最近陆续收到不少关于除漆膜相关的咨询和需求,在此我们特将弊公司在客户服务中积累的一些相关经验,结合一部分收藏的外网文章内容与大家分享。希望可以帮助大家对漆膜有更深入的理解,并解决大家目前遇到的漆膜相关问题。我们收到的最多反馈就是为什么油样化验的漆膜倾向指数(MPC值)很低(<10),但在设备轴瓦、轴颈、伺服阀阀杆上仍出现了显著的漆膜沉积物,并伴随出现轴瓦温升、伺服阀粘黏、卡涩等情况。在展开讲这个问题前,我们需要理解的是,漆膜倾向指数仅代表生成漆膜,包括附着在金属表面漆膜沉积物的风险大小,并不代表一定会生成漆膜。在之前《漆膜的前世今生》文章中我们也提到过,漆膜是以不同形态存在于油中的。加上目前被广泛使用的MPC漆膜检测技术存在一定的局限性,因此,MPC值低并不意味着漆膜一定不存在;同理,MPC值高也不意味着就一定存在漆膜。漆膜倾向指数和漆膜之间存在一定关联性,可在一定程度上互为参考,但两者并不是绝对关系。通常,MPC(Membrane Patch Calorimetry膜片比色法)已被用于指示系统中漆膜的存在。在我们进一步探讨之前,让我们先看看用于识别漆膜存在相关性的三大类实验室测试方法。①. 软性污染物 - MPC、超速离心测试、重量铁谱试验
②. 流体降解 – 抗氧化剂健康(RULER抗氧化剂含量、FTIR红外光谱)、降解产物(FTIR)
③. 与污染物的兼容性 - 空气(泡沫、空气释放)、水(抗乳化性)
其中MPC是最广泛使用的测试之一,以确定漆膜的存在,它使用贴片的颜色来确认软性污染物的数量。贴片的颜色表示油中降解产物的数量。但必须要注意的是,即使油样的颜色可能不同,贴片也将反映出污染物的状态,而非反映油品颜色本身。然而,与其他降解产物相比,一些降解产物产生的漆膜沉积物颜色较浅。这在很大程度上取决于所生产的漆膜沉积物类型。MPC检测会无效吗?
在某些情况下,MPC读数可能被证明是无效的。这些情况可分为非传统漆膜沉积物,或者设备系统的一些状况未能在油品状况中反映。对于非传统漆膜沉积物,如化学降解、非氧化衍生漆膜沉积物和兼容性问题,MPC读数不能准确反映油中存在的这些软污染物数量。PAG油品和磷酸酯流体不相容,也会形成不混溶的液滴,从而影响MPC读数。另一方面,刚更换的油品可能不会反映系统中已经存在的漆膜(很多新换的油品虽然检测时MPC读数很低,但是系统中仍然存在明显的漆膜沉积物,更换新油并不能解决已经沉积的漆膜,反而新油的MPC也会因为之前存在漆膜沉积物而在短时间内升高)。同样,如果油系统长时间保持冷却,其状况将无法准确反映在MPC读数中。漆膜沉积物的特性重要吗?
