Контроль щелочного числа

В процессе эксплуатации масла происходит срабатывание присадок. Под срабатываемостью присадок следует понимать уменьшение их концентрации в масле и потерю эффективности в результате разложения, взаимодействия с продуктами неполного сгорания топлива и окисления масла. Об уменьшении концентрации присадок в масле судят, как правило, по изменению содержания металлов присадок (кальций, барий, магний и т.д.) или щелочного числа масла при работе двигателя.

Срабатывание присадок (снижение щелочного числа) приводит к увеличению образования отложений на деталях двигателя, интенсивности старения масла, ухудшению физико-химических свойств, повышению интенсивности изнашивания двигателя.

Щелочное число измеряет «запас» щелочности смазочного материала, или его способность нейтрализовать кислоту, что важно для определения безопасного увеличения интервала замены отработанного масла. Хотя вязкость является самым важным показателем, щелочное число определяет, пригодно ли для длительного использования масло. Уменьшение значения щелочного числа обычно сопровождается увеличением степени окисления, степени нитрования и вязкости.

Попадающая в масло из топлива сера и азот, попадающий из воздуха, при соединении с водой формируют серные и азотные кислоты, которые воздействуют на металлические детали двигателя, вызывают изнашивание, которое, в конечном счете, может привести к отказу двигателя. Для борьбы с побочными кислотными продуктами сгорания, в моторные масла для дизелей добавляют моющие присадки, которые нейтрализуют кислоты, - самые распространенные из таких присадок, это присадки на основе магния и кальция.

У новых моторных масел для дизелей исходное щелочное число обычно находится в пределах 8-12. Рекомендуется заменять моторное масло для дизельных двигателей при снижении щелочного числа на 50 %. Например, моторное масло с исходным щелочным числом равным 10 должно быть заменено, если результаты измерения щелочного числа будут меньше 5,0 мг KOH/г.

Кислотное число.Газовые двигатели работают при более высоких температурах, чем дизельные двигатели, и, следовательно, зольных компонентов в смазочном масле для таких двигателей должно содержаться меньше. Под влиянием высоких температур металлические сульфаты бария, магния, кальция и присадки на основе фосфора формируют отложения в двигателе. Эти зольные отложения вызывают заедание клапанов, что снижает эффективность работы двигателя. Кроме того, чрезмерное содержание зольных компонентов способствует образованию гладких отложений на нейтрализаторах выхлопных газов, что способствует увеличению количества вредных выхлопов.

Обычно в моторном масле для газовых двигателей с низким содержанием зольных компонентов содержатся одна треть от количества моющих присадок и одна четверть от количества противоизносных присадок необходимых для моторного масла для дизельных двигателей. Степень воздействия кислотных соединений, образующихся в результате сгорания, на моторные масла для газовых двигателей с таким содержанием присадок такая же, как и для моторных масел для дизелей. Определение содержания кислотных соединений и контроль их допустимой нормы, позволяют определить пригодность моторного масла для длительного использования или позволяют безопасно увеличить интервалы замены масла. Увеличение значения кислотного числа обычно сопровождается увеличением степени окисления, степени нитрования и вязкости.

Начальное кислотное число нового масла определяется количеством кислотных соединений, содержащихся в присадках к этому маслу. Обычно в новых моторных маслах с низким содержанием зольных компонентов или в беззольных маслах для газовых двигателей начальное кислотное число составляет 0,7 – 1,00 мг KOH/г. Рекомендуется заменять моторное масло, когда кислотное число увеличится в четыре раза по сравнению с кислотным числом нового масла. Например, моторное масло с исходным кислотным числом равным 1,00 мг KOH/г должно быть заменено, если результаты измерения кислотного числа будут равны или больше 4,00 мг KOH/г.

Самые распространенные стандарты ASTM для определения щелочного числа — это ASTM D-2896 и ASTM D-4739. С помощью метода ASTM D-2896 можно измерить содержание компонентов моющих и диспергирующих присадок. Этот метод используют для определения щелочного числа свежих (неиспользованных) моторных масел. С помощью метода ASTM D-4739 измеряют содержание компонентов моющих присадок. Метод ASTM D-4739 применяется при измерении щелочного числа используемых моторных масел. Важно отметить различие, поскольку компоненты моющих присадок в используемом моторном масле могут быть исчерпаны, но компоненты диспергирующих присадок могут быть в полном составе. Если бы это было так, то результаты анализа по стандарту ASTM D-2896 не указали бы, что замена моторного масла необходима.

Для измерения щелочного числа проба разбавляется и смешивается с растворителем в реакционном сосуде. Параллельно с перемешиванием, добавляют титрующий раствор (соляную кислоту) для химической реакции со щелочными компонентами пробы (компонентами моющих присадок). Когда химическая реакция заканчивается, количество потраченного титранта преобразуется в результаты, и предоставляется отчет в миллиграммах гидроокиси калия, эквивалентной грамму образца (мг KOH/g).

