最近陸續(xù)收到不少關(guān)于除漆膜相關(guān)的咨詢和需求,在此我們特將弊公司在客戶服務(wù)中積累的一些相關(guān)經(jīng)驗,結(jié)合一部分收藏的外網(wǎng)文章內(nèi)容與大家分享。希望可以幫助大家對漆膜有更深入的理解,并解決大家目前遇到的漆膜相關(guān)問題。我們收到的最多反饋就是為什么油樣化驗的漆膜傾向指數(shù)(MPC值)很低(<10),但在設(shè)備軸瓦、軸頸、伺服閥閥桿上仍出現(xiàn)了顯著的漆膜沉積物,并伴隨出現(xiàn)軸瓦溫升、伺服閥粘黏、卡澀等情況。在展開講這個問題前,我們需要理解的是,漆膜傾向指數(shù)僅代表生成漆膜,包括附著在金屬表面漆膜沉積物的風險大小,并不代表一定會生成漆膜。在之前《漆膜的前世今生》文章中我們也提到過,漆膜是以不同形態(tài)存在于油中的。加上目前被廣泛使用的MPC漆膜檢測技術(shù)存在一定的局限性,因此,MPC值低并不意味著漆膜一定不存在;同理,MPC值高也不意味著就一定存在漆膜。漆膜傾向指數(shù)和漆膜之間存在一定關(guān)聯(lián)性,可在一定程度上互為參考,但兩者并不是絕對關(guān)系。通常,MPC(Membrane Patch Calorimetry膜片比色法)已被用于指示系統(tǒng)中漆膜的存在。在我們進一步探討之前,讓我們先看看用于識別漆膜存在相關(guān)性的三大類實驗室測試方法。①. 軟性污染物 - MPC、超速離心測試、重量鐵譜試驗
②. 流體降解 – 抗氧化劑健康(RULER抗氧化劑含量、FTIR紅外光譜)、降解產(chǎn)物(FTIR)
③. 與污染物的兼容性 - 空氣(泡沫、空氣釋放)、水(抗乳化性)
其中MPC是最廣泛使用的測試之一,以確定漆膜的存在,它使用貼片的顏色來確認軟性污染物的數(shù)量。貼片的顏色表示油中降解產(chǎn)物的數(shù)量。但必須要注意的是,即使油樣的顏色可能不同,貼片也將反映出污染物的狀態(tài),而非反映油品顏色本身。然而,與其他降解產(chǎn)物相比,一些降解產(chǎn)物產(chǎn)生的漆膜沉積物顏色較淺。這在很大程度上取決于所生產(chǎn)的漆膜沉積物類型。MPC檢測會無效嗎?
在某些情況下,MPC讀數(shù)可能被證明是無效的。這些情況可分為非傳統(tǒng)漆膜沉積物,或者設(shè)備系統(tǒng)的一些狀況未能在油品狀況中反映。對于非傳統(tǒng)漆膜沉積物,如化學(xué)降解、非氧化衍生漆膜沉積物和兼容性問題,MPC讀數(shù)不能準確反映油中存在的這些軟污染物數(shù)量。PAG油品和磷酸酯流體不相容,也會形成不混溶的液滴,從而影響MPC讀數(shù)。另一方面,剛更換的油品可能不會反映系統(tǒng)中已經(jīng)存在的漆膜(很多新?lián)Q的油品雖然檢測時MPC讀數(shù)很低,但是系統(tǒng)中仍然存在明顯的漆膜沉積物,更換新油并不能解決已經(jīng)沉積的漆膜,反而新油的MPC也會因為之前存在漆膜沉積物而在短時間內(nèi)升高)。同樣,如果油系統(tǒng)長時間保持冷卻,其狀況將無法準確反映在MPC讀數(shù)中。漆膜沉積物的特性重要嗎?
