高昊鵬，楊宏偉，楊士亮，孫世安

（1. 廣州軍區(qū)空軍后勤部油料技術(shù)監(jiān)督室， 廣東 廣州 510065； 2. 空軍勤務(wù)學(xué)院， 江蘇 徐州 221006）

潤(rùn)滑油中水分的危害及其檢測(cè)研究

高昊鵬1，楊宏偉2，楊士亮2，孫世安2

（1. 廣州軍區(qū)空軍后勤部油料技術(shù)監(jiān)督室， 廣東 廣州 510065； 2. 空軍勤務(wù)學(xué)院， 江蘇 徐州 221006）

潤(rùn)滑油中的水分影響油品的質(zhì)量、潤(rùn)滑能力和腐蝕機(jī)械設(shè)備；概述了潤(rùn)滑油中水分存在的三種形式，水分的來(lái)源、危害，及其水分含量的檢測(cè)方法；最后指出紅外檢測(cè)、在線檢測(cè)和快速檢測(cè)是潤(rùn)滑油中水分含量檢測(cè)的趨勢(shì)。

潤(rùn)滑油；來(lái)源；危害；水分含量；檢測(cè)方法

正常情況下，新出廠的潤(rùn)滑油中是不含水分的，但在儲(chǔ)存、運(yùn)輸和使用過(guò)程中，環(huán)境中的水分都有可能進(jìn)入潤(rùn)滑油中[1-3]。潤(rùn)滑油中的水分不僅對(duì)機(jī)械設(shè)備具有危害，導(dǎo)致不同程度的潤(rùn)滑故障，同時(shí)影響油品的質(zhì)量和使用[4-6]。本文概述了潤(rùn)滑油中水分的存在形式、來(lái)源、危害及檢測(cè)方法，以便加強(qiáng)對(duì)潤(rùn)滑油中水分的認(rèn)識(shí)和研究，防止其危害，避免不必要的經(jīng)濟(jì)損失。

1 潤(rùn)滑油中水分存在的形式

潤(rùn)滑油中水分有溶解、游離、懸浮三種狀態(tài)。（1）溶解水。是以溶解狀態(tài)與油品分子相結(jié)合形成單一相系，它以水分子狀態(tài)存在于烴類分子的間隙之間，其溶解量取決于油品的溫度和化學(xué)組成，不影響油品的透光特性。（2）懸浮水。是以細(xì)小顆粒分散懸浮在油品之中，形成油——水兩相體系，外觀上油品呈現(xiàn)渾濁現(xiàn)象。由于極細(xì)小的水滴與潤(rùn)滑油互混，因此比游離水更難從油品中分離出來(lái)。（3）游離水。則是指沉降到容器底部或者附著在容器壁上的單一水相體系。

2 潤(rùn)滑油中水分的來(lái)源

潤(rùn)滑油中的水分主要來(lái)源于儲(chǔ)存、運(yùn)輸和使用過(guò)程中。具體可分為以下幾種情況：（1）儲(chǔ)存時(shí)容器密封不嚴(yán)，或在潮濕的地區(qū)和季節(jié)，潤(rùn)滑油會(huì)從潮濕的空氣中吸收水分。（2）運(yùn)輸加注過(guò)程中，容器不干燥而殘余的水分，或加注時(shí)雨、雪、冰、霜、霧等的侵入。（3）一些接觸水蒸氣的機(jī)械如汽輪機(jī)，他們使用的潤(rùn)滑油中也難免會(huì)進(jìn)入水分。（4）燃料生成物中的水分或氣化的蒸氣滲透到曲軸箱，使機(jī)油含水。（5）潤(rùn)滑系統(tǒng)溫度較高時(shí)，潤(rùn)滑油在此溫度下易于發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生膠質(zhì)有機(jī)酸、析出瀝青炭渣的同時(shí)也會(huì)產(chǎn)生水分。

3 潤(rùn)滑油中水分的危害

3.1 機(jī)械設(shè)備的危害

水分能使鋼鐵部件產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕，造成機(jī)械設(shè)備部件銹蝕，縮短機(jī)械的使用壽命；此外，生成的金屬銹離子又會(huì)與水、空氣共同作用，催化促進(jìn)潤(rùn)滑油的氧化，加速機(jī)械設(shè)備的腐蝕磨損；在金屬摩擦面間會(huì)破壞潤(rùn)滑油膜，影響設(shè)備潤(rùn)滑。

3.2 潤(rùn)滑能力的危害

水分能使?jié)櫥瑸V清器的紙質(zhì)濾芯膨脹，造成濾孔堵塞，降低其過(guò)濾性能；水分降低油膜的厚度和剛度，降低油膜的承載能力；水分能促使油性劑的極壓劑水解失效；水分在摩擦副之間受到高溫高壓作用時(shí)，油膜中的水分會(huì)變成水汽，形成氣泡并破裂，造成氣蝕磨損。

