Количественный анализ продуктов износа (феррографы)

1. Принцип действия феррографа прямого считывания основан на разделении в магнитном поле ферромагнитных и парамагнитных (намагничиваемых в магнитном поле либо в процессе трения частиц) частиц, содержащихся в пробе масла. Образцы масла подаются насосом в стеклянную трубку, установленную в магнитном поле. Большие частицы (больше 5 мкм) осаждаются у входа в трубку, малые (1...2 мкм) - далее по потоку. Фотоэлектрические детекторы измеряют относительную плотность больших и малых частиц (рисунок 58).

2. Аналитический феррограф. Феррограмма - зафиксированное на предметном стекле распределение частиц. Жидкость, стекающая по стеклянной пластинке, подвергается воздействию постепенно увеличивающегося магнитного поля (рисунок 59). Это приводит к разделению частиц по размерам и позволяет определить их количество. Источник частиц может быть выявлен по их окраске при наблюдении в бихроматическом микроскопе. При нагреве феррограммы до 320...330 °С в течение 90...120 с частицы различных металлов принимают определенный цвет: углеродистой стали - голубой, чугуна - желто-коричневый; хрома, свинца, алюминия - бело-серый; окиси железа - бурый; неметаллических включений - желтый и зеленый.

Хроматография относится к физическим методам разделения смесей веществ с использованием различия распределений их компонентов между подвижной и неподвижной фазами. Чаще всего используются методы бумажной хроматографии. При этом методе капля исследуемой жидкости (масла) наносится на бумагу и по размерам концентрических кругов определяется степень загрязнения. Обычно в центре темным пятном располагаются продукты износа, а снаружи - светлым кольцом вода, находящаяся в смазке (рисунок 60).

Коэффициент воды , где d₃ - диаметр внешнего кольца воды; d₂ - диаметр кольца масла. Допустимое значение 1,3 - это соответствует примерно 2 % воды в масле.

Коэффициент примеси: , где d₁- диаметр внутреннего кольца примесей; d₂ - диаметр кольца масла. Допустимое значение 1,4 - это соответствует примерно 0,7 % механических примесей.

По цвету ядра допускаются: светло-желтый, темно-коричневый, серый цвета. Черный цвет ядра с блеском свидетельствует о работе смазки при повышенной температуре.

Спектральный анализ позволяет определить химический состав загрязнений в смазочной жидкости. Образец сжигается в газовом пламени (метод атомной эмиссии) или в высоковольтной электрической дуге (метод электронной эмиссии). Спектр возникающего при этом излучения, анализируемый при помощи спектрографа, содержит информацию о составе примесей.

Диэлектрический анализ примесей - количество примесей и скорость их накопления в смазочных маслах определяются по величине и скорости изменения емкости цилиндрического конденсатора, диэлектриком в котором служит исследуемая жидкость.

Стандартная методика оценки смазочного материала заключается в определении общего кислотного, щелочного числа и содержания механических примесей.

Кислотность характеризует наличие в масле свободных кислот. Реагируя с черными металлами и водой, окисленные масла образуют металлические мыла. Кислотность измеряется кислотным числом - это количество миллиграммов едкого калия (КОН) необходимого для нейтрализации 1 г масла. Общее кислотное число характеризует склонность масел к осадкообразованию и к полимеризации.

Коксуемость - свойство масел выделять твердый осадок (кокс) при нагревании без доступа воздуха. Мера коксуемости - коксовое число, количество осадков, полученных прокаливанием 10 г масла при 500... 600 °С.

Зольность характеризует качество очистки масла и наличие в нем несгораемых веществ, остающихся после выпаривания, сгорания и прокаливания.

Свободные щелочи, реагируя с цветными металлами, образуют густые клейкие осадки (мыла). Наличие в масле свободных щелочей устанавливают окраской спиртовой вытяжки под действием фенолфталеина. Общее щелочное число указывает на способность масел нейтрализовать кислоты.

Эмульгируемость - способность масла, смешиваясь с водой, образовывать трудно разделимые эмульсии. Измеряется временем (мин.) полного разделения масла и воды.

В общем случае масло считается отработанным и подлежит замене при выполнении хотя бы одного из следующих условий: повышение кислотного числа до 5 мг КОН на 1 г масла; изменение вязкости на 25 % от первоначального значения; содержание воды в масле свыше 2 %, если водная вытяжка имеет кислую реакцию свыше 0,5 %; наличие в масле свыше 0,5 % механических примесей; присутствие в масле примесей, оказывающих абразивное воздействие не допускается.

Наличие воды. ИВМ - индикатор воды в масле. Принцип действия прибора основан на изменении давления в сосуде с пробой нефтепродукта при реакции воды с порошком гидрата кальция вследствие выделения водорода (рисунок 61). Полученное значение давления позволяет определить содержание воды по известной зависимости - графику приведенному на рисунке 62.

Определение общего щелочного числа (ОЩЧ) проводится прибором ИВМ, но в качестве реагента используется щавелевая кислота С₂Н₂О₄. Далее по зависимости (рисунок 63) определяют щелочное число.