هر آنچه باید درباره تستهای TAN ،TBN و اکسیداسیون بدانید
در دنیای مهندسی روانکاری، روغن تنها یک مایع لغزانکننده نیست؛ بلکه «خون» جاری در رگهای ماشینآلات است. همانطور که پزشکان با آزمایش خون به بیماریهای پنهان انسان پی میبرند، مهندسان نیز با تحلیل آزمایشگاهی روغن و بررسی شاخصهایی نظیر TAN، TBN و پایداری اکسیداسیون، وضعیت سلامت دستگاه و کیفیت روانکار را ارزیابی میکنند.
اشتباه در درک این اعداد میتواند منجر به فجایع صنعتی، سوختن موتورهای چند میلیارد تومانی و یا توقف خطوط تولید شود. در این مقاله تخصصی، به کالبدشکافی دقیق این استانداردها میپردازیم.
عدد اسیدی کل (TAN) و چالش خوردگی شیمیایی
۱.۱ تعریف فنی مطابق ASTM D664
Total Acid Number (TAN) مقداری از پتاسیم هیدروکسید (KOH) بر حسب میلیگرم است که برای خنثیسازی اسیدهای موجود در یک گرم روغن لازم است. برخلاف تصور عموم، TAN تنها نشاندهنده وجود اسیدهای قوی نیست، بلکه مجموع اسیدهای آلی ضعیف و محصولات حاصل از اکسیداسیون را اندازهگیری میکند.
۱.۲ چرا عدد اسیدی در طول زمان افزایش مییابد؟
هیچ روغنی تا ابد سالم نمیماند. عوامل زیر باعث صعودی شدن نمودار TAN میشوند:
- اکسیداسیون: واکنش هیدروکربنهای روغن با اکسیژن محیط در دماهای بالا.
- تجزیه حرارتی: شکستن مولکولهای روغن به دلیل گرمای بیش از حد.
- آلودگی: ورود گازهای احتراق یا مواد شیمیایی فرآیندی به داخل مخزن روغن.
۱.۳ پیامدهای بالا رفتن TAN
وقتی عدد اسیدی از حد مجاز فراتر رود، روغن از یک حامی به یک دشمن تبدیل میشود. اسیدهای تشکیل شده به سطوح فلزی (بهویژه فلزات نرم مانند مس و سرب در یاتاقانها) حمله کرده و باعث ایجاد خوردگی میشوند. همچنین، اسیدها باعث ایجاد لجن و رسوبات چسبنده میشوند که مجاری روغن را مسدود میکنند.
عدد قلیایی کل (TBN)؛ زره دفاعی روغن موتور
۲.۱ تعریف فنی مطابق ASTM D2896 و D4739
Total Base Number (TBN) نشاندهنده ظرفیت قلیایی روغن برای خنثیسازی اسیدهای ورودی به روغن است. این شاخص عمدتاً در روغنهای موتور دیزلی و بنزینی اهمیت دارد.
۲.۲ رابطه سوخت و TBN
در موتورهای احتراق داخلی، سوخت حاوی مقادیری گوگرد است. در هنگام احتراق، این گوگرد به اکسیدهای گوگرد تبدیل شده و در ترکیب با رطوبت، اسید سولفوریک تولید میکند. TBN در واقع مقدار افزودنیهای پاککننده (Detergents) موجود در روغن است که وظیفه دارند این اسیدهای مخرب را قبل از تماس با بدنه سیلندر خنثی کنند.
۲.۳ تحلیل نمودار مرگ روغن (TBN vs TAN)
در مدیریت روغن، ما با یک جنگ دائمی روبرو هستیم: زمانی که مقدار TBN به حدود ۵۰ درصد مقدار اولیه خود برسد، یا زمانی که عدد TAN از عدد TBN پیشی بگیرد، روغن کارایی خود را از دست داده و باید تعویض شود.
باقیماندههای احتراق و ناخالصیهای معدنی
این بخش به بررسی مواد جامد و غیرقابل سوختنی میپردازد که پس از سوختن کامل روغن در دمای بالا باقی میمانند.
۳.۱ بررسی سولفاته (ASTM D874)
این آزمایش با استفاده از اسید سولفوریک و سوزاندن روغن در دمای ۷۷۵ درجه سانتیگراد انجام میشود. باقیمانده حاصل، عمدتاً از افزودنیهای فلزی مانند کلسیم، منیزیم، روی (ZDDP) و باریم تشکیل شده است.
