Là một phần công việc của mình, tôi thường xuyên trình bày các buổi hội thảo đào tạo về phân tích dầu. Một trong những thử nghiệm mà chúng tôi thảo luận là mật độ sắt. Tôi thấy rằng bài kiểm tra này hiếm khi được hiểu rõ, và có lẽ do đó, ít khi được sử dụng.
Giải thích về bài kiểm tra mật độ sắt
Mật độ sắt là mật độ của kim loại đen, hay nói đúng hơn, của các hạt sắt từ phân bố trong dầu. Các nguyên tố sắt từ khác mà người ta có thể gặp trong các thành phần được bôi trơn là niken và coban, nhưng trong thực tế, các nguyên tố này có thể chỉ hiện diện với số lượng tương đối nhỏ. Do đó, chúng tôi đang đo lường hiệu quả nồng độ của các hợp kim thép từ tính.
Không có cách duy nhất để tiến hành phân tích tỷ trọng sắt. Có nhiều cách để thực hiện bài kiểm tra khá cần thiết này. Có lẽ hai phương pháp phổ biến nhất là phương pháp ferrography đọc trực tiếp, một kỹ thuật sử dụng phân tích tắc nghẽn ánh sáng của vật liệu lắng đọng trên một lam kính; và cảm ứng điện từ, đo điện áp gây ra trong cuộn dây mang dòng điện bởi sự có mặt của vật liệu sắt từ.
Thử nghiệm báo cáo nồng độ của các mảnh vụn sắt trong một mẫu. Mặc dù không có đơn vị nào được báo cáo (các con số được tạo ra là chỉ số), bạn có thể khái niệm kết quả là khối lượng các mảnh vụn sắt trên mỗi khối lượng dầu – giống như gam thép trên một kg dầu. Chỉ số nồng độ không cho chúng ta biết bất cứ điều gì về sự phân bố kích thước của các hạt; nhưng trên thực tế, thử nghiệm thiên về các hạt lớn hơn.
Sự phù hợp của các hệ thống khác nhau
Mật độ sắt phù hợp với các hệ thống bể phốt nhỏ trong đó các thành phần mài mòn chính là sắt và trong đó không có lọc hoặc ít nhất là lọc tương đối tự nhiên. Các ứng cử viên tốt bao gồm động cơ và các bộ phận nặng về bánh răng, như hầu hết các hộp số và hộp số ô tô và công nghiệp. Tôi thực sự khuyên bạn nên thực hiện thường xuyên phân tích tỷ trọng sắt trên các hệ thống như vậy.
Các hệ thống có khối lượng dầu lớn và trải qua quá trình lọc tương đối tốt, như hệ thống tuabin và hệ thống thủy lực , không phải là ứng cử viên tốt cho thử nghiệm này, ít nhất là không sử dụng mẫu dầu. Sẽ rất hữu ích khi thực hiện phân tích tỷ trọng sắt của các mảnh vụn đã được rửa sạch khỏi một phần của phần tử lọc.
Trong trường hợp của công nghệ cảm ứng điện từ, nó cũng có thể thực hiện mật độ sắt trên một tấm lọc được tạo ra từ dầu hoặc các mảnh vụn của bộ lọc. Trên các hệ thống bôi trơn như vậy, tôi khuyên bạn nên thực hiện phân tích tỷ trọng sắt trên các mảnh vụn của bộ lọc hoặc lơ lửng trong dung môi hoặc lắng đọng trên miếng dán. Như thường lệ, hãy đảm bảo quy trình kiểm tra được lặp lại chính xác mỗi lần để đảm bảo kết quả có thể xác định được.
Mật độ sắt không hữu ích trên các hệ thống có thành phần kim loại tương đối nhỏ, như hộp số con sâu sử dụng bánh răng bò dựa trên hợp kim cupric.