在試圖理解漆膜時,研究漆膜沉積物表征(或者說漆膜沉積物類型)是最好的方法。當對漆膜沉積物進行特征描述時,這可以幫助我們:- 建立狀態(tài)監(jiān)測計劃流程 - 現(xiàn)在我們知道要尋找什么,并且可以以適當?shù)念l率進行相應(yīng)的測試。
- 發(fā)現(xiàn)流體異常的根本原因 - 通過了解漆膜沉積物及其特征,我們可以確定導(dǎo)致其形成的原因,從而找到出現(xiàn)這些異常的根源。
- 主動采取積極的措施來提高油品壽命和性能 - 如果我們了解漆膜沉積物和導(dǎo)致故障的原因,那么我們就采取最好措施來提高油品壽命和性能。
漆膜沉積物表征可分為兩個層面。第一層面表征涉及漆膜沉積物的化學(xué)性質(zhì)。在這一層面,漆膜沉積物可分為有機物、水、潤滑劑或非有機物。在表征的第二個層面上,我們需要確定來源。對于有機漆膜沉積物,我們可以確定其來源:配方衍生、熱塑性、熱分解、氧化衍生、污染物衍生或生物。另一方面,對于無機漆膜沉積物,其特征可以是:配方衍生,無機,煙塵,焦炭或煤。讓我們仔細看看一些相關(guān)案例研究,其中MPC水平很低,完全在正常范圍內(nèi),但仍然存在漆膜。實驗驗證
從以下的一組實驗(圖1)可以看出。MPC膜片試驗與漆膜沉積物形成之間缺乏關(guān)系,左邊油樣MPC更低,但它在玻璃器皿上的漆膜沉積物卻比右邊油樣更明顯;右邊油樣MPC值更高,但漆膜沉積物更少。因此,MPC不應(yīng)單獨用作測量油中漆膜形成的唯一方法。圖 1 兩種油樣的MPC和清漆沉積物之間缺乏關(guān)系
用戶案例研究
研究案例 – 1:核電站泵出現(xiàn)的閥門卡澀。
在某核電站,其中一臺泵的閥門出現(xiàn)卡澀。由于這影響了工廠的效率和可靠性,用戶決定短暫關(guān)閉工廠以調(diào)查和解決這個問題。該裝置停機30小時進行調(diào)查,花費約100萬美元。但油品檢測狀況良好:
健康的抗氧化劑(新油值的75%)
MPC值:16(在正常范圍內(nèi))
經(jīng)過物理調(diào)查,從閥門表面清除并分析了漆膜沉積物(圖2)。發(fā)現(xiàn)閥門上的化學(xué)成分與油的化學(xué)成分不匹配!在油中發(fā)現(xiàn)了羧酸,但在漆膜沉積物中發(fā)現(xiàn)了伯酰胺。伯酰胺是由氨和酸產(chǎn)生的反應(yīng)產(chǎn)物。最后得出的結(jié)論是,工廠的蒸汽中存在氨。氨+羧酸=由伯酰胺組成的漆膜沉積物(導(dǎo)致閥門卡澀)。從系統(tǒng)中去除氨源是不可行的。因此,用戶決定去除羧酸(油降解產(chǎn)物)以防止反應(yīng)發(fā)生。此外,該工廠開始使用傅里葉變換紅外光譜儀監(jiān)測這些裝置。這將有助于測量酸含量和胺產(chǎn)量。
案例研究 - 2:中東液化天然氣設(shè)施燃氣輪機油管堵塞
該廠燃氣輪機的油分析結(jié)果表明油品狀況良好。其中MPC值僅為5。然而,用戶在燃氣輪機系統(tǒng)的密封管路中遇到了由大量漆膜沉積物(圖3)引起的油流嚴重異常的問題。該漆膜沉積物的特征是醛。這是特定酚類抗氧化劑的降解產(chǎn)物,在溫升過程中產(chǎn)生。酚類漆膜沉積物(醛)在MPC測試中沒有出現(xiàn)。通常,它們很容易溶解在溫熱的油中,除非油是冷的,否則不會引起操作問題。因此,只有當油變冷并產(chǎn)生這些漆膜沉積物時,用戶可能才會意識到這種漆膜沉積物的存在。
案例研究 - 3:氨壓縮機推力軸承漆膜沉積物
一臺氨壓縮機的軸承溫度升高,推力軸承上有大量漆膜沉積物。這些威脅到氨壓縮機的可靠運行。然而,油的結(jié)果表明,油的狀況良好,MPC為7,胺類抗氧化劑為80%。對軸承進行調(diào)查后發(fā)現(xiàn),黑色區(qū)域化學(xué)物質(zhì)顯示出焦炭和預(yù)焦炭化學(xué)物質(zhì),這表明存在極端的熱應(yīng)力。然而,橙色區(qū)域的漆膜沉積物顯示出羧酸和磷酸鹽(圖4)。在黑色區(qū)域內(nèi),該區(qū)域本身經(jīng)歷了非常高的局部軸承溫度。這些造成了油樣中沒有出現(xiàn)的結(jié)焦。此外,磷酸鹽來源于EP極壓添加劑體系,并經(jīng)歷了嚴重的氧化熱應(yīng)激。這可能是由于氨的存在而加速的,而且氨不溶于油。因此,MPC檢測無法檢測到它的存在。