3.3 油品質(zhì)量的危害

（1）水分會(huì)促進(jìn)潤(rùn)滑油的氧化變質(zhì)，產(chǎn)生油品乳化現(xiàn)象。潤(rùn)滑油中的一些添加劑，特別是極壓抗磨劑、清凈分散劑、防腐劑等是表面活性劑，與潤(rùn)滑油混合后，會(huì)形成白色的乳濁液。（2）添加劑的損失。潤(rùn)滑油中含有各種添加劑，這些添加劑一般為有機(jī)化合物，有些添加劑能微溶于水，有的溶解在水中后被水“抽提”出來(lái)，有的呈膠束狀懸浮在潤(rùn)滑油中，遇水沉淀，從而造成部分添加劑失效。實(shí)驗(yàn)表明，船用柴油機(jī)在80%額定功率下運(yùn)轉(zhuǎn)100 h，沒有水污染的柴油機(jī)TBN下降22%，不溶物含量為0.7%；而被水污染的柴油機(jī)TBN下降高達(dá)58%，不溶物含量高達(dá)2.8%，活塞環(huán)磨損增加2倍。

4 潤(rùn)滑油中水分含量的檢測(cè)

潤(rùn)滑油中的水分主要來(lái)源于儲(chǔ)存、運(yùn)輸和使用過(guò)程中。具體可分為以下幾種情況：（1）儲(chǔ)存時(shí)容器密封不嚴(yán)，或在潮濕的地區(qū)和季節(jié)，潤(rùn)滑油會(huì)從潮濕的空氣中吸收水分。（2）運(yùn)輸加注過(guò)程中，容器不干燥而殘余的水分，或加注時(shí)雨、雪、冰、霜、霧等的侵入。（3）一些接觸水蒸氣的機(jī)械如汽輪機(jī)，他們使用的潤(rùn)滑油中也難免會(huì)進(jìn)入水分。（4）燃料生成物中的水分或氣化的蒸氣滲透到曲軸箱，使機(jī)油含水。（5）潤(rùn)滑系統(tǒng)溫度較高時(shí)，潤(rùn)滑油在此溫度下易于發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生膠質(zhì)有機(jī)酸、析出瀝青炭渣的同時(shí)也會(huì)產(chǎn)生水分。

4.1 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)方法

通常潤(rùn)滑油中的水分是指非溶解狀態(tài)的游離水和懸浮水。其測(cè)定一般是按現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試法、聲響法、GB/T 260-1988石油產(chǎn)品水分測(cè)定法和GB/T11133-1989卡爾?費(fèi)休法進(jìn)行檢測(cè)。

4.1.1 餾分燃料游離水和顆粒污染物現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)

SH/T 0064-1991（2000）餾分燃料游離水和顆粒污染物試驗(yàn)是目視檢查試樣中是否存在游離水和顆粒污染物的快速而非定量的方法。適用于現(xiàn)場(chǎng)或規(guī)定溫度的實(shí)驗(yàn)室條件下，目測(cè)終餾點(diǎn)低于399 ℃和GB/T 6540顏色小于5號(hào)的餾分燃料。

方法是：現(xiàn)場(chǎng)取樣后，立即量取500 mL于試樣容器中，在光線明亮的地方，旋轉(zhuǎn)試樣容器使試樣形成旋渦，并目視旋渦下面是否有水或顆粒物（指小的固體或半固體顆粒，也指泥沙或沉淀物）。記錄透明度、是否有水和顆粒物。

4.1.2 潤(rùn)滑油水分定性試驗(yàn)法

SH/T 0257-1992（2004）4.1.2 潤(rùn)滑油水分定性試驗(yàn)法是指將試樣加熱至指定的溫度下，用聽聲響的方法，定性地判斷試樣中有無(wú)水存在。

方法是：將盛有試樣的試管垂直地插入熱油浴中，仔細(xì)觀察試管及試樣若干分鐘，直至試樣溫度達(dá)到150 ℃.如試樣中有水分時(shí)，即發(fā)生泡沫，可以聽到噼啪響聲，甚至試管會(huì)發(fā)生震動(dòng)或顫動(dòng)，高出浴面的油層會(huì)發(fā)生渾濁。試驗(yàn)應(yīng)在肅靜的環(huán)境中進(jìn)行，所用儀器要干燥（包括油浴在內(nèi)）。

4.1.3 潤(rùn)滑油水分定性試驗(yàn)法

GB/T 260-1988石油產(chǎn)品水分測(cè)定法是將一定量的試樣與無(wú)水溶劑（工業(yè)溶劑油或直餾汽油在80℃以上的餾分，且經(jīng)脫水過(guò)濾）混合，然后利用水分測(cè)定器（如圖1所示）進(jìn)行蒸餾測(cè)定其水分含量的方法，以百分?jǐn)?shù)表示。

GB/T 260-1988石油產(chǎn)品水分測(cè)定法是將一定量的試樣與無(wú)水溶劑（工業(yè)溶劑油或直餾汽油在80℃以上的餾分，且經(jīng)脫水過(guò)濾）混合，然后利用水分測(cè)定器進(jìn)行蒸餾測(cè)定其水分含量的方法，以百分?jǐn)?shù)表示。

