Хорошая статья от первого лица - одного из ведущих специалистов по UOA в мире -
Становится ли моё масло более коррозионным?
Даже если мы знаем, что тест на кислотное число регулярно выполняется и в соответствии с соответствующим методом ASTM, существует ли полное понимание того, что именно нам говорит кислотное число?
Мне приходилось видеть — в публикациях и в докладах многих экспертов на протяжении лет — объяснения кислотного числа или TAN, в которых повышение этого показателя интерпретируется как возрастание «коррозионного потенциала» смазки.
Мои первые попытки внедрить некоторые новые синтетические рецептуры масел взамен минеральных масел в узлах атомных электростанций изначально были отклонены: указывали, что у новых синтетических заменителей кислотное число выше, чем в данных по новым минеральным маслам, уже используемым на установке.
Пришлось информировать и обучать принимающих решения, что между кислотным числом и коррозионным потенциалом элементов машины связи нет.
Это прямо изложено в стандарте D664, который в области применения указывает: «…метод испытания не предназначен для измерения абсолютного кислотного свойства, которое могло бы быть использовано для прогнозирования работы масла в условиях эксплуатации. Общая связь между коррозией подшипников и кислотным числом не известна.»
Есть обстоятельства, при которых кислотное число масла растёт и действительно указывает на возрастание коррозионного потенциала. Это происходит, когда масло загрязнено сильными и, возможно, минеральными кислотами в результате процесса, происходящего рядом с машиной или в ней самой, либо при попадании загрязнений из окружающей среды, в которой работает масло.
Два примера — дизельные двигатели и отдельные компрессоры. В дизельном двигателе масло изначально формулируется с сверхосновным детергентом, исходя из понимания, что сгорание топлива генерирует кислые побочные продукты, которые со временем могут накапливаться в масле. Изначально эти продукты нейтрализуются детергентом, но в конечном счёте сильные минеральные кислоты могут превысить нейтрализующую способность и начать накапливаться в масле.
Именно поэтому в двигателях внутреннего сгорания иногда применяют стратегию тестирования как основного числа (Base Number), так и кислотного числа, отслеживая тот момент, когда масло теряет способность поддерживать кислотное число на низком уровне.
Другой пример — компрессоры для природного газа, особенно когда исходный газ относительно «кислый» или содержит много кислых компонентов. Поскольку такие газы мигрируют в компрессорное масло, кислотные числа резко возрастают и отражают возрастание коррозионного потенциала этих сильных кислот.
В некотором смысле мне импонировало прежнее обозначение TAN — Total Acid Number. Оно подчёркивало идею, что в учёт берутся и слабые, и сильные кислоты. Существенный рост кислотного числа может означать добавление сильных кислот, сочетание сильных и слабых кислот или, возможно, только слабые кислоты (вследствие окисления углеводородов).
Не углубляясь дальше, мы не знаем, и кислотное число — довольно грубый инструмент для понимания того, что происходит с химией нашего масла.
А кислотное число вообще — правильный тест?
Отсоединив концепцию измерения коррозионного потенциала от кислотного числа, мы возвращаемся к изначальному назначению метода: мониторингу «…относительных изменений, происходящих в масле в процессе использования в окислительных условиях…» (также из области применения D664).
Именно так многие и используют кислотное число — чтобы отслеживать деградацию масла во время эксплуатации как свидетельство его окисления. Однако это состояние по сути является запаздывающим показателем.
Иными словами, масло должно пройти физическую конверсию от исходного неокислённого углеводорода (как правило) к окислённым видам, которые меняют свойства этих молекул, включая способность поддерживать динамическую защитную жидкостную плёнку. По мере роста кислотного числа увеличивается доля молекул, которые были повреждены.
Однако эффект потенциального ущерба машине вследствие нарушения смазочных плёнок не обязательно пропорционален увеличению кислотного числа, фиксирующего это изменение. К сожалению, уровень износа может начать расти раньше, чем в кислотном числе проявится существенное изменение, что отражает накопление повреждённых молекул смазки.
Если же цель — не просто фиксировать состояние смазки, указывающее на снижение способности предотвращать повреждения, а предотвратить это ухудшение заранее, потребуется опережающий показатель повреждённых молекул.
Именно поэтому в ряде стратегий мониторинга используют другие методы, такие как техника RULER (ASTM D7590), в качестве признака утраты смазкой способности противостоять окислению, чтобы можно было предпринять проактивные меры по пополнению или замене масла и тем самым восстановить сопротивляемость масла окислению.
В этом отношении кислотное число масла, в контексте степени окисления молекул масла, похоже на параметр «окисление», регистрируемый методами инфракрасной спектроскопии.
Инфракрасные спектры используются для количественной оценки появления карбонильных групп, которые отсутствуют во многих, преимущественно минеральных, базовых маслах. Карбонильные группы могут проявляться в виде карбоксильных кислот, кетонов и альдегидов, образующихся в процессе окисления масла, и, следовательно, являются запаздывающим индикатором окисления вязкообразующих фильмообразующих молекул в смазке.
Итак, куда двигаться дальше?
Анализ любой программы по анализу смазочных материалов должен начинаться с целей владельца актива. Почему я выполняю тест на кислотное число, как я использую результаты и что я ожидаю получить от этой инвестиции в производимый трендовый и сопоставимый показатель применительно к моей смазке и моей машине?
Если сначала задать эти вопросы, то затем можно определить исходную точку принятия решения: добавляет ли кислотное число какую-либо ценность в мою программу анализа смазочных материалов.
Если мои цели проактивны — я хочу обнаруживать деградацию масел на ранней стадии и с достаточным запасом времени, чтобы действовать и избежать аномального износа, деградации масла и образования лака (varnish), — то кислотное число может не быть тем тестом, который стоит использовать.
В таком случае опережающие тесты, такие как RULER и MPC (для оценки потенциала образования лака), а также крупномасштабные тесты типа RPVOT, могут потребоваться и полностью вытеснить кислотное число с точки зрения принятия решений по управлению смазкой.
Работайте со своей лабораторией, чтобы лучше понять, какие тесты и методы они используют для определения кислотного числа, и убедитесь, что они помогут вам достигнуть ваших целей. Информированный владелец актива смотрит дальше простой стратегии «стоимость-за-образец» и соотносит цели актива со стратегией подбора набора тестов и действиями по результатам данных.
