Glycol Trong Dầu Bôi Trơn – Phát hiện, Phân tích Và Loại Bỏ

Glycol Trong Dầu Bôi Trơn – Phát hiện, Phân tích Và Loại Bỏ .Việc đưa glycol vào dầu bôi trơn khiến máy móc của bạn tiếp xúc với một hỗn hợp hóa chất độc và mạnh. Không giống như các chất gây ô nhiễm có hại khác như nước và bụi bẩn, khả năng phá hủy của glycol có thể dẫn đến hỏng hóc hàng loạt các bộ phận của máy trong một khoảng thời gian hẹp.

Khó có thể có một vai trò quan trọng hơn đối với nhà phân tích dầu ngoài việc kiểm tra định kỳ dầu bôi trơn để tìm sự hiện diện của glycol. Một phòng thí nghiệm phân tích dầu lớn chuyên về thiết bị hạm đội hạng nặng được triển khai trong khai thác và xây dựng đã báo cáo rằng glycol được tìm thấy trong 8,6% các mẫu dầu động cơ trong khoảng thời gian nhiều năm – khoảng 1 trên 12 mẫu.

Trên thực tế, các phòng thí nghiệm phân tích dầu đã tiến hành kiểm tra rò rỉ chất làm mát trong dầu động cơ đã qua sử dụng và các chất bôi trơn truyền động khác trong thời gian dài gần như đã qua sử dụng thử nghiệm dầu. Các kỹ thuật khác nhau đáng kể giữa các phòng thí nghiệm, cũng như các giới hạn đáng báo động. Bài viết này đưa chủ đề kiểm tra glycol trong phòng thí nghiệm phân tích dầu trở thành tiêu điểm bằng cách mô tả các kỹ thuật phòng thí nghiệm mới nhất để phát hiện và đo nồng độ của nó cùng với các mẹo để khắc phục sự cố.

Glycol được bào chế và sử dụng như thế nào

Glycol, thành phần chính trong chất chống đông, thường được trộn với nước theo tỷ lệ 50/50 để tạo thành chất lỏng “chất làm mát” để truyền nhiệt, tăng nhiệt độ điểm sôi (trên 225 ° F hoặc 107 ° C) và giảm nhiệt độ đóng băng (dưới -32 ° F hoặc -35 ° C). Khi các chất phụ gia được kết hợp vào công thức, chất làm mát có thể bảo vệ chống lại sự ăn mòn và xâm thực một cách hiệu quả.

Cả propylene glycol và ethylene glycol đều được sử dụng trong các công thức làm mát. Propylene glycol là sự lựa chọn của một số người dùng, vì không giống như ethylene glycol, nó không độc hại và cũng không được coi là một vật liệu nguy hiểm. Tuy nhiên, ethylene glycol được sử dụng rộng rãi hơn, chủ yếu là do đặc tính truyền nhiệt cao hơn của nó. Bài viết này sẽ tập trung hoàn toàn vào ethylene glycol.

Các công thức chống đông được sử dụng làm chất làm mát triển khai một loạt các chất phụ gia hữu cơ và kim loại hữu cơ. Chúng được sử dụng để bảo vệ kim loại trong hệ thống làm mát khỏi bị ăn mòn / xâm thực, kiểm soát cặn, ngăn tạo bọt và duy trì độ pH. Các ví dụ phổ biến về các chất phụ gia bao gồm các loại phốt phát khác nhau, natri borat, molybdat, natri silicat, kali sebacat và natri nitrat.

Cũng giống như các chất phụ gia trong dầu bôi trơn, các chất phụ gia này sẽ góp phần làm thay đổi nồng độ nguyên tố của natri, bo, kali, silic và phốt pho trong chất làm mát. Như sẽ được thảo luận chi tiết hơn ở phần sau, các họ nguyên tố từ hệ phụ gia chất làm mát giúp đóng vai trò là dấu hiệu, như DNA, để xác định sự nhiễm glycol của dầu bôi trơn.

Các phương pháp xử lý phụ gia được sử dụng trong công thức chống đông khác nhau đáng kể giữa các nhà cung cấp hậu mãi và OEM cung cấp chất làm đầy ban đầu tại nhà máy và cung cấp phụ gia làm mát bổ sung (SCA). Cũng có sự khác biệt rõ rệt về mặt địa lý trong hóa học phụ gia làm mát, chịu ảnh hưởng của các quy định về môi trường và chất lượng nước. Ví dụ, người Nhật không sử dụng silicat mà sử dụng một lượng lớn phốt phát.