在试图理解漆膜时,研究漆膜沉积物表征(或者说漆膜沉积物类型)是最好的方法。当对漆膜沉积物进行特征描述时,这可以帮助我们:- 建立状态监测计划流程 - 现在我们知道要寻找什么,并且可以以适当的频率进行相应的测试。
- 发现流体异常的根本原因 - 通过了解漆膜沉积物及其特征,我们可以确定导致其形成的原因,从而找到出现这些异常的根源。
- 主动采取积极的措施来提高油品寿命和性能 - 如果我们了解漆膜沉积物和导致故障的原因,那么我们就采取最好措施来提高油品寿命和性能。
漆膜沉积物表征可分为两个层面。第一层面表征涉及漆膜沉积物的化学性质。在这一层面,漆膜沉积物可分为有机物、水、润滑剂或非有机物。在表征的第二个层面上,我们需要确定来源。对于有机漆膜沉积物,我们可以确定其来源:配方衍生、热塑性、热分解、氧化衍生、污染物衍生或生物。另一方面,对于无机漆膜沉积物,其特征可以是:配方衍生,无机,烟尘,焦炭或煤。让我们仔细看看一些相关案例研究,其中MPC水平很低,完全在正常范围内,但仍然存在漆膜。实验验证
从以下的一组实验(图1)可以看出。MPC膜片试验与漆膜沉积物形成之间缺乏关系,左边油样MPC更低,但它在玻璃器皿上的漆膜沉积物却比右边油样更明显;右边油样MPC值更高,但漆膜沉积物更少。因此,MPC不应单独用作测量油中漆膜形成的唯一方法。用户案例研究
研究案例 – 1:核电站泵出现的阀门卡涩。
在某核电站,其中一台泵的阀门出现卡涩。由于这影响了工厂的效率和可靠性,用户决定短暂关闭工厂以调查和解决这个问题。该装置停机30小时进行调查,花费约100万美元。但油品检测状况良好:健康的抗氧化剂(新油值的75%)
MPC值:16(在正常范围内)
经过物理调查,从阀门表面清除并分析了漆膜沉积物(图2)。发现阀门上的化学成分与油的化学成分不匹配!在油中发现了羧酸,但在漆膜沉积物中发现了伯酰胺。伯酰胺是由氨和酸产生的反应产物。最后得出的结论是,工厂的蒸汽中存在氨。氨+羧酸=由伯酰胺组成的漆膜沉积物(导致阀门卡涩)。从系统中去除氨源是不可行的。因此,用户决定去除羧酸(油降解产物)以防止反应发生。此外,该工厂开始使用傅里叶变换红外光谱仪监测这些装置。这将有助于测量酸含量和胺产量。案例研究 - 2:中东液化天然气设施燃气轮机油管堵塞
该厂燃气轮机的油分析结果表明油品状况良好。其中MPC值仅为5。然而,用户在燃气轮机系统的密封管路中遇到了由大量漆膜沉积物(图3)引起的油流严重异常的问题。该漆膜沉积物的特征是醛。这是特定酚类抗氧化剂的降解产物,在温升过程中产生。酚类漆膜沉积物(醛)在MPC测试中没有出现。通常,它们很容易溶解在温热的油中,除非油是冷的,否则不会引起操作问题。因此,只有当油变冷并产生这些漆膜沉积物时,用户可能才会意识到这种漆膜沉积物的存在。案例研究 - 3:氨压缩机推力轴承漆膜沉积物
一台氨压缩机的轴承温度升高,推力轴承上有大量漆膜沉积物。这些威胁到氨压缩机的可靠运行。然而,油的结果表明,油的状况良好,MPC为7,胺类抗氧化剂为80%。对轴承进行调查后发现,黑色区域化学物质显示出焦炭和预焦炭化学物质,这表明存在极端的热应力。然而,橙色区域的漆膜沉积物显示出羧酸和磷酸盐(图4)。在黑色区域内,该区域本身经历了非常高的局部轴承温度。这些造成了油样中没有出现的结焦。此外,磷酸盐来源于EP极压添加剂体系,并经历了严重的氧化热应激。这可能是由于氨的存在而加速的,而且氨不溶于油。因此,MPC检测无法检测到它的存在。在设备停机期间对可能产生漆膜的关键部位进行物理检查以确保没有漆膜沉积物非常重要!如上所述,有时MPC值在正常范围内,但漆膜沉积物仍然存在,可能会影响系统的效率。一旦在系统中发现漆膜沉积物,确定根本原因的最佳方法是通过特征做详细分析。然后,可以确定并相应地执行潜在的补救措施。重要的是要记住,并非每个系统都有相同的漆膜沉积物或挑战,因此漆膜沉积物特征至关重要!膜片比色法(MPC)试验的不足 - 漆膜倾向测试
