Анализ масел на содержание воды

Нефтепродукты (НП) относятся к числу наиболее распространенных и опасных веществ, загрязняющих природные воды. Нефть и продукты ее переработки представляют собой сложную, непостоянную смесь предельных и непредельных углеводородов и их различных производных. Понятие «нефтепродукты» в гидрохимии условно ограничивается только углеводородной фракцией (алифатические, ароматические и ациклические), составляющей главную и наиболее характерную часть нефти и продуктов ее переработки. В международной практике содержание в воде нефтепродуктов определяется термином «углеводородный нефтяной индекс» (hydrocarbon oil index).

В связи с неблагоприятным воздействием нефтепродуктов на организм человека и животных, на биоценозы водоемов, контроль за содержанием нефтепродуктов в водах обязателен и регламентируется требованиями ГН 2.1.5.1315-03, ГН 2.1.5.2280-07, СанПиН 2.1.5.980-00, Приказом Росрыболовства от 18.01.2010 №20.

Предельно допустимые концентрации (ПДК) нефтепродуктов в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования 0,3 мг/дм3, в водах водных объектов рыбохозяйственного значения — 0,05 мг/дм3.

В настоящее время применяют методы определения содержания нефтепродуктов в воде, основанные на различных физических свойствах нефтепродуктов:

1. Метод ИК-спектрофотометрии
2. Гравиметрический метод
3. Флуориметрический метод
4. Метод газовой хроматографии.

Метод ИК-спектрофотометрии (ПНД Ф 14.1:2:4.168; МУК 4.1.1013-01, НДП 20.1:2:3.40-08) заключается в выделении эмульгированных и растворенных нефтяных компонентов из воды экстракцией четыреххлористым углеродом, хроматографическом отделении НП от сопутствующих органических соединений других классов на колонке, заполненной оксидом алюминия, и количественном их определении по интенсивности поглощения C-H связей в инфракрасной области спектра. Диапазон измеряемых концентраций: 0,02 – 2,00 мг/дм3. Погрешность методики при Р=0,95 ( ±δ, %): 25 – 50%.

Гравиметрический метод ( ПНД Ф 14.1:2.116-97) основан на извлечении нефтепродуктов из анализируемых вод органическим растворителем, отделении от полярных соединений других классов колоночной хроматографией на оксиде алюминия и количественном определении гравиметрическим методом. Диапазон измеряемых концентраций: 0,30 – 50,0 мг/дм3. Погрешность методики при Р=0,95 ( ±δ, %): 25 – 28% (для природных вод), 10 – 35% (для сточных вод).

Преимуществами этого метода определения НП являются высокая чувствительность и экспрессность анализа.

Методом газовой хроматографии (ГОСТ 31953-2012 ) определяют массовую концентрацию нефтепродуктов в питьевой воде, в том числе расфасованной в емкости, природной (поверхностной и подземной) воде, в том числе воде источников питьевого водоснабжения, а также в сточной воде с массовой концентрацией нефтепродуктов не менее 0,02 мг/дм3.

Метод основан на экстракционном извлечении нефтепродуктов из пробы воды экстрагентом, очистке экстракта от полярных соединений сорбентом, анализе полученного элюата на газовом хроматографе, суммировании площадей хроматографических пиков углеводородов в диапазоне времен удерживания равным и (или) более н-октана ( ) и расчете содержания нефтепродуктов в воде по установленной градуировочной зависимости. Этот метод позволяет определить не только общее содержание нефтепродуктов, но и проводить идентификацию состава нефтепродуктов. Погрешность методики при Р=0,95 ( ±δ, %): 25 – 50%.

В лаборатории АНО «Испытательный Центр «Нортест» измерение массовой концентрации нефтепродуктов в пробах природных, питьевых, сточных вод выполняется флуориметрическим и гравиметрическим методами анализа.

источник

Одним из наиболее эффективных методов технического диагностирования двигателей внутреннего сгорания является диагностирование по показателям работающего моторного масла или проще говоря — отработки. К основным его преимуществам относится высокая информативность, возможность раннего обнаружения неисправностей двигателя без остановки транспортного средства и разборки двигателя, установление необходимости своевременной замены масла, предотвращение отказов в двигателе из-за повышенного загрязнения и износа деталей. Данный метод широко применяется при диагностировании двигателей различного назначения (стационарных, судовых и автомобильных) и имеет высокую технико-экономическую эффективность. За рубежом анализ моторных масел выполняют специализированные лаборатории или компании, собственными лабораториями, занимающимися диагностированием двигателей по параметрам масла располагают нефтеперерабатывающие компании Мобил, Тексако, Кастрол, Шелл и другие.