Ngược lại, người châu Âu triển khai các hợp chất phụ gia silicat, benzoat, borat, nitrit và nitrat. Các công thức của Hoa Kỳ sử dụng silicat, phốt phát, cũng như nhiều chất ức chế hữu cơ.

Cách Glycol đi vào dầu động cơ và các chất bôi trơn khác

Glycol có thể rò rỉ vào dầu động cơ và các loại dầu bôi trơn khác theo nhiều cách khác nhau. Bao gồm các:

• Con dấu bị lỗi hoặc kém chất lượng
• Vòng đệm đầu thổi
• Bu lông đầu bị mài mòn không đúng cách
• Đầu xi lanh bị cong vênh hoặc nứt do nhiệt (từ lượng nước làm mát thấp đến bộ điều nhiệt bị kẹt)
• Khối hoặc đầu xi lanh bị nứt từ chất làm mát đông lạnh
• Bề mặt đầu và khối được gia công không đúng cách
• Ăn mòn hư hỏng của lót xi lanh
• Xói mòn / ăn mòn lớp lót xi lanh
• Xói mòn điện hóa
• Hư hỏng hoặc lõi làm mát bị ăn mòn
• Sự cố phớt máy bơm nước và tắc nghẽn lỗ nước

Trên thực tế, một OEM động cơ diesel lớn đã ước tính 53% tất cả các lỗi động cơ thảm khốc là do rò rỉ chất làm mát. Đối với nhiều động cơ diesel và khí đốt tự nhiên, nguy cơ ô nhiễm cao nhất xảy ra trong thời gian động cơ không hoạt động. Trong những trường hợp như vậy, việc làm mát động cơ do sử dụng gián đoạn có thể dẫn đến rò rỉ bên trong liên quan đến hiện tượng rão nhiệt, chẳng hạn như ở các đầu xi lanh, nơi có nguy cơ tụt dốc hoặc chuyển động từ các vòng đệm.

Áp suất thủy tĩnh cao hơn của chất làm mát so với hệ thống dầu bôi trơn tạo ra rủi ro khi động cơ ở trạng thái nghỉ. Điều này có thể dẫn đến việc ăn chất làm mát vào chất bôi trơn.

Hình 1. Sơ đồ ăn mòn khoang lót xi lanh

Một nguồn rò rỉ phổ biến khác trong các động cơ có lót xi lanh ướt có liên quan đến sự thủng cơ học của các ống lót, được thúc đẩy bởi sự xâm thực hơi. Điều này xảy ra khi các ống lót rung động dữ dội (ở phía tải) theo nhịp chuyển động, nén và đốt của piston. Sự chuyển động này làm cho phần hiếm của sóng áp suất tạo thành các vùng áp suất âm tạo ra các bong bóng hơi (lỗ trống).

Khi buồng đốt cháy, các bong bóng hơi nổ với tốc độ âm thanh gây ra các tia chất lỏng và áp suất bề mặt cao tới 60.000 psi. Năng lượng cục bộ như vậy thực sự có thể làm nổ các lỗ nhỏ trên màng oxit bảo vệ trên thành ống lót, tương tự như hiện tượng tạo hơi trong máy bơm thủy lực.

Thiệt hại có thể được đẩy mạnh hơn nữa bởi sự tấn công hóa học của kim loại mới ra đời trong sự kiện xâm thực này. Theo thời gian, điều này có thể dẫn đến thủng lớp lót và rò rỉ (Hình 1 và 2). Lưu ý, nhiều nhà nghiên cứu đã công nhận về cơ chế chính xác của thiệt hại. Mặc dù có sự khác biệt về lý thuyết, nhưng có sự đồng ý chung rằng chế độ hư hỏng được lan truyền bởi sự kết hợp của sự tấn công cơ học (xâm thực cục bộ) và hóa học (ăn mòn kim loại cơ bản tiếp xúc).

Hình 2. Xói mòn vách xi lanh In lại được phép của Caterpillar Inc.

Các chất phụ gia nhất định được sử dụng trong SCA, chẳng hạn như molybdate và natri nitrit, đã được phát hiện là có khả năng ức chế mạnh sự tiến triển của ăn mòn lỗ rỗng. Nếu màng oxit bảo vệ của lớp lót bị phân tách bởi năng lượng xâm thực, chất phụ gia sẽ tạo thành màng chắn để ngăn chặn sự tiến triển tiếp theo.

Tuy nhiên, nồng độ của các SCA này được đưa vào hỗn hợp chất làm mát là rất quan trọng. Việc phóng điện quá mức có thể dẫn đến việc bị rỗ nhanh trong khi quá mức có thể gây ra hiện tượng gel hóa chất làm mát, ăn mòn chất hàn gốc chì và các vấn đề khác.