Việc phân tích tỷ trọng sắt thất bại nên được theo dõi bằng một thử nghiệm dựa trên kính hiển vi, chẳng hạn như phương pháp phân tích sắt hoặc kính hiển vi vá.
So sánh với phân tích sắt nguyên tố
Tất cả các thiết bị kiểm tra tỷ trọng sắt đều tạo ra ít nhất một chỉ số ô nhiễm tỷ lệ với mật độ của các hạt đen trong dầu. Tôi sẽ sử dụng chỉ mục này trong cuộc thảo luận sau. Cũng có nhiều cách để xác định hàm lượng nguyên tố sắt (Fe), nhưng tôi sẽ giới hạn cuộc thảo luận này trong phổ phát xạ nguyên tử plasma kết hợp cảm ứng (ICP), vì đây là phương pháp phân tích nguyên tố được thực hiện phổ biến nhất.
Để làm nổi bật sự khác biệt giữa mật độ sắt và phân tích nguyên tố, hai tình huống lý thuyết được trình bày. Đầu tiên được minh họa trong Hình 1. Một mẫu đã được chuẩn bị bằng cách lấy một viên bi ra khỏi ổ bi và cho vào một ít dầu.
Nếu bạn phân tích mẫu này cho cả Fe và mật độ sắt, thì không có gì ngạc nhiên khi mật độ sắt cao đến mức cao, nhưng Fe sẽ bằng không. Điều này liên quan đến giới hạn về kích thước của các hạt được phân tích bằng máy quang phổ ICP. Khoảng năm micrômét thường được coi là giới hạn trên.
Nếu chúng ta lấy cùng một ổ bi và nghiền nó thành bột mịn (Hình 2), mật độ sắt sẽ giống như trong Hình 1 (nồng độ của vật liệu đen không thay đổi). Tuy nhiên, số đọc Fe bây giờ sẽ cao, vì các hạt đã được đưa vào máy quang phổ mà nó có thể phát hiện.
Hình 3, 4 và 5 thể hiện các tình huống thực tế. Hình 3 minh họa một tình huống mài mòn bình thường, chủ yếu là các hạt mài mòn cọ xát. Có một vài hạt nhỏ lơ lửng trong dầu. Dự đoán, cả Fe và mật độ sắt đều thấp.
Hình 4 minh họa sự ăn mòn. Trong các phản ứng ăn mòn, các hạt được tạo ra có kích thước cực kỳ nhỏ, thường có kích thước submicron và thường bị hòa tan hoàn toàn. Nồng độ của các mảnh vụn sắt thực sự khá thấp, nhưng vì hầu như tất cả các hạt có thể được phát hiện bằng máy quang phổ ICP, nên số đọc của nó sẽ cao.
Hình 5 đại diện cho một mẫu được lấy từ một hệ thống trong giai đoạn sau của sự cố do mỏi – sự phân bố các mảnh vụn mòn như vậy được đặc trưng bởi tương đối ít các hạt nhỏ và nhiều hạt lớn. Số đọc mật độ sắt sẽ cao, nhưng Fe sẽ nhỏ do tương đối ít hạt mà máy quang phổ có thể xử lý chính xác.
Phân tích tỷ trọng sắt trình bày một bức tranh nhanh chóng và mạnh mẽ về tình hình mài mòn tổng thể của một bộ phận được bôi trơn. So sánh các chỉ số nồng độ mảnh vụn sắt và sắt nguyên tố cung cấp cho bạn nhiều thông tin hơn nữa về loại mài mòn xảy ra và sự phân bố các kích thước hạt mài mòn.
Thông tin liên hệ:
- Địa chỉ: Tòa Nhà B&L Tower , Số 119-121 Đường Ung Văn Khiêm , P. 25, Q. Bình Thạnh , Tp.Hồ Chí Minh
- Kinh doanh: 0989 278 490
- Zalo: 0989278490
- Email: cskh@maianduc.com
- Website: www.maianduc.vn
- Facebook: https://www.facebook.com/MaiAnDucJSC