- مزیت: این افزودنیها خاصیت ضدسایش و پاککنندگی ایجاد میکنند.
- عیب: مقدار زیاد این مواد باعث ایجاد رسوب در سوپاپها و از همه مهمتر، مسدود کردن فیلترهای ذرات دیزل (DPF) در موتورهای جدید یورو ۵ و یورو ۶ میشود.
۳.۲ بررسی خام (ASTM D482)
این تست بدون استفاده از اسید انجام میشود و هدف آن شناسایی ناخالصیهای ناخواسته است. وجود این مواد در روغن پایه نشاندهنده ضعف در فرآیند پالایش یا وجود ذرات فلزی، شن و نمک در روغن است که مانند سنباده باعث سایش زودرس قطعات میشوند.
پایداری اکسیداسیون؛ معیار طول عمر روانکار
اکسیداسیون اصلیترین عامل تخریب روغن است. در آزمایشگاه، پایداری اکسیداسیون را با تستهایی مانند RPVOT (آزمایش ظرف فشار چرخشی) مطابق استاندارد ASTM D2272 میسنجند.
۴.۱ عوامل تسریعکننده اکسیداسیون
- دما: به ازای هر ۱۰ درجه افزایش دما بالاتر از ۷۵ درجه سانتیگراد، سرعت اکسیداسیون روغن دو برابر میشود.
- کاتالیزورها: ذرات فلزی (مانند مس و آهن) مانند کاتالیزور عمل کرده و سرعت فساد روغن را چند برابر میکنند.
۴.۲ نشانههای روغن اکسید شده
- تیره شدن شدید رنگ روغن و استشمام بوی تند.
- افزایش ناگهانی ویسکوزیته (غلظت).
جدول استانداردهای آزمایشگاهی
| شاخص تخصصی | استاندارد مرجع | نقش در سلامت روغن |
| عدد اسیدی (TAN) | ASTM D664 | سنجش میزان خوردگی و فساد روغن |
| عدد قلیایی (TBN) | ASTM D2896 | سنجش توانایی خنثیسازی اسیدها |
| باقیمانده سولفاته | ASTM D874 | تعیین سطح افزودنیهای پاککننده |
| باقیمانده خام | ASTM D482 | شناسایی ناخالصیهای فیزیکی و معدنی |
| پایداری اکسیداسیون | ASTM D2272 | تعیین عمر باقیمانده روغن توربین |
طبقهبندی روغنها بر اساس سطح باقیمانده فلزی
در سالهای اخیر، مفاهیم جدیدی به بازار روانکارها وارد شده است:
- Full SAPS: روغنهایی با باقیمانده سولفاته بالا (بیش از ۱٪). این روغنها قدرت پاککنندگی عالی دارند اما برای خودروهای مجهز به فیلتر DPF مناسب نیستند.
- Mid/Low SAPS: روغنهایی با باقیمانده محدود (کمتر از ۰.۸٪). این روغنها با استانداردهای زیستمحیطی سازگارند و از سیستمهای کاتالیستی محافظت میکنند.
راهنمای عملی برای مدیران فنی
چگونه از این اعداد در محیط کارخانه استفاده کنیم؟
- گام ۱: همیشه دیتاشیت (TDS) روغن خریداری شده را بایگانی کنید تا اعداد اولیه (Baseline) را داشته باشید.
- گام ۲: در فواصل منظم نمونه روغن را به آزمایشگاه بفرستید.
- گام ۳: اگر عدد TAN نسبت به حالت اولیه ۲ واحد افزایش یافت، زنگ خطر خوردگی به صدا درآمده است.
- گام ۴: در موتورهای دیزلی، اگر TBN به کمتر از ۳ رسید، اسیدهای احتراق در حال تخریب سیلندر هستند؛ روغن را تعویض کنید.
نتیجهگیری
تحلیل شاخصهای TAN، TBN و پایداری اکسیداسیون، مرز بین یک انتخاب تجربی و یک انتخاب علمی است. درک این پارامترها به شما اجازه میدهد تا نه تنها از دستگاههای خود محافظت کنید، بلکه با بهینهسازی فواصل تعویض روغن، هزینههای عملیاتی را کاهش دهید.