Tác hại do dầu bôi trơn nhiễm Glycol gây ra

Glycol là một kẻ xấu khi nó kết hợp với dầu. Vấn đề càng trở nên nghiêm trọng hơn bởi nước làm mát đi vào hệ thống bôi trơn cùng lúc với glycol. Bằng chứng về sự ô nhiễm glycol thường được nhìn thấy bởi các thợ máy chịu trách nhiệm sửa chữa những hư hỏng mà nó gây ra.

Ví dụ, các ổ trục chính và ổ trục kết nối có thể trở nên sẫm màu, gần giống như than củi, khi glycol đã làm ô nhiễm các ống cacte động cơ diesel.

Do thực tế là glycol không hòa tan trong dầu khoáng và điều kiện nhiệt bên trong động cơ dẫn đến sự biến đổi của glycol và các chất phụ gia làm mát thành một loại hóa chất khác, không có gì ngạc nhiên khi có rất nhiều hậu quả thoái hóa.

Sau đây là phần thảo luận về một số triệu chứng phổ biến và một số triệu chứng không phổ biến hoặc tác hại của việc rò rỉ và nhiễm glycol.

Khóa thủy lực
Trước đây người ta đã đề cập rằng chất làm mát có thể ăn mòn và làm mòn thành của ống lót xi lanh. Điều này có thể dẫn đến các lỗ thủng. Khi động cơ ở trạng thái nghỉ, buồng đốt bên trong xi lanh thực sự có thể bị ngập nước làm mát đi qua các lỗ này. Sau đó, khi động cơ quay, sự thiếu khả năng nén của chất làm mát có thể gây ra khóa thủy lực, giống như làm chết máy bơm. Vì chất làm mát không đi đến đâu, nên có thể xảy ra hỏng ổ trục, vòng và / hoặc thanh truyền.

Sự hình thành axit và hư hỏng mang
Trong điều kiện hoạt động bình thường, ethylene glycol oxy hóa để tạo thành các axit hữu cơ như axit glycolic, axit oxalic, axit fomic và axit cacbonic. Thông thường, tốc độ phản ứng tăng gấp đôi ở mỗi nhiệt độ 18 ° F (8 ° C). Các axit này góp phần vào các hiệu ứng thứ cấp và thứ ba như được mô tả thêm. Tuy nhiên, chỉ riêng sự hiện diện của chúng trong dầu bôi trơn có thể gây nguy hiểm cho ổ trục và các bề mặt ma sát khác.

Các điều kiện ăn mòn có thể làm hỏng bề mặt phủ của lớp phủ chì / thiếc của ổ trục , thúc đẩy gỉ trên bề mặt thép và sắt, và làm xỉn màu kim loại cupric bằng đồng và đồng thau. Một nghiên cứu cho thấy rằng ngay cả một sự rò rỉ nhỏ chất làm mát trong một động cơ / máy nén khí tích hợp lớn cũng đủ để ăn mòn nghiêm trọng bề mặt thép và đồng của động cơ.

Quả bóng dầu và lượng mưa phụ gia
Chevron và các nhà nghiên cứu khác đã báo cáo rằng khi chất làm mát gốc glycol già hóa nhiệt trong chất bôi trơn cacte, quả bóng dầu hình thành, phần lớn là do phản ứng của glycol với các chất phụ gia dầu. Các chất phụ gia liên quan bao gồm sulfonat, phenat và ZDDP ( Hình 3 ). Điều này được chứng minh thêm trong một nghiên cứu của bộ phận lọc Fleetguard của Cummins Engine đã báo cáo rằng có tới 77 gam chất rắn có thể lọc được hình thành khi dầu bị nhiễm chất làm mát có chứa ethylene glycol ở nồng độ chỉ hai phần trăm (Hình 4).

Mất khả năng phân tán và cắm bộ lọc
Các axit và nước hình thành trong dầu cacte do nhiễm chất làm mát thường sẽ phá vỡ sự phân tán muội than , ngay cả khi tải muội than thấp. Fleetguard báo cáo “75% khiếu nại về phích cắm bộ lọc từ khách hàng liên quan đến chất làm mát hoặc độ ẩm trong cacte.” Một khi muội than bắt đầu đổ, có thể dẫn đến phản ứng dây chuyền của các hư hỏng liên quan, bao gồm mất lớp bảo vệ chống mài mòn, cặn bám trên bề mặt boong van và cặn cacbon trên rãnh vòng, chỗ tiếp đất của chốt piston, các bộ phận của bộ truyền động van và đường dẫn dầu đến ổ trục, v.v.

