Trong chất bôi trơn, nước là chất gây ô nhiễm có sức phá hủy mạnh thứ hai sau các hạt. Nó gây ra các vấn đề như rỉ sét và giảm khả năng chịu tải ( độ bền của màng ) trong dầu và cũng dẫn đến sự xuống cấp vĩnh viễn của chất bôi trơn. Tương tự như quá trình oxy hóa , thủy phân là sự phân hủy các phân tử của dầu gốc do kết quả của nước. Không chỉ dầu gốc có thể trở thành mồi ngon cho quá trình này mà các chất phụ gia cũng dễ bị ảnh hưởng.
| 55% | của các chuyên gia bôi trơn đã thấy tác động của quá trình thủy phân trong máy móc tại nhà máy của họ, dựa trên một cuộc khảo sát gần đây trên trang web machinelubrication.com |
Bản chất của dầu là hút ẩm, có nghĩa là chúng hút hơi ẩm từ không khí. Xu hướng của dầu trải qua quá trình này được gọi là tính hút ẩm. Chất lỏng dạng este, đặc biệt là các este polyol và photphat , dễ dàng hút ẩm từ môi trường.
Khi chất bôi trơn bị nhiễm nước, câu hỏi sau đó trở thành chất lỏng ổn định như thế nào trong mối quan hệ với nước. Khả năng của chất bôi trơn và các chất phụ gia của nó để chống lại sự phân hủy hóa học khi có nước được gọi là độ ổn định thủy phân của chất bôi trơn. Tiêu chuẩn ASTM về độ ổn định thủy phân là D2619-09. Nó thường được gọi là thử nghiệm chai Coke, vì nó sử dụng một chai nước ngọt có áp suất được đóng nắp trong quá trình thử nghiệm.
4 cách giảm thiểu ô nhiễm nước
- Hạn chế sự xâm nhập của nó
- Nhận ra sự hiện diện của nó
- Phân tích trạng thái và nồng độ của nó
- Loại bỏ nó một cách nhanh chóng
Thử nghiệm bắt đầu bằng cách thêm 75 ml chất lỏng thử nghiệm vào 25 ml nước. Tiếp theo, một dải đồng được thêm vào. Sau đó, chai được đóng nắp, đun nóng đến 200 độ F và quay trong 48 giờ. Khi kết thúc thử nghiệm, dải đồng được tháo ra và ghi lại sự khác biệt về khối lượng, cũng như sự thay đổi về độ xỉn màu (theo báo cáo của ASTM D130). Sau đó, số axit (AN) của chất lỏng thử nghiệm được xác định, cùng với mức axit của nước. Kết quả sẽ cho thấy độ ổn định thủy phân của chất lỏng và khả năng chống lại sự hình thành axit, trùng hợp với quá trình thủy phân của chất lỏng.
Một số yếu tố ảnh hưởng đến kết quả thử nghiệm, bao gồm độ tinh khiết của nước, độ nhiễm bẩn của chất lỏng, độ nhớt và gói phụ gia. Ví dụ, phụ gia chống mài mòn kẽm dialkyldithiophosphat (ZDDP) có thể bị thủy phân và tạo ra axit. Khi kết quả thử nghiệm được phân tích, trọng lượng đồng được đo lường. Kẽm sẽ phủ lên đồng (như mong đợi), nhưng sau khi rửa sạch dải đồng (thường bằng heptan hoặc trichloroethane), thì số đo thực sự của sự giảm trọng lượng đồng sẽ được thực hiện.
Bảng này hiển thị kết quả từ thử nghiệm ASTM D2619. Lưu ý sự khác biệt
về kết quả chất lỏng và nồng độ axit cũng như sự hư hại của dải đồng.
Theo thời gian, ngay cả những loại dầu có giá trị ổn định thủy phân rất cao cũng sẽ bắt đầu bị thủy phân. Trong dầu bôi trơn, các hydrocacbon gốc và các hợp chất phụ gia bị phá vỡ. Việc phá vỡ các phân tử này cùng với việc bổ sung nước dẫn đến việc tái cấu trúc các liên kết và biến đổi các hợp chất trong chất lỏng.
Sự thay đổi độ pH cũng đi kèm với quá trình này và có thể được theo dõi bằng cách theo dõi số axit của dầu. Như đã đề cập trước đây, chất lỏng gốc este rất dễ bị thủy phân và cần được theo dõi chặt chẽ về bất kỳ dấu hiệu nào của quá trình này, đặc biệt là trong các thiết bị có nguy cơ xâm nhập hơi ẩm cao.
Quá trình thủy phân trong dầu bôi trơn có thể gây ra nhiều vấn đề. Nó không chỉ có thể ảnh hưởng đến các tính chất vật lý của dầu (độ nhớt, màu sắc, v.v.) mà còn có thể thay đổi các tính chất hóa học. Một trong những hiệu ứng phổ biến nhất của quá trình thủy phân là sự hình thành axit, chủ yếu là axit cacboxylic.
Các axit này yếu so với axit sulfuric, nhưng chúng có thể dẫn đến hư hỏng máy móc. Các axit sẽ xuất hiện trên bản quét quang phổ hồng ngoại biến đổi Fourier (FTIR) và có thể được theo dõi bằng cách phân tích dầu thông thường .
Khi quá trình thủy phân tiếp tục, độ nhớt của dầu sẽ bắt đầu giảm. Sự giảm độ nhớt này gây ra một mối đe dọa rất thực sự đối với sức khỏe của máy móc. Khi độ nhớt giảm, khả năng chịu tải của chất lỏng cũng sẽ giảm, dẫn đến máy hoạt động ở chế độ bôi trơn biên và độ mòn rõ rệt hơn.
Bằng cách chủ động và ngăn chặn sự xâm nhập của nước vào dầu, bạn có thể giảm thiểu quá trình thủy phân. Cảnh giác trong việc theo dõi hàm lượng nước và số axit của dầu cùng với FTIR sẽ là vũ khí tốt nhất để xác định xem có xảy ra quá trình thủy phân hay không. Giữ cho dầu của bạn khô sẽ giúp bạn tiết kiệm được tác động tàn phá của quá trình hóa học này.
Người giới thiệu
Forest, M. và Araud, C. “Một cách tiếp cận mới cho các công thức dầu.”
Papay, Andrew G., và Harstick, Christian S. “Dầu thủy lực công nghiệp dựa trên dầu mỏ – Sự phát triển hiện tại và tương lai.” Kỹ thuật bôi trơn, tháng 1 năm 1975: 6-15.
Kajdas, Czeslaw. “Thủy phân.”
“Phương pháp thử tiêu chuẩn về độ ổn định thủy phân của chất lỏng thủy lực (Phương pháp chai nước giải khát),” Tiêu chuẩn ASTM 2012.
