نقش آب در آلودگی روغن

اثرات آب بر روان‌کننده

آب نه تنها تأثیر مضر مستقیمی بر اجزای دستگاه دارد، بلکه نقش مستقیمی در سرعت پیری روغن‌های روان‌کننده دارد. وجود آب در روغن روان‌کننده می‌تواند باعث افزایش 10 برابری پیشرفت اکسیداسیون شود و در نتیجه باعث پیری زودرس روغن به ویژه در حضور فلزات کاتالیزوری مانند مس، سرب و قلع شود.  علاوه بر این، انواع خاصی از روغن‌های مصنوعی مانند استرهای فسفات و استرهای دوبازیک با آب واکنش می‌دهند که منجر به تخریب پایه و تشکیل اسید می‌شود. استر دوبازیک استری دارای دو گروه کربوکسیل در ساختار خود است. این استرها دارای حلالیت بالا، نقطه جوش بالا و فراریت و تطبیق‌پذیری کم هستند.

این فقط روغن پایه نیست که می‌تواند تحت تأثیر آلودگی رطوبتی قرار گیرد. برخی از افزودنی‌ها مانند افزودنی‌های گوگردی AW و EP و آنتی‌اکسیدان‌های فنُلی به آسانی توسط آب هیدرولیز می‌شوند که منجر به تخریب افزودنی‌ها و تشکیل محصولات جانبی اسیدی می‌شود.  این محصولات جانبی اسیدی می‌توانند باعث سایش خورنده شوند، به ویژه در اجزای حاوی فلزات نرم مانند بابیت که با یاتاقان‌های ژورنال و اجزای برنز و برنج استفاده می‌شود. آلیاژ بابیت که به آن فلز بابیت و فلز یاتاقان نیز گفته می‌شود، یکی از بیشمار آلیاژهایی است که برای پوشش سطح یاتاقان در یاتاقان‌های ساده استفاده می‌شود. سایر افزودنی‌ها مانند عوامل دمولسیون کننده، پخش‌کننده‌ها، شوینده‌ها و بازدارنده‌های زنگ زدگی را می‌توان با رطوبت بیش از حد شسته و از بین برد. این امر منجر به تجمع لجن و رسوب، مسدود شدن فیلتر و قابلیت تخلیه ضعیف روغن/آب می‌شود.

اندازه‌گیری آب با روش‌های غربالگری مختلف در محل یا آزمایشگاه

برای کنترل سطوح رطوبت، باید بتوان وجود آن را تشخیص داد. پنج روش آزمایشی اساسی برای تعیین میزان رطوبت روغن روان‌کننده وجود دارد. این روش‌ها شامل یک دستگاه ساده تا یک آزمایش شیمیایی پیچیده‌تر یا آزمایش پروب که کمی گران‌تر و ایده‌آل هستند، می‌شود. همچنین ممکن است شامل فناوری پیشرفته‌تری باشد که معمولاً در آزمایشگاه ها برای تعیین دقیق سطح آب در ppm استفاده می‌شود.

  ابتدایی‌ترین روش انجام تست کراکل است. در این آزمایش، یک صفحه داغ در دمای 320 درجه فارنهایت (130 درجه سانتی‌گراد) نگه داشته می‌شود و یک قطره کوچک روغن در مرکز قرار می‌گیرد. هر گونه رطوبت موجود در روغن در تعداد حباب‌های مشاهده شده در هنگام تبخیر آب منعکس می‌شود. بسته به روان‌کننده، حباب‌های کوچک نسبتاً کمی حدود 500 تا 1000 ppm آب را نشان می‌دهند. حباب‌های بیشتر با اندازه بزرگتر ممکن است حدود 1000 تا 2000 پی پی ام آب را نشان دهند، در حالی که صدای ترق ترق قابل شنیدن، سطح رطوبت بیش از 2000 ppm را نشان می‌دهد. به خاطر داشته باشید تست کراکل فقط به آب آزاد و امولسیون شده حساس است.

یکی دیگر از آزمایشات ساده در محل، استفاده از یک سلول فشار است که در آن نمونه با یک معرف شیمیایی آماده ( معمولا هیدرید کلسیم) و در یک ظرف قرار داده و به شدت تکان داده می‌شود. برای تعیین اینکه آیا آب آزاد وجود دارد یا خیر، تغییر فشار در داخل سلول بررسی می‌شود. قیمت تمام شده این نوع محصول نسبتاً پایین است، اگرچه باید هزینه‌های جاری را با توجه به معرّف‌ها و همچنین مسائل بهداشتی و ایمنی مربوط به معرّف‌ها در نظر گرفت. تامین کنندگان معروف این دستگاه‌ها در سطح جهان شامل Kittiwake، Koehler و Dexsil هستند.

نوع سوم آزمایش غربالگری در محل برای آب، استفاده از حسگر رطوبت نسبی است. این سنسور از یک شبکه خازنی لایه نازک استفاده می‌کند که می‌تواند میزان رطوبت نفوذ کرده در فیلم را تعیین کند. چه در هوا یا روغن استفاده شود، فناوری یکسان است و خروجی داده‌ها معمولاً در یک مقدار RH بر اساس درصد بیان می‌شود. 

درصد RH نشان‌دهنده این است که آیا روغن هنوز به نقطه اشباع رسیده است یا خیر، اگرچه مانند جوّ، هر چه دما پایین‌تر باشد، نقطه اشباع از نظر غلظت آب کمتر است. از نظر ریاضی می توان مقدار ppm را از درصد RH در برابر منحنی اشباع روغن در دمای مشخصی بدست آورد، تفکر پشت این نوع سنسورها ارائه یک هشدار اولیه فعال در مورد مشکلات قریب الوقوع و همچنین ارائه قابلیت غربالگری است. مزیت این روش هزینه‌های جاری نسبتا پایین آن است و اینکه می‌توان آن را به طور دائم بر روی تجهیزات حیاتی کارخانه نصب کرد تا نظارت در زمان واقعی را ارائه دهد. 

جدای از روش‌های غربالگری در محل، یکی دیگر از روش‌های رایج برای غربالگری آب، طیف‌سنجی مادون قرمز تبدیل فوریه (FTIR) است. این تست به آب آزاد، امولسیون شده و محلول حساس است، اما دقت آن به حد تشخیص پایین‌تر در حدود 1000 ppm محدود شده است. این روش برای برخی از کاربردها کافی است، اما برای کاربردهای صنعتی معمولی کافی نیست. آزمایشگاه‌های تجاری که از این روش استفاده می‌کنند اغلب گزارش می‌دهند که کمتر از 0.1 درصد حجم آب در نمونه وجود دارد و دقت بیشتری ارائه نمی‌دهند.

  دقیق‌ترین روش برای تعیین مقدار آب آزاد، امولسیون شده و محلول در روغن روان‌کننده، تست رطوبت کارل فیشر است. هنگامی که آزمایش کارل فیشر به درستی استفاده شود، می‌تواند سطح آب را تا 10 ppm یا 0.001 درصد تعیین کند و زمانی که باید غلظت آب دقیق‌تری مشخص شود، باید از همین روش انتخابی استفاده کرد. هنگام استفاده از تست رطوبت کارل فیشر باید احتیاط کرد تا از اثرات تداخلی ناشی از افزودنی های گوگردی EP و AW جلوگیری شود.