Nếu vấn đề không được xác định, dầu thường được thay đổi mà không có hệ thống xả (được mô tả sau trong phần Quy trình làm sạch Glycol từ động cơ). Sau đó, phản ứng dây chuyền sẽ có được sức sống mới vì chất tẩy rửa và chất phân tán đi kèm với dầu động cơ mới có thể tạo ra cặn và cặn bẩn. Sau đó, trong vòng vài phút sau khi thay dầu và bộ lọc, bộ lọc mới có thể được cắm trở lại. Sau đây là tóm tắt của chuỗi phản ứng này:

1. Nước làm mát bị rò rỉ vào dầu cacte.

2. Axit và chất kết tủa hình thành khi phản ứng của glycol, phụ gia làm mát và phụ gia bôi trơn .

3. Những cục không tan này bắt đầu làm tắc bộ lọc dầu.

4. Đồng thời, axit và nước phá vỡ sự phân tán của muội gây ra tình trạng đổ. Nhiều bùn và chất không tan hình thành.

5. Bây giờ bộ lọc được cắm với các sản phẩm phụ chuyển đổi glycol và bồ hóng đông tụ.

6. Dầu và bộ lọc đã được thay đổi (thường khoảng 15% lượng dầu cũ vẫn còn trong chảo dầu hoặc bám vào bề mặt động cơ). Dầu mới (với chất tẩy rửa và chất phân tán) sẽ huy động muội than và cặn bẩn, mang nó đến bộ lọc.

7. Một lần nữa, bộ lọc sẽ được cắm (ngay cả khi đã cố định rò rỉ chất làm mát).

Quá trình oxy hóa và thay đổi độ nhớt
Khi glycol làm ô nhiễm dầu bôi trơn, độ nhớt của dầu có thể tăng đột ngột. Vấn đề này đặc biệt nghiêm trọng ở các loại dầu động cơ có tính phụ gia cao. Độ nhớt cao có thể dẫn đến dòng chảy không đủ của chất bôi trơn đến các bề mặt ma sát quan trọng. Vì vậy, glycol và các sản phẩm phản ứng của nó có thể thúc đẩy quá trình oxy hóa dầu gốc một cách mạnh mẽ . Caterpillar báo cáo rằng “ô nhiễm chất làm mát trong hộp số và chất lỏng thủy lực thường biểu hiện như sự gia tăng quá trình oxy hóa.”

Làm thế nào Glycol được phát hiện trong hiện trường

Những người thợ cơ khí, kỹ thuật viên bôi trơn và người vận hành luôn chú ý đến các dấu hiệu nhận biết của chất bôi trơn bị nhiễm chất làm mát. Trong các đoàn xe tải, xe buýt và thiết bị di động, dấu hiệu đầu tiên có thể là khói trắng bốc lên từ ống xả động cơ diesel. Hoặc nó có thể xuất hiện như một lớp bùn kết dính sáng bóng có độ sệt của mayonnaise trên một bộ lọc đã qua sử dụng trong quá trình thay nước định kỳ. Có lẽ như đã đề cập trước đây, áp suất dầu trong động cơ diesel tăng cao bất thường chỉ vài phút sau khi thay dầu và bộ lọc.

Kiểm tra
vết thấm Một bài kiểm tra đã thu hút được sự chú ý mới là bài kiểm tra điểm thấm. Nó xuất hiện lần đầu trên hiện trường bôi trơn như một thử nghiệm thực địa có niên đại khoảng năm 1880. Nó xuất hiện trở lại trong các nghiên cứu do Shell Oil thực hiện vào những năm 1950 và bây giờ một lần nữa nó dường như thu hút sự chú ý của ngay cả những phòng thí nghiệm dầu phức tạp nhất. Vì tính đơn giản của nó, thử nghiệm dễ dàng được tiến hành tại hiện trường, mặc dù cần có thời gian để các kết quả phát triển đầy đủ.

Thử nghiệm dựa trên quy trình đã thiết lập của sắc ký giấy và bao gồm việc nhỏ một vài giọt dầu đã qua sử dụng lên giấy thấm thông thường (có sẵn trong danh mục cung cấp trong phòng thí nghiệm), hoặc thậm chí là mặt sau của danh thiếp. Để các giọt thấm vào giấy trong vài giờ. Nếu một vết đen hoặc nâu để lại ở trung tâm sau khi dầu hấp thụ ra bên ngoài, thì điều này có thể bị gián đoạn sự phân tán và đông tụ muội than, một hậu quả phổ biến của nhiễm glycol.

