潤滑油的腐蝕性和檢測方法

閱讀：1877發(fā)布時間：2018-3-7

潤滑油在機械使用中可在金屬表面形成吸附油層，阻止和減少外界腐蝕性介質(zhì)與金屬的直接接觸，防止機械零部件的腐蝕。潤滑油的這一作用被稱為保護作用。    為使?jié)櫥驮谑褂脵C械中能起到良好的保護作用，除了要求潤滑油在金屬表面上能形成致密的吸附油層，有效地阻止外部腐蝕性介質(zhì)與金屬接觸外，更重要的，還要求潤滑油本身不含腐蝕性成分，對金屬沒有腐蝕性，以保證機械不受損壞，盡量延長機械的使用壽命。
一、腐蝕現(xiàn)象的產(chǎn)生
    當金屬和周圍介質(zhì)相接觸時，由于發(fā)生化學作用或電化學作用而引起的破壞，叫做金屬的腐蝕。
    腐蝕可分為化學腐蝕和電化學腐蝕。潤滑油中的有機酸（或酸性氧化物）、硫化物等，在溫度較高時（如100℃以上）對金屬產(chǎn)生化學腐蝕。如烴類過氧化物與金屬作用時，生成金屬氧化物，而金屬氧化物又與有機酸作用生成金屬鹽類。
    有機酸金屬鹽類混人潤滑油中的水分，則可對金屬產(chǎn)生電化學腐蝕。電化學腐蝕時，水膜起電解質(zhì)溶液作用。此時，陽極上的鐵失去電子，形成鐵離子，陰極上溶人水膜的氧得到電子，形成OH一離子。
    由此可見，雖然高分子有機酸在較低溫度下不直接腐蝕金屬，但有水分存在時。由于氧和水的作用，使金屬成金屬的氫氧化物，然后與高分子有機酸作用，生成鹽和水，對金屬進行間接的腐蝕。
    從實用觀點來看，在金屬表面產(chǎn)生分布不均的點蝕，對設備的破壞，而全面的、均勻的、緩慢的腐蝕，對設備的危害性較小。
    腐蝕，對設備的壽命帶來嚴重的威脅。以鋼鐵為例，每年*生產(chǎn)的鋼鐵設備，有30%左右因腐蝕而報廢，其中10%變成了鐵銹。因此，防腐蝕已成為研究的課題之一。

    二、潤滑油中腐蝕性物質(zhì)
    通常，潤滑油對金屬的腐蝕性是很小的。油品的主要成分烴類化合物對金屬無腐蝕作用，而能造成金屬腐蝕的成分通常是一些腐蝕性雜質(zhì)和烴類氧化后的酸性產(chǎn)物。
    這些腐蝕性物質(zhì)可能有:硫化物（硫醇、磺酸、中性硫酸酯等）、有機酸（主要是環(huán)烷酸）、無機酸和水分。潤滑油中烴類氧化產(chǎn)物能腐蝕金屬的有:烴類過氧化物、低分子和高分子有機酸（包括脂肪酸和羥基酸）等。
    1.有機酸的腐蝕
    有機酸能間接與金屬作用并使其腐蝕。用三種含過氧化物及酸的潤滑油進行腐蝕試驗時發(fā)現(xiàn)，同時含有大量過氧化物和酸的油樣對鎘銀合金腐蝕性，含有大量過氧化物和少量酸的油樣腐蝕性較小，不含過氧化物而含有多量酸的油樣腐蝕性zui小。由此可以說明，鉛和鎘受到含酸潤滑油的腐蝕，首先是生成相應的金屬氧化物，然后氧化物再與酸作用生成鹽，從而使合金中鉛和錫含量降低而損壞。
    但上述反應通常在溫度超過200℃的情況下才能進行，有機酸在溫度不超過100℃的情況下，如無水分，仍不腐蝕金屬。在100℃以上時過氧化物與金屬反應能力加強，易使金屬受到氧化生成氧化物，從而遭到有機酸的腐蝕。
