Oleje.cz - svět maziv

Nový přístup ke sledování stavu olejů

Během posledních desetiletí se sledování životnosti průmyslových maziv provádělo dobře zavedenými testy, které poskytovaly včasné varování před problémy, tak aby měl uživatel dostatek času, aby byla přijata proaktivní opatření ještě před negativním dopadem na spolehlivost zařízení.


V posledním desetiletí však došlo k dramatickým změnám. Moderní oleje jsou formulovány jinak než jejich předchůdci z nedávné minulosti -  postupně se při výrobě maziv používají základové oleje Group II (a vyšší) v kombinaci s chemicky složitějšími antioxidanty. Mnoho uživatelů spoléhajících se na desítky let staré tradiční analytické postupy tak zůstává nepřipravených, protože tyto testy již nejsou prediktivní nástroj jako kdysi. 

rozdělení základových olejů do skupin dle jejich složení
Tabulka 1 - rozdělení základových olejů do skupin dle jejich složení

Mnoho dnešních mazacích olejů je značně odlišných od těch používaných v předchozích desetiletích. Hlavní faktory ovlivňující změny ve formulacích olejů byly zvyšující se nároky na maziva např. od výrobců strojů a zařízení, modernizované technologie výroby olejů z ropy, snaha přeformulovat mazací oleje pro zvýšení hodnoty oleje vůči zákazníkovi a omezení dopadů výroby a likvidace olejů na životní prostředí.
Obecně přechod od olejů Group I na oleje Group II a III olejů proběhl v kombinaci s významnými změnami chemického složení. Zmíněné nové generace olejů degradují odlišně než tradiční formulovaná maziva. Nelineární degradace většiny moderních maziv souvisí s výběrem antioxidantů a také s oxidační stabilitou základových olejů Group II a III.  Základové oleje Group II a III mají přirozeně horší oxidační stabilitu než oleje Group I a pokud dojde k vyčerpání antioxidantů, degradují velice rychle. V důsledku toho většina standardních olejových analýz neposkytuje žádné varování o tom, kdy začne olej degradovat a vytvářet úsady. 

Trend degradace tradičních průmyslových olejů versus trend degradace většiny moderních mazacích olejů
Obrázek 1: Trend degradace tradičních průmyslových olejů versus trend degradace většiny moderních mazacích olejů.

Místo toho, aby degradace probíhala lineárně a předvídatelným způsobem, mnoho z moderních maziv má delší životnost a výkonnost, ale rychle selhává na konci své životnosti, jak je znázorněno na obr. 1.

 

Dvě klíčové zkoušky pro sledování kondice olejů - RULER a MPC

Laboratorní analýza oleje byla, je a bude základním nástrojem pro odhalení počínajícího selhávání maziva. Tradiční soubor laboratorních zkoušek olejů však nedostatečně informuje o počínající degradaci olejů vyrobených ze základových olejů Group II a III, a vůbec neposkytují informaci o tendenci oleje tvořit úsady v olejovém systému.

Stanovení množství antioxidantů - zkouška RULER (voltametrie)
Bylo prokázáno, že přímé monitorování jednotlivých antioxidantů je velmi dobrá prediktivní metoda pro sledování úbytku antioxidantů a poskytuje hlubší pochopení toho, jak oleje degradují. FTIR analýza je řadu let užitečným nástrojem ke sledování degradace olejů, včetně některých antioxidantů. RULER (ASTM D6971, D7590, D6810, D7525) je speciálně navržen tak, aby sledoval jednotlivé antioxidanty a na rozdíl od FTIR tato zkouška není ovlivněna jinými chemickými sloučeninami. RULER identifikuje typ antioxidantů v oleji a porovnáním výsledků s novým olejem umožňuje určit, kolik antioxidantů bylo vyčerpáno. Příklad výsledků z RULERu lze vidět níže.

Výsledky měření přístroje RULER. Červená čára je vzorek použitého oleje a šedá linka je referenční vzorek nového oleje. Je vidět, že jeden z hlavních antioxidantů - fenolický antioxidant, je na úrovni 6% nového oleje, zatímco druhý primární antioxidant - aminický antioxidant je na  úrovni 76,4% nového oleje

Výsledky měření přístroje RULER. Červená čára je vzorek použitého oleje a šedá linka je referenční vzorek nového oleje. Je vidět, že jeden z hlavních antioxidantů - fenolický antioxidant, je na úrovni 6% nového oleje, zatímco druhý primární antioxidant - aminický antioxidant je na  úrovni 76,4% nového oleje

Výsledky měření přístroje RULER. Červená čára je vzorek použitého oleje a šedá linka je referenční vzorek nového oleje. Je vidět, že jeden z hlavních antioxidantů - fenolický antioxidant, je na úrovni 6% nového oleje, zatímco druhý primární antioxidant - aminický antioxidant je na  úrovni 76,4% nového oleje

Obr. 2 - Výsledky měření přístroje RULER. Červená čára je vzorek použitého oleje a šedá linka je referenční vzorek nového oleje. Je vidět, že jeden z hlavních antioxidantů - fenolický antioxidant, je na úrovni 6% nového oleje, zatímco druhý primární antioxidant - aminický antioxidant je na  úrovni 76,4% nového oleje.