Một loại bột dính màu đen với phần ngoại vi được xác định rõ ràng (cạnh sắc) là nguyên nhân gây ra mối lo ngại nghiêm trọng. Rất thường một vòng bồ hóng phát triển xung quanh tâm màu vàng / nâu khi có glycol. Hình 5 cho thấy mô hình độc đáo này trên blotters được phát triển từ dầu cacte diesel đã qua sử dụng được ủ nhiệt với sự hiện diện của các nồng độ khác nhau của glycol và nước.

Kiểm tra bản vá
Khi cho một lượng nhỏ dầu được pha loãng bằng dung môi đi qua màng một micron, bạn sẽ thường thấy cặn, chất kết tủa phụ gia và các chất bẩn không hòa tan khác hiện diện trên bề mặt màng. Việc sử dụng kính hiển vi 30 công suất cầm tay có thể giúp kiểm tra vật liệu hiện có. Bộ dụng cụ kiểm tra bản vá hiện trường có sẵn từ một số nhà cung cấp.

Lưu ý nếu kích thước lỗ màng quá lớn (> 3 micron), nhiều bùn và chất không tan sẽ đi qua. Nên sử dụng miếng dán 0,8 mm. Cũng tránh sử dụng các dung môi có nguy cơ hòa tan các oxit ngưng tụ và các vật liệu mục tiêu khác từ dầu nhiễm glycol.

Phương pháp
thuốc thử của Schiff Phương pháp thuốc thử của Schiff (ASTM D2982) là một phương pháp so màu để phát hiện lượng vết glycol trong dầu bôi trơn. Trong phương pháp này, dung dịch axit clohydric (HCl) và axit tuần hoàn (HIO3) được đưa vào dầu để oxy hóa bất kỳ glycol nào có thể có mặt. Phản ứng này tạo ra một anđehit, sau đó phản ứng với thuốc thử Schiff, tạo ra sự chuyển màu tích cực từ không màu sang hồng / tím – màu càng đậm thì càng có nhiều glycol. Có một số nhà cung cấp bộ dụng cụ thử thuốc thử của Schiff.

Xin lưu ý, các trường hợp dương tính giả thường xuyên được báo cáo do có các tạp chất nhỏ trong dầu mới. Chevron đã ghi nhận tác động này là do dấu vết còn lại của glycol trong dầu mới từ quá trình sản xuất phụ gia bôi trơn. Tuy nhiên, những người khác đã báo cáo rằng nó cũng có thể là do aldehyde và xeton từ quá trình lọc dầu gốc, mặc dù dữ liệu của Chevron đã công bố. Điều này có ý nghĩa vì dầu mới có thể cho thấy dương tính với Schiff’s trước khi oxy hóa bằng HIO3.

Trong một trường hợp khác, phòng thí nghiệm phân tích dầu Cummins báo cáo rằng họ đã tiến hành các thử nghiệm liên tiếp trên một mẫu dầu đã qua sử dụng và cho kết quả dương tính, âm tính và không xác định. Do sự không ổn định của ethylene glycol trong dầu bôi trơn ở nhiệt độ bể phốt cao, nó nhanh chóng được chuyển đổi thành axit và các hợp chất khác. Bởi vì phương pháp thử nghiệm này và các phương pháp thử nghiệm khác được thảo luận dưới đây dựa trên sự có mặt của glycol phân tử, bất kỳ sự phân hủy hóa học hoặc nhiệt nào của chất làm mát có thể làm cho thử nghiệm thuốc thử của Schiff không đáng tin cậy. Các thử nghiệm trong phòng thí nghiệm của Cummins cho thấy rằng “một loại dầu chứa 4% chất làm mát sẽ chỉ giữ lại 10% glycol ban đầu khi đun ở nhiệt độ 200 ° F (93 ° C) trong tám giờ.” Tuy nhiên, các dấu hiệu khác cho thấy sự nhiễm glycol vẫn còn trong dầu.

Làm thế nào Glycol được phát hiện trong phòng thí nghiệm

Các phòng thí nghiệm phân tích dầu thương mại triển khai một số phương pháp và dụng cụ thử nghiệm khác nhau để phát hiện và đo nồng độ glycol trong dầu nhờn đã qua sử dụng. Hiệu quả của các kỹ thuật này khác nhau đáng kể, và vì lý do này, một cuộc thảo luận để so sánh và đối chiếu chúng được đảm bảo. Vì vậy, ba phương pháp phổ biến nhất được các phòng thí nghiệm phân tích dầu sử dụng được thảo luận dưới đây:

Quang phổ hồng ngoại biến đổi Fourier (FTIR)
Nhiều phòng thí nghiệm phân tích dầu sử dụng quy trình này để phân tích các đặc tính phân tử dầu đã qua sử dụng thường xuyên. Tạp chí Thực hành Phân tích Dầu đã đề cập đến quang phổ hồng ngoại trong một số số báo. Các đặc tính mục tiêu phổ biến được phát hiện và đo bằng FTIR bao gồm tải muội, nhiễm bẩn nước , pha loãng nhiên liệu , oxy hóa, nitrat hóa và sunfua hóa. Nhiều phòng thí nghiệm cũng báo cáo các dải hấp thụ thường liên quan đến ethylene glycol.