Моторное масло при работе в двигателе претерпевает существенные изменения — старение. Старение масла происходит из-за прямого взаимодействия с газообразными, жидкими и твердыми продуктами загрязнения (продукты неполного сгорания топлива, износа деталей двигателя, атмосферная пыль, охлаждающая жидкость и т.д.). Помимо этого, повергаясь воздействию высоких температур, масло интенсивно окисляется, испаряется, полимеризуется и коксуется. Продукты, образующиеся в результате всех этих процессов, накапливаются в масле и приводят к значительному изменению его свойств. Следовательно, работающее масло является носителем комплексной информации о работе двигателя с точки зрения износа пар трения, развивающихся дефектов отдельных деталей или узлов двигателя, отклонений в протекании рабочего процесса, работоспособности смазочной системы, топливоподачи, охлаждения, фильтрации воздуха и т.д.

Показатели масла, характеризующие техническое состояние двигателя (диагностические параметры).

Содержание продуктов износа в масле. Двигатели обычно выходят из строя по причине износа деталей. Основными изнашивающимися деталями являются поршни, поршневые кольца, гильзы цилиндров, коленчатые и распределительные валы, вкладыши подшипников скольжения, толкатели и другие. При нормальной эксплуатации изнашивание большинства приработанных пар трения имеет линейный характер. При возникновении дефекта в паре трения, связанного с ее прогрессирующим износом, интенсивность нарастания, а также количественное содержание в масле металлов, характерных для данной пары, резко увеличивается. Благодаря периодическому отбору проб масла из картера двигателя своевременное обнаружение повышения концентрации элементов износа позволяет предотвратить более значительное повреждение деталей и выход двигателя из строя. Таким образом, содержание продуктов износа деталей двигателя в масле является ценным диагностическим параметром, позволяющим качественно и количественно оценить износ отдельных деталей или узлов двигателя. Наибольшее распространение в практике диагностирования ДВС для определения содержания продуктов износа получил спектральный анализ масла. Преимущество спектрального анализа заключается прежде всего в его высокой информативности и быстродействии при выдаче результатов. Современные модели спектрометров позволяют контролировать динамику износа практически всех деталей двигателя. В настоящее время наибольшее распространение получили два метода спектрального анализа масел: эмиссионный и атомно-абсорбционный, при диагностировании применяются приборы, использующие оба метода. Спектральный анализ позволяет определить как количественную сторону развивающегося дефекта в паре трения по изменению концентрации продуктов износа, так и качественную, то есть определить, какой именно метал находится в масле и какой кинематической паре он принадлежит. Спектральный анализ позволяет определить также пыль (по концентрации кремния), поступающую в двигатель воздухом, и охлаждающую жидкость проникающую в масло через уплотнения. Современные модели спектрометров позволяют определить до 25 элементов индикаторов износа деталей, пыли, антифриза и концентрации присадок масла. В практике диагностирования ДВС применяются приборы, обладающие чувствительностью от 10-4 до 10-6 % . Однако спектральный анализ не решает всех проблем диагностирования ДВС. Некоторые неисправности систем и узлов двигателя, вызывающие ухудшение топливоподачи, процесс сгорания, уплотнения поршней в цилиндрах, загрязнение деталей, могут вначале не проявляться в увеличении интенсивности изнашивания, но затем отразиться на двигателе в виде аварийных интенсивностей изнашивания и задиров. Поэтому для более полного представления о техническом состоянии двигателя необходим комплексный физико-химический анализ масла.

Элементы-индикаторы, характеризующие состояние деталей двигателей

Примеси, загрязняющие масло. В процессе работы в ДВС в масле накапливаются нерастворимые продукты загрязнения. Кроме продуктов износа деталей, пыли воздуха и продуктов разложения металлсодержащих присадок (неорганическая ли несгораемая часть примесей), в масле накапливаются также нерастворимые продукты, образующиеся в результате поступления сажи и других продуктов сгорания топлива, а также окисления, нитрирования и термоокислительной деструкции самого масла. Интенсивность накопления и количество примесей в масле определяется собственными его свойствами, тепловым режимом работы двигателя, качеством топлива и эффективностью его сгорания, герметичностью камеры сгорания, эффективностью системы фильтрации масла и рядом других факторов. Таким образом, количественное содержание загрязняющих примесей в масле и их качественный состав являются параметром, несущим информацию о техническом состоянии двигателя, работоспособности его отдельных систем и пригодности самого масла. Однако этот показатель не обладает однозначностью, так как на процесс накопления примесей оказывает влияние большое количество факторов. Например, при применении масел с высокими диспергирующими свойствами, накопление в них примесей не отражает работоспособности масла до тех пор, пока фильтр не забит отложениями, а масло сохраняет запас щелочности и диспергирующих свойств. Для оценки загрязнения масла применяются методы определения содержания примесей путем фильтрации раствора масла бензине или других растворителях через бумажные или мембранные нитроцеллюлозные фильтры. Используются также методы, основанные на центрифугировании масла в растворе легких нефтяных растворителях. Для целей диагностирования наиболее пригодны фотометрические методы определения нерастворимых примесей, позволяющие вести не только систематический контроль накопления в масле нерастворимых примесей, но и оценивать работу системы фильтрации, качество рабочего процесса двигателя, диспергирующую способность различных марок масла. Преимуществом фотометрического метода является быстрота проведения анализа.