    應注意，在溫度不高時，有水存在的條件下，有機酸也能腐蝕金屬，這是由于分子氧和水的作用，使金屬成金屬的氫氧化物，然后與有機酸中和生成鹽和水。
    油品中有機酸的來源，一是原油生產(chǎn)中未除凈的環(huán)烷酸，二是氧化生成的過氧化物、酚、羥基酸、瀝青質(zhì)酸等。
    2.水溶性酸堿
    水溶性酸堿包括低分子有機酸、無機酸和無機堿。水溶性酸能直接和電化次序表中氫以上的金屬作用，從而使其遭受腐蝕。對其他金屬，它們能間接引起腐蝕（和金屬表面的氧化物作用生成鹽，從而腐蝕金屬）。在有水分存在時，水溶性酸的電離度增加，對金屬的腐蝕增大。
    按油品標準要求油品中應不含無機酸。但在一些作業(yè)中，如用鹽酸（HCl）進行化學洗桶時，如果鹽酸未除盡，就有可能混入油中。同時，汽油和柴油都含有一定的硫分，在發(fā)動機燃燒時，會產(chǎn)生S02和S03，而SO2和SO3可與水汽凝結(jié)成亞硫酸（H2SO3）和硫酸（H2SO4）混入潤滑油中。另外，還有一個很主要的原因，就是燃燒產(chǎn)物CO2和水分形成的碳酸，不僅會混入潤滑油中，而且會增大腐蝕磨損，對于停停開開的車輛來說，尤為明顯。
    3.硫化物
    能引起金屬腐蝕的硫化物屬于活性強的含硫化合物。對于潤滑油質(zhì)量要求和生產(chǎn)工藝來講，原油餾分中的活性硫化物往往在精制工藝中已充分除去，所保留的僅僅是微量的非活性硫化合物，其含量以不產(chǎn)生有害腐蝕為限。一般來講，潤滑油中含硫化合物不是引起軸承等機械部件腐蝕的主要原因。
    潤滑油中所存在的非活性硫化物，除了生產(chǎn)因素外，潤滑油中的添加劑有一些也屬于硫化物，它們都是根據(jù)不同條件使用的，而且加入量也以不產(chǎn)生有害腐蝕為限。
    總的來講，硫化物具有與金屬反應的一定活性，這種反應活性即可能使金屬遭受腐蝕，也可能使金屬受到保護，因而硫化物是一既具腐蝕性又其有防腐性的成分。當硫化物在溫度較高時，則可能與金屬反應生成腐蝕產(chǎn)物---暗黑色的膜，這種膜能阻止?jié)櫥椭懈g性物質(zhì)的穿透，避免內(nèi)層金屬繼續(xù)受到腐蝕，起到保護作用。
    換句話說，由于金屬上的腐蝕而產(chǎn)生的保護膜（實質(zhì)上它就是腐蝕產(chǎn)物），阻止了腐蝕過程的繼續(xù)發(fā)展。因此，腐蝕不一定是一種有害的現(xiàn)象。保護膜的觀點是英國杰出的物理學家和化學家米哈依耳·法拉第在1836年首先提出來的。潤滑油的抗氧抗腐劑的抗腐原理，就是生成保護膜的原理。
     4.水分
    水分本身可導致電化學腐蝕，而且也會導致有機酸對金屬的腐蝕。
    不同的腐蝕性物質(zhì)，腐蝕的對象也不同。水分和酸類主要引起黑色金屬的銹蝕;有機酸和氧化生成的酸性物質(zhì)主要是在溫度較高的條件下，對銅鉛合金、鎘合金產(chǎn)生不均勻的腐蝕;活性較小的硫化物，主要是在溫度較高的條件下，對銅或銅合金產(chǎn)生比較均勻的腐蝕。因此，潤滑零件遭受腐蝕，應進行具體分析，才能找準原因。

三、潤滑油腐蝕性的測定方法
    潤滑油的腐蝕性主要采用下列幾種方法進行測定。
    1.水溶性酸或堿