Mặc dù có nhiều lợi ích khi bao gồm glycol trong số các đặc tính khác nhau được báo cáo bởi tia hồng ngoại, nhưng cũng có những nhiễu và giới hạn độ nhạy thấp hơn mà phòng thí nghiệm và người dùng cần phải lưu ý. Các chất gây nhiễu liên quan đến các đặc tính và chất gây ô nhiễm khác có chung vùng hấp thụ quang phổ với glycol.

Ví dụ, dải mạnh nhất đối với glycol, một vùng rộng khoảng 3450 cm-1 tương ứng với nhóm chức OH, cũng được sinh sống bởi nước và các rượu khác có chức năng tương tự. Vì nước được pha trộn với chất chống đông (ethylene glycol) để tạo thành chất làm mát, nên việc phân biệt thường không thể thực hiện được.

Tuy nhiên, có một dải độc đáo hơn cho ethylene glycol ở 1070-1030 cm-1 tương ứng với nhóm chức CO, thường được sử dụng vì có ít dải chồng lên nhau hơn từ các chất bẩn dầu khác và các sản phẩm phụ xuống cấp ( Hình 6 ). Rủi ro chính trong khu vực này liên quan đến một số chất phụ gia (chẳng hạn như bari sulfonat) và các hợp chất oxy hóa (ete, lacton và rượu) từ dầu gốc và sự phân hủy phụ gia.

Cũng như ô nhiễm nước, khả năng sử dụng FTIR rất hạn chế để phát hiện nồng độ glycol dưới 1.000 ppm. Cũng giống như xét nghiệm thuốc thử của Schiff, FTIR cũng dựa vào sự hiện diện của glycol phân tử. Tuy nhiên, vì glycol có thể phân hủy nhanh chóng về mặt hóa học và nhiệt học như đã đề cập trước đây, nên sự hiện diện của nó trong dầu đã qua sử dụng có thể được ngụy trang hoàn toàn. Trong trường hợp này, để FTIR thành công, một nhà phân tích sắc sảo sẽ cần phải nhận ra các dải hấp thụ của một số sản phẩm biến đổi của glycol.

Sắc ký khí
Có lẽ không có phương pháp phân tích nào có tác động lớn đến phân tích dầu mỏ hơn phương pháp sắc ký khí (GC). Trong lĩnh vực phân tích dầu đã qua sử dụng , nó được coi là phương pháp chính xác nhất để phát hiện và đo glycol và nhiên liệu, mặc dù tốn kém và tốn thời gian hơn so với các phương pháp thay thế. Quy trình GC được sử dụng phổ biến nhất để phân tích glycol là ASTM 4291, “Phương pháp kiểm tra tiêu chuẩn cho dấu vết Ethylene Glycol trong dầu động cơ đã qua sử dụng” ( Hình 7 ).

Quy trình này bao gồm việc chiết xuất glycol từ dầu trước tiên bằng cách sử dụng nước, sau đó là ly tâm. Dịch chiết sau đó được loại bỏ và tiêm vào GC nơi các hợp chất phân cực được tách ra và phát hiện trên sắc ký đồ.

Lưu ý, quy trình này đã được Chevron báo cáo là nhạy cảm đến mức có thể đưa ra các dấu hiệu rò rỉ chất làm mát sai. Điều này là do sự hiện diện của các sản phẩm phụ trong quá trình sản xuất phụ gia và ô nhiễm nhiên liệu có thể để lại hàm lượng glycol trong dầu mới và dầu đã qua sử dụng. Sẽ rất hữu ích khi tạo cơ sở cho các chất bôi trơn mới sử dụng GC trước khi triển khai phương pháp này với các loại dầu đã qua sử dụng.

Hạn chế chính của việc phát hiện GC của glycol là glycol có thể nhanh chóng phân hủy thành axit, andehit và este, điều này có thể dẫn đến âm tính giả hoặc báo cáo thấp hơn nồng độ thực của glycol và các dẫn xuất của glycol. Điều này cũng đúng đối với thử nghiệm thuốc thử Schiff và FTIR.