試樣的水分重量百分?jǐn)?shù)含量X按式（1）計(jì)算：

式中：V —在接受器中收集水的體積，mL；

G —試樣的重量，g。

試樣的水分體積百分?jǐn)?shù)含量Y按式（2）計(jì)算：

式中：V，G —同式（1）中所示；

ρ —注入燒瓶時(shí)試樣的密度，g/mL。

4.1.4 液體石油產(chǎn)品水含量測(cè)定法（卡爾·費(fèi)休法）

GB/T 11133-1989液體石油產(chǎn)品水含量測(cè)定法（卡爾?費(fèi)休法）規(guī)定了用卡爾?費(fèi)休試劑進(jìn)行容量滴定來(lái)測(cè)定水含量為（50～1 000）×10-6的液體石油產(chǎn)品。

試劑中水與卡爾?費(fèi)休試劑反應(yīng)如式（3）和式（4）所示：

本標(biāo)準(zhǔn)利用雙鉑電極作為指示電極，用按照“死停點(diǎn)”法原理裝配的終點(diǎn)顯示器（圖1所示）指示反應(yīng)的終點(diǎn)，根據(jù)消耗的卡爾?費(fèi)休試劑體積計(jì)算試樣的水含量。

圖1 終點(diǎn)顯示器電路圖Fig.1 Titration setting drawing

4.2 現(xiàn)代測(cè)試技術(shù)

潤(rùn)滑油含水量現(xiàn)代測(cè)試技術(shù)主要包括氣相色譜法、紅外光譜法、射頻法、電容-諧振電路失諧法和電容式薄膜濕度傳感器法。這些方法利用現(xiàn)代測(cè)試儀器和方法，實(shí)現(xiàn)了測(cè)試的快速、準(zhǔn)確和實(shí)時(shí)性，但這些儀器設(shè)備的檢測(cè)還沒有建立國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，研究還在探索之中。

5 結(jié)束語(yǔ)

鑒于上述潤(rùn)滑油中水分的危害，因此潤(rùn)滑油中水分含量是油液檢測(cè)的重要指標(biāo)之一，現(xiàn)有的水含量國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試方法大多操作繁瑣，且不適合現(xiàn)場(chǎng)、快速和實(shí)時(shí)的分析檢測(cè)，因此水含量的現(xiàn)代測(cè)試技術(shù)雖然存在不夠成體系和缺乏相應(yīng)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)支持的不足，但市場(chǎng)前景巨大，應(yīng)該引起相關(guān)部門和企業(yè)的重視。

［1］鄭發(fā)正，謝鳳．潤(rùn)滑劑性質(zhì)與應(yīng)用[M]．徐州：藍(lán)天出版社，2004：86-87．

［2］吳山東，劉亞莉，戚俊清，等．潤(rùn)滑油脫水工藝及檢測(cè)方法[J]．潤(rùn)滑油，2007，22（4）：61-64．

［3］Paul Rawson, Geoff Momis. Fourier Transform Infrared (FTIR) Based Oil Condition Monitoring for Synthetic Turbine Oils [C]．Air Vehicles Division Technical Report DSTO-TR-1467，2003：7.

［4］舒英強(qiáng)．汽輪機(jī)潤(rùn)滑油中帶水的分析與治理方案[J].內(nèi)蒙古煤炭經(jīng)濟(jì)，2010（4）：103-105.

［5］代國(guó)超．給水泵潤(rùn)滑油進(jìn)水原因分析及處理[J].汽輪機(jī)技術(shù)，2007，49（6）：476-478.

［6］黃傳剛．潤(rùn)滑油中水分的危害及檢測(cè)方法[J].石油商技，2004，22（4）：47-48.

Research on Hazards and Detection of Water in Lubricant Oil

GAO Hao-peng1， YANG Hong-wei2， YANG Shi-liang2， SUN Shi-an2
（1. Oil Technical Supervision Sector of Guangzhou Air Force Logistics Department, Guangdong Guangzhou 510065, China；2. Air Force Logistics College，Jiangsu Xuzhou 221006，China）

The moisture in the lubricant oil can not only do a lot of damage to the oil quality and lubricanting ability, but also corrode the mechanical equipment. In this paper, three kinds of moisture existence forms in the lubricant oil were summarized. The source, hazard and detection methods of moisture were introduced. It’s pointed out that the quick detection methods including infrared detection and on-line detection are fashionable detection methods of moisture content in the lubricant oil.

Lubricant oil；Source of water；Hazard；Water content；Detection methods

TE 624

A

1671-0460（2014）02-0240-03

2013-08-30

高昊鵬（1980-），男，河北固安縣人，廣州軍區(qū)后勤部油料技術(shù)監(jiān)督室主任，長(zhǎng)期從事軍用油料質(zhì)量監(jiān)督工作。