guī)格中，對(duì)航空潤(rùn)滑油、柴油機(jī)油、坦克柴油機(jī)油、多級(jí)內(nèi)燃機(jī)油等使用條件苛刻的潤(rùn)滑油，都要求做腐蝕度測(cè)定，規(guī)定試驗(yàn)后金屬片減輕的重量不超過一定的數(shù)值。
在煉油廠的潤(rùn)滑油精制車間，利用腐蝕度作為控制精制深度的參考數(shù)據(jù)。在產(chǎn)品調(diào)合車間，利用此法的測(cè)定結(jié)果對(duì)油品防腐蝕添加劑進(jìn)行控制，以達(dá)到規(guī)格所要求的腐蝕度指標(biāo)。但此法試驗(yàn)時(shí)間太長(zhǎng)（50h），只能作為產(chǎn)品出廠控制指標(biāo)，不能及時(shí)起到指導(dǎo)生產(chǎn)的作用。
還須注意，測(cè)定某些含有抗腐蝕及清凈分散添加劑的潤(rùn)滑油時(shí)，往往由于金屬片與添加劑的某些元素相互作用，生成保護(hù)膜.使試驗(yàn)后金屬片重量增加，從而得出負(fù)值。