Phân tích nguyên tố của dầu và bộ lọc đã qua sử dụng
Phân tích nguyên tố bằng quang phổ phát xạ cặp đôi Plasma cảm ứng (ICP) hoặc bằng quang phổ phát xạ điện cực đĩa quay tia lửa điện (RDE) đã là trụ cột chính của phòng thí nghiệm phân tích dầu trong nhiều năm.

Việc sử dụng phân tích nguyên tố có lẽ là phương pháp đáng tin cậy nhất để xác minh rằng glycol hoặc các dẫn xuất của nó đã làm ô nhiễm chất bôi trơn. Quy trình này là chìa khóa để phát hiện sự hiện diện của các chất phụ gia chống đông kim loại hữu cơ bị trộn lẫn với chất bôi trơn khi bị nhiễm bẩn. Những dấu hiệu nguyên tố này là những dấu hiệu cho thấy dầu đã nhận được một liều chất chống đông.

Ví dụ, natri, bo, kali và silic thường được tìm thấy trong các công thức chất chống đông ( Hình 8 ). Để biết cụ thể các nguyên tố phụ gia nào và nồng độ của chúng được tìm thấy trong chất chống đông mới hoặc đã qua sử dụng (bao gồm các hỗn hợp chứa SCA), một mẫu có thể dễ dàng được phân tích theo cách tương tự như các loại dầu đã qua sử dụng.

Trong số các hợp chất khác nhau tạo nên chất phụ gia chống đông, các hợp chất natri và kali là ổn định nhất, mặc dù có nguy cơ chúng sẽ kết tủa và bị loại bỏ bởi bộ lọc. Boron có nguy cơ bay hơi ở nhiệt độ bể chứa cacte điển hình, trong khi silicon từ rò rỉ chất làm mát có thể bị nhầm lẫn với sự xâm nhập của bụi bẩn hoặc phụ gia chống tạo bọt dầu. Xem thanh bên để phát triển đường chuẩn cho các mức chất gây ô nhiễm glycol bằng cách sử dụng natri so với các nồng độ chất chống đông khác nhau.

Trích dẫn một lần nữa từ báo cáo của bộ phận Fleetguard của Cummins Engine, “Các mẫu dầu đôi khi sẽ có vài trăm phần triệu natri, nhưng sẽ không có hơi ẩm hoặc glycol. Lượng natri cho thấy ít nhất một gallon chất làm mát đã bị rò rỉ vào cacte, nhưng không có dấu hiệu nào về nó (ngoài natri) ”. Cummins tóm tắt bằng cách nói, “Kinh nghiệm của chúng tôi là chỉ số đáng tin cậy nhất về sự rò rỉ chất làm mát là mức natri của tro giấy lọc, sau đó là mức natri trong dầu.”

Do mất natri từ việc tiêu thụ dầu hoặc do natri không hòa tan được bộ lọc dầu thu giữ (80 đến 90% tổng lượng natri bị rò rỉ vào cacte trong một số trường hợp), lượng natri trong dầu tăng ít nhất là 50 ppm có thể có nghĩa là một gallon chất làm mát đã bị rò rỉ vào hệ thống dầu bôi trơn 10 gallon (38 L).

Nếu cặn của một bộ lọc đã qua sử dụng được nghi ngờ là các chất phụ gia làm mát, thì một phép phân tích để xác định natri có thể được thực hiện như sau:

1. Sử dụng bể siêu âm, chuyển các hạt từ một mảnh của phương tiện lọc sang dung môi như dầu hỏa hoặc rượu khoáng.

2. Sử dụng phương pháp phân hủy axit để xác định các thành phần phụ gia (natri, v.v.) trong cặn lọc, hoặc

3. Chuyển cặn sang màng lọc và phân tích vật liệu bằng quang phổ huỳnh quang tia x (hoặc SEM / EDX, PIXE), hoặc

4. Chuyển cặn sang lam kính và phân tích chất dạng hạt bằng kính hiển vi hóa học.

Khi quan sát thấy sự gia tăng natri đột ngột, người phân tích cần lưu ý đến các nguồn thông thường khác. Chúng bao gồm: muối và nước mặn, dầu mỡ, bụi bẩn, tro bay, natri hydroxit, v.v. Vì lý do này, các thành viên khác của gia đình phụ gia làm mát có thể cần thiết để xác nhận chất gây ô nhiễm là chất chống đông, chẳng hạn như bo, kali, silic và phốt pho, lưu ý rằng một số nguyên tố này cũng có thể là phụ gia dầu.