    潤滑油水溶性酸或堿的試驗方法與液體燃料的相同。試驗目的是定性地檢查潤滑油中有無水溶性酸（無機酸及低分子有機酸）或水溶性堿。檢測儀器推薦采用上海羽通儀器儀表廠生產(chǎn)的YT-259水溶性酸和堿測定儀。
    所有未加添加劑的潤滑油，都不允許含水溶性酸或堿。一般潤滑油如發(fā)現(xiàn)含水溶性酸或堿，則應禁止使用。在使用中的潤滑油如發(fā)現(xiàn)水溶性酸，則應停止使用。
    但須注意，對含堿性添加劑（如烷基酚鋇鹽）的潤滑油，在試驗時，添加劑可能水解，因此，對含清凈分散添加劑的潤滑油，允許呈堿性反應。
    2.潤滑油腐性試驗
    潤滑油腐蝕試驗是將規(guī)定牌號和尺寸的金屬片用玻璃鉤掛好浸人潤滑油中，在100℃或其他規(guī)定溫度下，保持一定時間（通常為3h），然后取出金屬片用溶劑（1:4乙醇-笨）沖洗擦干后，觀察金屬片的顏色變化，以判斷潤滑油的腐蝕性。在金屬片上如果沒有銅綠、斑點、小點時，則認為油的腐蝕試驗合格。在用銅或銅合金試驗時，允許金屬片的顏色有輕微變化。若有綠色、深褐色或鋼灰色的斑點或薄膜，則判為不合格。
    潤滑油腐蝕試驗主要用來預測傳動裝置用潤滑油和工業(yè)潤滑油在潤滑金屬機件時有無腐蝕性。因為各種潤滑油的牌號和用途不同，所以在各種潤滑油的規(guī)格中，都明確規(guī)定做腐蝕試驗時所用的金屬片的牌號，還規(guī)定了不同的試驗溫度和時間。故進行潤滑油腐蝕試驗時.應直閱石油產(chǎn)品標準，找出相應的條件，否則就失去試驗的意義。通常的檢測方法是銅片腐蝕測定法，對應的儀器是上海羽通儀器儀表廠生產(chǎn)的YT-5096銅片腐蝕測定儀，參照的標準物：比色板卡，必須是*的比色板卡，在選擇前一定要高度注意！
    3.酸值
    酸值是中和1g潤滑油中的酸所需的氫氧化鉀的毫克數(shù)。酸值大小表示潤滑油中酸含量多少（包括能測出的高分子有機酸和水溶性酸），但在新潤滑油中，一般不含水溶性酸，在這種情況下，酸值僅表示潤滑油中高分子有機酸的含量。由于不知道潤滑油中高分子有機酸的相對分子質(zhì)量，所以僅能根據(jù)酸值大小相對地比較酸的多少。具有檢測儀器可以采用羽通公司的YT-264系列和YT-7304系列酸值測定儀。
    酸值常用來作為限制潤滑油腐蝕性的一項質(zhì)量指標。一般要求潤滑油的腐蝕性要盡量小，以免縮短機械壽命或影響機械性能。因此，要求新潤滑油酸值不超過一定數(shù)值。潤滑油的酸值在使用中會增大，有些長期使用的潤滑油，在使用中也要化驗酸值，如酸值過大，或出現(xiàn)水溶性酸，則需換油。
    由于潤滑油對金屬的腐蝕主要是酸的腐蝕，因此，酸值大小勢必影響腐蝕的大小。一般來講，酸值小，腐蝕也小，酸值大，腐蝕也大。但對不同種類以及含添加劑的潤滑油來說，情況就不*相同。同一油品隨著酸值的增大，腐蝕也是增大的。但對不同種類的油品盡管酸值相差無幾，而腐蝕卻相差很大。如前蘇聯(lián)產(chǎn)22號航空潤滑油與國產(chǎn)14號柴油機潤滑油酸值相近，而腐蝕度卻比柴油機潤滑油大得多。出現(xiàn)這種情況的原因是:
    ①酸值只能反映酸的數(shù)量而不能反映酸的性質(zhì)，而腐蝕的大小與酸的性質(zhì)關系很大。如含有不同的有機酸時，酸值雖然相同，而腐蝕性卻相差很大。由于潤滑油化學組成不同，在使用中氧化生成腐蝕性產(chǎn)物的種類和性質(zhì)不同，因而，腐蝕性的大小也不相同。
    ②腐蝕過程是由多種因素決定的，合金的抗腐性有差別，溫度、負荷和水分等均能影響腐蝕的大小。因此，不能僅憑酸值的大小去預計特定使用條件下潤滑油的腐蝕情況。為了反映發(fā)動機潤滑油的腐蝕性，可采用發(fā)動機潤滑油腐蝕性測定法。
    4.發(fā)動機潤滑油腐性度側(cè)定法
    潤滑油腐蝕性測定原理是利用粘附在金屬表面的潤滑油薄膜，間斷地與空氣接觸發(fā)生氧化并引起對金屬的腐蝕。測定時，試油的溫度保持在140℃，將已知重量的標準尺寸的金屬片，以每分鐘浸人試油15次的速度，連續(xù)試驗50h，zui后測出金屬片減輕的重量，以g/m2（每平方米金屬片表面所損失的克數(shù)）表示，稱為腐蝕度。
    潤滑油的腐蝕度主要用以評定發(fā)動機潤滑油中腐蝕性物質(zhì)及氧化產(chǎn)物對發(fā)動機零件引起腐蝕的程度。由于有些發(fā)動機采用鉛青銅合金軸承，這種合金的抗磨性能較好，但抗腐蝕能力較差，易受潤滑油中腐蝕性物質(zhì)及氧化產(chǎn)物的腐蝕。腐蝕度測定法的試驗條件，在一定程度上和發(fā)動機潤滑油的使用條件相似。例如，溫度140℃接近使用條件，試油在薄層中進行氧化等。按照此法測定的結(jié)果與發(fā)動機臺架試驗評定腐蝕性的結(jié)果基本一致。因此，此法可作為評定發(fā)動機潤滑油使用性能的實驗室評價方法，可概略地項測發(fā)動機潤滑油的腐蝕性。
    但應指出，此法是用金屬片在沒有負荷情況下進行的。在試驗過程中，金屬表面也有可能生成一層保護膜，而不再和腐蝕性物質(zhì)起反應。在實際使用過程中，由于負荷大，溫度變化也較劇烈，保護膜并不像在試驗條件下那樣牢固地附在金屬表面上，而常受到破壞，以致露出新的表面并重新受腐蝕性物質(zhì)的作用。在這種情況下，并不排除低腐蝕度的潤滑油引起發(fā)動機摩擦零件嚴重腐蝕的可能性。
    石油產(chǎn)品規(guī)格中，對航空潤滑油、柴油機油、坦克柴油機油、多級內(nèi)燃機油等使用條件苛刻的潤滑油，都要求做腐蝕度測定，規(guī)定試驗后金屬片減輕的重量不超過一定的數(shù)值。
    在煉油廠的潤滑油精制車間，利用腐蝕度作為控制精制深度的參考數(shù)據(jù)。在產(chǎn)品調(diào)合車間，利用此法的測定結(jié)果對油品防腐蝕添加劑進行控制，以達到規(guī)格所要求的腐蝕度指標。但此法試驗時間太長（50h），只能作為產(chǎn)品出廠控制指標，不能及時起到指導生產(chǎn)的作用。
    還須注意，測定某些含有抗腐蝕及清凈分散添加劑的潤滑油時，往往由于金屬片與添加劑的某些元素相互作用，生成保護膜.使試驗后金屬片重量增加，從而得出負值。

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