Stanovení potenciálu k tvorbě úsad - MPC
Jakmile se spustí degradace antioxidantů v mazivu, první fyzický dopad na mazivo je produkce velmi malých sub-mikronových nečistot. Tyto částečky nečistot se mohou skládat z produktů degradace základových olejů, ale v počátečních fázích vývoje se častěji skládají z degradovaných antioxidantů. Zkouška, která se ukázala jako nejslibnější při prokazovaní přítomnosti produktů degradace, se označuje jako Membrane Patch Colorimetry (MPC). 
Jedná se o relativně jednoduchou a přímočarou zkoušku. Padesát mililitrů vzorku oleje se smíchá se stejným množstvím rozpouštědla a filtruje se přes laboratorní membránu s póry o velikosti 0,45 µm. Kolorimetr vyhodnocuje zbarvení membrány způsobené zachycenými nerozpustnými nečistotami a produkty degradace. Čím vyšší je změřená hodnota ΔE kolorimetrem, tím vyšší je znečištění oleje a tím vyšší je i zároveň potenciál k tvorbě úsad v olejovém systému (neboli Varnish Potential). Pro tento postup od prosince 2012 platí mezinárodní norma ASTM D7843. Podle naměřené hodnoty je možné snadno zařadit stav oleje do skupin


příklad laboratorních membrán a jejich zařazení do skupiny závažnosti. Hodnota  ΔE větší než 40 by měla být důvodem k obavám v jakékoli aplikaci a naznačuje, že mazací systém je již pravděpodobně zasažen úsadami. Výsledek menší než 15 je možné považovat za normální.
Tabulka 2 - příklad laboratorních membrán a jejich zařazení do skupiny závažnosti. Hodnota  ΔE větší než 40 by měla být důvodem k obavám v jakékoli aplikaci a naznačuje, že mazací systém je již pravděpodobně zasažen úsadami. Výsledek menší než 15 je možné považovat za normální.

 

Závěr

RULER identifikuje vyčerpání antioxidantů a poskytuje kritickou informaci, kdy olej začne exponenciálně degradovat. MPC měří tvorbu těchto degradačních produktů a umožňuje uživatelům odhadnout, kdy se začnou usazovat v mazacím systému. Tyto dva testy jsou vhodné nástroje pro predikci vzniku usazenin u moderních maziv.
Na obrázku 3 je možné vidět, jak tradiční analytické metody (4x ročně - viskozita, č. kyselosti, obsah vody a obsah prvků, barva, kód čistoty) neodhalily vznik úsad v olejovém systému. Uživatel byl dlouhé roky přesvědčen, že je vše v pořádku a proto ani nepečoval o olej způsobem, který by zamezil vzniku těchto úsad nebo je ze systému odstranil. 

Velmi silné vrstvy úsad vzniklých degradací jsou stále častějším jevem
Obrázek 3: Velmi silné vrstvy úsad vzniklých degradací jsou stále častějším jevem

Průmyslové oleje prošly dramatickou transformací v posledním desetiletí. Novější chemické složení poskytuje vyšší výkonnost oproti výkonu maziv v nedávné minulosti, ale změnil se také soubor pravidel pro jejich údržbu. 
Testy jako RPVOT, číslo kyselosti a viskozita nyní poskytují jen malou hodnotu při detekci počínající degradace maziva. Většina z těchto moderních maziv nedegraduje lineárně, ale mají potenciál k rychlému selhání ke konci své životnosti. Doporučené zkoušky pro monitorování moderních  olejů jsou RULER - měření obsahu antioxidantů a MPC - kolorimetrie membrán, které měří tvorbu měkkého znečištění. Testy kompatibility olejů a zkouška odlučivosti vody jsou také důležité testy v závislosti na aplikaci a situaci.
Tradiční analytické metody nezatracujeme, ale doporučujeme doplnit o výše uvedené metody, které poskytují klíčovou informaci o degradaci moderních olejů a tvorbě úsad v olejových systémech.

 

Vladimír Nováček - ALS Czech Republic, Praha
Jan Novák - Intribo, Praha, novak@intribo.com

Tento článek byl zvěřejněn se souhlasem časopisu http://www.tribotechnika.sk

Zeptat se prodavače

Jméno: *
Příjmení: *
Váš e-mail: *
Předmět dotazu:
Dotaz: *

Položky označené * je nutné vyplnit.

Doporučit produkt

Vaše jméno: *
E-mail příjemce: *
Předmět e-mailu:
Začátek e-mailu:
Vaše poznámka:

Položky označené * je nutné vyplnit.