Giới hạn và Báo động

Việc đặt báo động và giới hạn cho glycol là rất khó vì sử dụng các công cụ phân tích dầu khác nhau và trạng thái thoáng qua của glycol trong chất bôi trơn. Trong phạm vi mà nhà phân tích có thể xác nhận một rò rỉ chất làm mát, dù nhỏ đến mức nào, thì vấn đề này cũng cần được quan tâm nghiêm túc. Tuy nhiên, dương tính giả có thể xảy ra nếu giới hạn cảnh báo được đặt quá thấp vì những lý do đã được thảo luận trước đó. Tương tự như vậy, nếu các cảnh báo được đặt quá cao, mức rò rỉ chất làm mát thực tế có thể cao hơn nhiều lần so với lượng đo được và động cơ có thể nguy hiểm gần đến hỏng hóc nghiêm trọng.

Trong trường hợp dương tính giả xảy ra do hóa dầu mới liên quan đến quá trình sản xuất phụ gia và lọc dầu gốc, các chất gây ra hiện tượng dương tính giả thường bị cháy trong quá trình sử dụng. Do đó, một loại dầu đối chứng mới hoặc một loại dầu được đưa vào sử dụng trong một thời gian ngắn có thể cho kết quả dương tính với glycol, sau đó sẽ cho kết quả âm tính.

Khi dương tính giả do hóa dầu xảy ra trong các phòng thí nghiệm báo cáo kết quả của xét nghiệm glycol (thuốc thử của Schiff, FTIR và GC), họ thường phải ghi dấu hiệu dương tính vào báo cáo. Tuy nhiên, dựa trên đánh giá của họ về các chỉ số khác (bao gồm các yếu tố phụ gia làm mát) như đã thảo luận trước đó, nhà phân tích nhận xét về dữ liệu phân tích dầu nên nhấn mạnh rằng kết quả glycol dương tính không phải là nguyên nhân đáng lo ngại.

Một số phòng thí nghiệm sử dụng phương pháp báo cáo ô nhiễm chất làm mát hoặc chất chống đông thay vì glycol để loại bỏ nguyên nhân tiềm ẩn gây lo ngại không chính đáng này. Nguyên tắc tương tự cũng đúng trong trường hợp thử nghiệm glycol âm tính trong đó sự hiện diện của nó được ngụy trang bằng thực tế là nó đã chuyển đổi thành các sản phẩm phụ.

Nhìn vào các chỉ số khác như natri và kali, nhà phân tích phải báo cáo dương tính với nhiễm chất làm mát mặc dù thực tế là không phát hiện thấy glycol thực sự. Trong những trường hợp như vậy, nhà phân tích trong phòng thí nghiệm đang thực hiện xác định mức độ nhiễm bẩn dựa trên việc xem xét nhiều yếu tố.

Nói chung, glycol trên 200 ppm trong hầu hết các trường hợp được coi là có thể báo cáo. Các mức lớn hơn 400 ppm nên được coi là đáng kể và các mức cao hơn 1.000 ppm được gắn cờ là quan trọng.

Quy trình làm sạch Glycol khỏi động cơ

Quy trình xả do một công ty dầu lớn đề xuất để loại bỏ glycol khỏi bề mặt bên trong động cơ liên quan đến việc sử dụng Butoxy-Ethanol (tên thương mại Butyl Cellosolve, Union Carbide). Quy trình xả nước đối với các điều kiện ô nhiễm glycol ít hơn năm phần trăm được tóm tắt dưới đây:

1. Xả dầu khỏi khoang và tất cả các đường và các bộ phận.

2. Cài đặt các phần tử lọc mới.

3. Trộn dầu khoáng ISO VG 32 R&O 50/50 với Butyl Cellosolve.

4. Sử dụng hỗn hợp để xả hỗn hợp (sử dụng máy bơm bên ngoài được lắp đặt tại đường cung cấp bộ tăng áp hoặc phương pháp bơm phù hợp khác) bề mặt bên trong bằng lưu lượng và thể tích dồi dào trong một giờ ở nhiệt độ không dưới 70 ° F (21 ° C).

5. Xả hoàn toàn hệ thống, lau sạch cacte và thay bộ lọc.

6. Lặp lại các bước từ 2 đến 5, sử dụng hỗn hợp dầu hỏa 60% R&O 32, 40%.

7. Tháo và kiểm tra tất cả các ổ trục chính, ổ lăn và các bề mặt khác của động cơ.

8. Tháo máy bơm bên ngoài và nạp lại bằng chất bôi trơn phù hợp. Thay bộ lọc.

9. Theo dõi động cơ cẩn thận cho đến khi mọi điều kiện ổn định.