在設(shè)備停機期間對可能產(chǎn)生漆膜的關(guān)鍵部位進行物理檢查以確保沒有漆膜沉積物非常重要!如上所述,有時MPC值在正常范圍內(nèi),但漆膜沉積物仍然存在,可能會影響系統(tǒng)的效率。一旦在系統(tǒng)中發(fā)現(xiàn)漆膜沉積物,確定根本原因的最佳方法是通過特征做詳細分析。然后,可以確定并相應(yīng)地執(zhí)行潛在的補救措施。重要的是要記住,并非每個系統(tǒng)都有相同的漆膜沉積物或挑戰(zhàn),因此漆膜沉積物特征至關(guān)重要!膜片比色法(MPC)試驗的不足 - 漆膜傾向測試
在過去二十年中,API II組油通常用于燃氣輪機和一些長壽命液壓油。因此,漆膜污染一直是維護者最關(guān)心的問題之一。這些污染物是油泥狀粘性化合物,是石油環(huán)境中苯酚和胺抗氧化劑相互作用的結(jié)果。漆膜在不同潤滑劑溫度下的高溶解度使漆膜污染成為一個復(fù)雜的問題。因此,燃氣輪機可能會遇到許多技術(shù)困難。目前,檢測油品漆膜傾向最常見的實驗室測試仍是膜片比色法(MPC)測試(ASTM D7843)。盡管它具有整體價值,但它仍然存在一些缺點。了解這些缺點有助于分析人員防止可能出現(xiàn)的錯誤和失誤。現(xiàn)行的測試方法
ASTM D7843旨在估算漆膜污染對設(shè)備性能造成的風險。根據(jù)該標準,油樣在測試前應(yīng)首先在約65°C下保持24小時,然后在20°C下放置約72小時。然后用石油苯等非極性溶劑稀釋一定體積的油樣,并使其通過孔徑為0.45微米的標準膜片。根據(jù)油中漆膜污染的程度,標準白色膜片會不同程度地變色。膜片上產(chǎn)生的顏色強度由分光光度計測量,范圍從0到100(在極少數(shù)情況下甚至超過100)的數(shù)字將被指定為漆膜傾向的指標。盡管該標準取得了寶貴的成果,但在當前的實踐中仍存在一些不足。可溶性和非可溶性漆膜
ASTM D7843標準的結(jié)果確實提供了一個有用的指標,但沒有對可溶性和不溶性漆膜的可能體積提供明確的估計。由于ASTM D7843要求72小時的保油時間和凝結(jié)現(xiàn)象,將可溶性漆膜顆粒加入樣品中不溶性漆膜的體積中,然后測量其總體積。然而,這樣做忽略了這樣一個事實,即可溶性漆膜污染的危害遠遠大于不溶性漆膜的危害。由于其在油中的溶解度,可溶性漆膜將能夠進一步循環(huán),達到控制閥的最小開口和間隙。然后,當油溫因任何原因下降時,漆膜顆粒會結(jié)合在一起并溶解在油中。由此產(chǎn)生的粘性油泥很容易干擾設(shè)備的正常運行,甚至導(dǎo)致突然停機。此外,這些污染物在設(shè)備中的積聚會對軸承等機械部件造成嚴重損壞。如果可以比較潤滑劑中存在的可溶性和不溶性漆膜的體積,則可以更準確地估計設(shè)備中的實際危險。可分別測量油溶性漆膜和不溶性漆膜的最新檢測方法最近已經(jīng)出現(xiàn),我們將在今后的篇章中與大家分享。結(jié)論
盡管ASTM D7843標準的MPC方法有它的不足之處,目前仍然是一個強大而可靠的工具。但我們在使用MPC值進行判斷時需要考慮幾種不同的情況。①.不斷增加的MPC表明油中會產(chǎn)生不溶物,但是:
②.靜態(tài)MPC值或看似平穩(wěn)的值可能意味著:
③.MPC值的下降或突然下降可能意味著:
漆膜緩解技術(shù)正在超越新不溶物的形成速度,油品也變得越來越清潔。
不溶物現(xiàn)在已沉積在系統(tǒng)內(nèi),不會再出現(xiàn)在油中,因為它們已經(jīng)位于金屬部件上。
當通過MPC和其他測試可以觀察到并確定趨勢時,總體評估是最準確的。
漆膜傾向趨勢分析的目的在于讓我們在異常導(dǎo)致的停機發(fā)生前阻止與潤滑相關(guān)的機械問題。當漆膜的含量超過油的承載能力(溶解度)時,漆膜可能會從溶液中脫落,并吸附在金屬表面,這尤其可能發(fā)生在有油冷卻器的區(qū)域,或者存在更高的Δ溫度的區(qū)域。當取樣進行分析時,這些取樣通常是在油混合良好的區(qū)域,而不是可能沉積漆膜的低油循環(huán)區(qū)域。這可能會導(dǎo)致MPC對清漆的測量不準確。油樣的MPC測試結(jié)果和理解本文中提到的相關(guān)問題將有助于減少大家最終分析漆膜中的誤解和錯誤。顯然,只關(guān)注MPC測試的數(shù)值可能會產(chǎn)生誤導(dǎo),并可能導(dǎo)致成本高昂、不準確和無效的決策。