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水污染对润滑油性能有何影响

发布者:admin2021-04-14

水是润滑油在使用过程中遇到的最主要也是最复杂的污染物,其污染机理仍处于研究之中。由于润滑油自身具有一定的吸水性,因此,使用工况和环境都会对其产生不容忽视的影响。
在用润滑油所处的环境和工况使进水现象不可避免,大多都会使润滑油发生物理或化学变化,极端情况下会对设备润滑产生非常严重的后果。所以,设备润滑管理过程中对在用润滑油而言需关注的焦点应当放在减少或控制水分的进入、判定水分是否存在并检测其含量、尽快分离并除去水分三个方面。 


一、水在润滑油中的存在形式 


水在润滑油中的存在形态有三种,即溶解水、乳化水和游离水。溶解水是指水分子和油分子发生了化学反应,从而以分子形式均匀的分散在润滑油中,这种形式的水肉眼是观察不到的,而且对润滑油的外观也不产生显著影响,依然保持清澈透明的状态;乳化水是当进人润滑油的水超过一定量时以乳化状态存在,使油品外观表现出发雾、浑浊甚至乳液状;游离水是当进入润滑油中的水量继续增加,或油品的破乳化能力较强的情况下,水会从润滑油中析出而以游离状态存在,肉眼即可观察到,也就是通常人们所说的“明水”。
水在润滑油中的溶解量取决于基础油的类型、精制程度、添加剂的加量和极性、在用油的降解程度、油品的黏度和使用温度等。比如通常情况下酯类基础油的吸水性强于烃类基础油,I类基础油的吸水性强于Ⅲ类基础油,内燃机油和齿轮油的吸水性强于液压油和汽轮机油,降解程度较大的在用润滑油的吸水性强于刚投入使用的润滑油,使用温度较高的润滑油的吸水性强于使用温度较低的润滑油,黏度大的润滑油的吸水性大于黏度小的润滑油。



润滑油溶水性和黏度与温度的关系


二、水污染的影响


润滑油在储存、运输和使用过程中最基本的要求就是“干净”,干则无水,净即无尘。有研究表明,500ug/g的水含量就可以使设备和润滑油的使用寿命明显缩短,由此可见水对润滑油性能的影响程度和防水的重要性。


水对设备的直接影响是导致锈蚀和腐蚀从而加速磨损,水进入润滑油会改变油品的黏度导致油膜强度降低,加速油品的氧化、添加剂的水解使氧化安定性、极压抗磨性、清净分散性等基本性能减弱甚至丧失,导致油品的抗泡性能变差使润滑系统产生大量的泡沫而降低润滑效果,还会导致金属材质的气蚀和氢脆效应。


下面对以上危害逐一进行分析:


锈蚀和腐蚀:通常情况下锈蚀都有水的参与,甚至润滑油中的溶解水也会对锈蚀产生影响,水会直接和金属表面发生化学反应形成氧化物,还会和油中的酸性化合物共同作用使金属表面产生腐蚀,在有磨粒存在的条件下加速磨损,并且锈蚀和腐蚀颗粒本身就是典型的磨损颗粒,同时游离水在热的金属表面闪蒸会导致点蚀。


油膜强度降低:润滑油除了具有一定的黏温特性外,还具有一定的黏压特性,即当使用压力增加时润滑油的黏度也会增大,从而对摩擦副起到了一定的保护作用,但是水并不具备这样的特性,它的黏度随压力变化而变化极其微小,所以当水进入润滑油后减弱了润滑油的黏压特性,从而使摩擦副产生接触疲劳导致疲劳磨损(在铁谱分析中表现为典型的疲劳剥块)。


添加剂失效:水是一种极性较强的溶剂型化合物,而润滑油中绝大部分添加剂也都是极性化合物,根据相似相溶的原理,一旦水进入润滑油中就会和这些极性添加剂发生反应,一方面使其水解或加速其耗解而失去作用,尤其是抗氧剂、极压抗磨剂、清净剂、抗乳剂、防锈剂等功能剂,并且会产生不溶物堵塞滤网或加速磨损,另一方面会在润滑系统分水的过程中随之流失,加速油品氧化安定性衰减及造成环境污染。


油品起泡:水进入润滑油会降低油品的表面张力,从而恶化油品的空气释放性和消泡性,导致油品夹带空气而起泡,如果油品中夹带的空气无法及时释放或在表面形成稳定的泡沫,会进一步加速油品的氧化,还会使油品的传热性能、油膜强度、流动性等性能大幅降低。


润滑油霉变:水是细菌和真菌等微生物生长的促进剂,如果长时间存在于润滑油中,就会产生大量的微生物质并悬浮于油品中,使油品产生异味或堵塞滤网,而且微生物本身或其代谢产物也具有一定的腐蚀性。


水蒸汽气蚀:如果水蒸汽到达润滑系统的低压区,水蒸汽的气泡就会扩张分散于油中,而当其突然进入高压区时就会瞬间产生聚爆,类似于微柴油化,撞击摩擦副使其表面产生气蚀。


氢脆:氢脆是目前摩擦学界研究的热门领域,而氢的来源有可能就是水,或者是在水的作用下发生电解和腐蚀而产生的,研究表明当水通过毛细作用进入微观疲劳裂隙和自由基的金属接触时,在高压状态下,水会裂解产生氢,氢脆作用会加速微观裂隙的进一步开裂而导致最终的磨损。


水洗作用:对润滑脂而言,水污染会导致润滑脂变软流失,造成润滑系统因缺脂而干磨或密封性下降。


水分的存在,会促使油品氧化变质,破坏润滑油形成的油膜,加速有机酸对金属的腐蚀作用,加速机械零件的磨损;水分还会使添加剂(尤其是金属盐类)发生水解反应而失效,产生沉淀,堵塞油路,妨碍润滑油的循环和供应。在温度低时,润滑油的水分,会导致润滑油流动性变差,粘温性变坏;在温度高时,水会汽化,破坏油膜并产生气阻,影响润滑油的循环。水分进入润滑油中造成事故的案例很多,设备润滑管理的焦点之一,就是要定期监测判断水的存在形态及数量,以及控制水的进入和尽快分离去除。