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油的克星-氧化!

我們知道,潤滑油主要是用于減少運動元件表面之間的摩擦,具體到對機器設備而言,結合應用特點,通常油的功能作用被總結描述為:

潤滑: 減少摩擦阻力同時降低能量消耗

抗磨: 降低機械磨損和腐蝕磨損

冷卻: 吸收和傳遞熱量

傳動: 液壓系統的能量傳遞和液力耦合器的傳動等

防銹: 保護表面受腐蝕性物質的侵蝕

清潔: 運輸顆粒物等各種油污至過濾器

基于不同應用,還會有密封(比如發動機的氣缸,活塞和活塞環的間隙),減震控制廢氣排放等作用?

 

所有具有上述性能的油是數千或更多種不同的烴分子 (也即碳氫化合物分子)組成的,其中一些非常穩定,很難發生反應?還有其他一些碳氫化合物分子則正好相反,非常愿意與氧氣產生化學反應?碳氫化合物分子與氧氣反應過程稱為氧化;如果有足夠的氧氣和熱量,氧化就會發生?顆粒的表面會吸附氧氣進而供給到油中,有多少氧氣將被輸送到油中取決于顆粒的總表面積和油的溫度/熱量?烴分子氧化的產物可以是固體態或半固體態的不溶物;氧化形成的不溶物顆粒非常小(0.1-1μm),并且它們本身會作為氧氣的載體-進而加速氧化的發生?


氧化是不可逆的化學反應過程,徹底改變了構成油的烴分子,也就是說機器中的油隨著氧化越來越嚴重,最終它的整體就會有量變到質變的過程,最終失去其本應該發揮的功能作用?其實這和我們在官方衛視節目中科普家庭食用油的保質期是類似的原理:開封后沒用完在油壺中久置的油和抽油煙機盒里的油具有幾乎一樣的氧化酸敗程度,食用這樣的油嚴重的會中毒(甚至死亡)- 生活中這樣的報道也不鮮見?

 

在機器設備中, 我們常常會見到某些油品氧化物會在金屬元件上沉積為黃褐色涂層,它會被稱為清漆/漆膜/樹脂/膠質物/油泥等各種名字,在這里我們稱其為清漆?隨著時間的推移氧化的油會顯示出酸值和粘度的增加,從而導致摩擦增加?事實上,因油或其應用的不同,清漆薄膜的顏色范圍很廣,從黑色焦油狀漆到不透明的凡士林狀沉積物? 液壓和其他緊公差系統元件中清漆的存在會引起嚴重的問題? 以下是一些最常見的:

減少潤滑間隙區域? 這通常意味著從流體潤滑到混合或邊界條件的過渡,這會增加泵?軸承和齒輪的磨損?

增加組元件的摩擦力? 這種摩擦導致更高的能量需求并且可能導致閥門粘住或卡住?

更高的工作溫度? 清漆充當絕緣體,降低熱交換器的影響并降低潤滑劑冷卻的能力?

油流的限制? 清漆會導致閥門,過濾器,過濾器和小孔堵塞?

磨損率增加? 清漆可捕獲硬污染物,形成磨蝕性表面,加速磨損? 在顯微鏡下檢查時,有清漆附著的元件表面會看起來像砂紙?

清漆污染的后果是嚴重的? 清漆在發電設施中造成意外中斷,造紙機中的表冠控制不穩定,塑料注塑機中的廢料部件增加,氣體壓縮機的工作溫度和磨損率更高,以及許多行業中的許多其他昂貴問題.


看到這里,想必大家也能明白為什么說”氧化是油品的克星”了:氧化讓油本身的特性和它對于機器設備的作用都已經改變了......

也正是因為氧化的破壞如此之大,在新油的配方研究和實際應用中,會有很多不同的測試方法及相應指標用來衡量油的氧化,比如新油的配方測試ASTM D4310(油泥和氧化測試),渦輪機油氧化安定性測試TOST,對在用中的油的傅里葉紅外光譜測試FTIR等等,無不體現行業人士對氧化的重視?同時,我們也可以看得出來抑制氧化的發生和去除氧化物對于維持油的性能和進而延長機器設備的壽命是多么的關鍵和重要!