在过去二十年中,API II组油通常用于燃气轮机和一些长寿命液压油。因此,漆膜污染一直是维护者最关心的问题之一。这些污染物是油泥状粘性化合物,是石油环境中苯酚和胺抗氧化剂相互作用的结果。漆膜在不同润滑剂温度下的高溶解度使漆膜污染成为一个复杂的问题。因此,燃气轮机可能会遇到许多技术困难。目前,检测油品漆膜倾向最常见的实验室测试仍是膜片比色法(MPC)测试(ASTM D7843)。尽管它具有整体价值,但它仍然存在一些缺点。了解这些缺点有助于分析人员防止可能出现的错误和失误。现行的测试方法
ASTM D7843旨在估算漆膜污染对设备性能造成的风险。根据该标准,油样在测试前应首先在约65°C下保持24小时,然后在20°C下放置约72小时。然后用石油苯等非极性溶剂稀释一定体积的油样,并使其通过孔径为0.45微米的标准膜片。根据油中漆膜污染的程度,标准白色膜片会不同程度地变色。膜片上产生的颜色强度由分光光度计测量,范围从0到100(在极少数情况下甚至超过100)的数字将被指定为漆膜倾向的指标。尽管该标准取得了宝贵的成果,但在当前的实践中仍存在一些不足。可溶性和非可溶性漆膜
ASTM D7843标准的结果确实提供了一个有用的指标,但没有对可溶性和不溶性漆膜的可能体积提供明确的估计。由于ASTM D7843要求72小时的保油时间和凝结现象,将可溶性漆膜颗粒加入样品中不溶性漆膜的体积中,然后测量其总体积。然而,这样做忽略了这样一个事实,即可溶性漆膜污染的危害远远大于不溶性漆膜的危害。由于其在油中的溶解度,可溶性漆膜将能够进一步循环,达到控制阀的最小开口和间隙。然后,当油温因任何原因下降时,漆膜颗粒会结合在一起并溶解在油中。由此产生的粘性油泥很容易干扰设备的正常运行,甚至导致突然停机。此外,这些污染物在设备中的积聚会对轴承等机械部件造成严重损坏。如果可以比较润滑剂中存在的可溶性和不溶性漆膜的体积,则可以更准确地估计设备中的实际危险。可分别测量油溶性漆膜和不溶性漆膜的最新检测方法最近已经出现,我们将在今后的篇章中与大家分享。结论
尽管ASTM D7843标准的MPC方法有它的不足之处,目前仍然是一个强大而可靠的工具。但我们在使用MPC值进行判断时需要考虑几种不同的情况。①.不断增加的MPC表明油中会产生不溶物,但是:
②.静态MPC值或看似平稳的值可能意味着:
新不溶物的形成速率等于沉积速率。
油中不再形成不溶物,尽管这不太可能。
新不溶物的形成速率等于通过过滤系统去除的速率。
③.MPC值的下降或突然下降可能意味着:
漆膜缓解技术正在超越新不溶物的形成速度,油品也变得越来越清洁。
不溶物现在已沉积在系统内,不会再出现在油中,因为它们已经位于金属部件上。
当通过MPC和其他测试可以观察到并确定趋势时,总体评估是最准确的。
漆膜倾向趋势分析的目的在于让我们在异常导致的停机发生前阻止与润滑相关的机械问题。当漆膜的含量超过油的承载能力(溶解度)时,漆膜可能会从溶液中脱落,并吸附在金属表面,这尤其可能发生在有油冷却器的区域,或者存在更高的Δ温度的区域。当取样进行分析时,这些取样通常是在油混合良好的区域,而不是可能沉积漆膜的低油循环区域。这可能会导致MPC对清漆的测量不准确。油样的MPC测试结果和理解本文中提到的相关问题将有助于减少大家最终分析漆膜中的误解和错误。显然,只关注MPC测试的数值可能会产生误导,并可能导致成本高昂、不准确和无效的决策。