Стандарт ASTM D-644 — метод для контроля продуктов деструкции кислот в используемых маслах. Для измерения кислотного числа проба разбавляется и смешивается с растворителем в реакционном сосуде. Параллельно с перемешиванием, добавляют титрующий раствор (гидроокись калия) для химической реакции с кислотными компонентами пробы. Когда химическая реакция заканчивается, количество потраченного титранта преобразуется в результаты, и предоставляется отчет в миллиграммах гидроокиси калия, эквивалентной грамму образца (мг KOH/g).

TBN-оценка качества масла по щелочному числу.

1. Щелочное TBN число не является основанием качественной оценки масла. Эти параметры оценки масла по числу TBN (Total Base Number ) использовались около 10 лет тому назад в оценке качественных характеристик смазочных масел, а величина щелочного числа TBN была связана с величиной содержания серы в дизельном топливе, а не с качеством масла. Высокое щелочное число TBN практикуется как хороший маркетинговый лозунг для Клиента, который не до конца разбирается в маслах, а не как действительное превосходство масла над другими его видами. Большое щелочное число влечет за собой высокий уровень содержания сульфатной золы.

В настоящее время способом оценки современного смазочного масла является коэффициент SAPS, который представляет собой сумму сульфатной золы, серы и фосфора. Современные классификации и требования OEM вводят ограничения по содержанию сульфатной золы в готовом масле. По этой причине смазочные масла, опираясь на передовые технологии и современные спецификации, имеют характеристики низких уровней содержания сульфатной золы и щелочного числа TBN – что в свою очередь не является показателем низкого качества и малого количества облагораживающих присадок. О моющих способностях масла свидетельствует содержание нейтральных солей, а не щелочное число TBN.

Нейтральные соли не повышают щелочного числа в масле и по этой причине многие современные масла характеризуются низким щелочным числом. Ограничения по сульфатной золе являются причиной того, что в результате сгорания моторного масла появляется меньше осадков (всегда в зависимости от состояния двигателя некоторая часть масла подвергается сгоранию и образуется осадок, шлам и нагар, которые откладываются на различных элементах двигателя, большое их количество может быть причиной повреждения двигателя).

2. Одним из элементов оценки качества масла являются результаты тестирования двигателя, где главным параметром качества является чистота двигателя после тестирования (чем меньше осадка и нагара – тем лучше).

В практике снижение щелочного числа TBN в эксплуатированном масле является небольшим и никогда не случается ситуации, что щелочное число понижается к нулю в результате выработки. На качество смазочного масла оказывают влияние другие присадки: диспергаторы, антиокислители, противоизносные присадки и качество базовых масел. Оценка всех составляющих смазочного масла может быть параметром качества, основываясь на экспериментах в лабораториях, а не по величине одного параметра – например щелочного числа TBN.

Именно поэтому производители тяжелой техники требуют соответствия применяемых моторных масел определенным классификациям API и при этом не ставят ограничений по щелочному числу, настаивая лишь на контроле его снижения в процессе эксплуатации.

Контроль проводится при помощи прибора - измерителя щелочного числа (см. рис.) по одинаковой методике как для масел, предназначенных для бензиновых, так и для масел, предназначенных для дизельных двигателей.

По щелочному числу свежего масла проверяют его принадлежность к определенной группе качества:

По щелочному числу работавшего масла определяют его пригодность для дальнейшего использования в двигателе:

Для проведения контроля необходимо выполнить следующие операции:

1. Вывернуть из измерителя донную пробку. Проверить наличие жидкости в капиллярной трубке измерителя. Если жидкость есть, удалить её, встряхивая измеритель.

2. Установить измеритель в специальную подставку открытой полостью вверх.

3. Поставить на горизонтальную поверхность донную пробку и налить в неё проверяемое масло до уровня проточки большого диаметра. Вылить масло из донной пробки в полость измерителя, не допускать попадания масла в капилляр стеклянной трубки. Полный слив масла не обязателен.

4. Залить в полость измерителя керосин до уровня проточки "П" (вид «а») или на 1-2 мм ниже. Внести туда же 8-10 капель реактива с помощью пипетки и завернуть пробку.

Измеритель щелочного числа

5. Вынуть измеритель из подставки, повернуть донной пробкой вниз, взять за кожух, закрыть большим пальцем отверстие "О" в верхней части кожуха и интенсивно встряхивать измеритель в течение 20-25 сек.

6. Открыть отверстие "О" и, покачивая измеритель, взбалтывать в нем смесь керосина с маслом. Наблюдать за подъемом столба жидкости по капиллярной трубке, подъём прекратится через 1-2 минуты.

7. По уровню столба жидкости и градуировке на измерителе определяется качество масла. Пузырьки воздуха, расположенные ниже верхнего уровня жидкости, не влияют на результат измерения. Если жидкость переполнила капилляр, то щелочное число масла превышает максимальное значение, указанное на шкале. Для измерения действительной величины щелочного числа следует взять донную пробку № 2 и провести измерение заново. Результат, полученный по шкале, умножается на 2.

8. После измерения щелочного числа измеритель перевернуть донной пробкой вверх, вывернуть пробку и слить раствор. Нельзя использовать в качестве растворителя бензин, так как это исказит результат анализа.

Марка моторного масла __________________;

Щелочное число ________.