Диспергирующие свойства масла. Техническое состояние двигателя оказывает влияние не только на общее количество накопленных в масле примесей, но и их размеры, дисперсный состав, способность откладываться на деталях. Диспергирующая способность масла является одним из его важнейших эксплуатационных показателей, обеспечивающих чистоту двигателя и надежность его работы, а также сроки службы масел. Чем интенсивней процессы окисления масла и накопления в нем примесей, тем быстрее происходит «срабатывание» диспергирующих присадок. Проникновение в масло охлаждающей жидкости, неисправности в работе агрегатов очистки масла, ухудшение распыливания топлива форсунками и ряд других неисправностей существенно снижает запас диспергирующих свойств. Следовательно, запас диспергирующих свойств, характеризующий степень старения масла является ценным диагностическим параметром, влияющим, кроме того, на техническое состояние двигателя.

Наиболее распространенным методом оценки диспергирующих свойств является метод бумажной хроматографии. Сущность метода заключается в нанесении на фильтровальную бумагу капли работавшего масла и определения величины и характера пятна, получаемого после его впитывания. По этому методу на хроматограмме различают центральное ядро, соответствующее расплыву капли масла на поверхности фильтровальной бумаги, краевую зону, а также зону диффузии, то есть кольцо очерченное нерастворимыми в масле продуктами загрязнения вокруг ядра. Чем больше площадь диффузии, тем выше оценивается диспергирующая способность (ДС) масла. Количественная оценка ДС производится по площади зоны диффузии на хроматограмме по выражению:

ДС = 1 – d 2/ D 2 (условных единиц)
где d – средний диаметр центрального ядра, мм
D – средний диаметр внешнего кольца зоны диффузии, мм

При значении ДС=1 масло полностью сохраняет запас диспергирующих свойств, при ДС=0 запас исчерпан. Неудовлетворительными считаются ДС 0,3-0,35 усл.единиц.

Щелочность масла. Щелочность один из наиболее важных показателей качества моторных масел, оказывающих значительное влияние на надежность и долговечность двигателей. Запас щелочности особенно важен для масел, предназначенных для форсированных двигателей, где процессы окисления протекают интенсивно и образуется большое количество кислых соединений. «Срабатывание» присадок, то есть уменьшение щелочности масла при работе в двигателе происходит в результате одновременного действия многих факторов. Происходит нейтрализация щелочными присадками кислых продуктов, накапливающихся в масле за счет его окисления и сгорания топлива, разложение щелочных присадок под воздействием высоких температур, взаимодействие щелочных присадок с другими, находящимися в масле.
Кроме щелочности масла для оценки запаса моюще-нейтрализующих свойств используется водородный показатель масла рН. Масла с металлсодержащими присадками обладают эффективными моюще-нейтрализующими свойствами до тех пор, пока величина концентрации водородных ионов в масле рН выше 6. Резкое увеличение износа для таких масел наблюдается при снижении рН ниже 4 – 4,5. Вязкость масла. Вязкость является важнейшим свойством масла, от которого в значительной степени зависит режим смазки пар трения, отвод тепла от рабочих поверхностей и уплотнение зазоров, величина энергетических потерь в двигателе, его эксплуатационные качества. Вязкость масла – параметр, реагирующий на изменение работоспособности систем двигателя, режимов работы, уровня технического обслуживания и используется поэтому в качестве диагностического параметра. Интенсивность увеличения вязкости зависит от температурных условий в зонах окисления, качества топлива (содержания в нем серы), совершенства процесса сгорания, эффективности системы фильтрации масла, наличия в нем охлаждающей жидкости и др. В таблице 2 показано влияние качества рабочего процесса двигателя на загрязнение масла и его вязкость. При работе двигателя в масло может попадать топливо как по причине неполного сгорания, так и вследствие утечек из топливной системы. Утечки топлива из топливной системы заметно снижают вязкость масла и отрицательно влияют на надежность работы двигателя. Особенно сильное влияние вязкость масла оказывает на работоспособность подшипников скольжения коленчатого вала.

Зависимость вязкости работавшего масла от качества процесса сгорания.

Наряду с вязкостью масла, для оценки герметичности топливной системы и степени разжижения масла топливом используется параметр «температура вспышки», характеризующий наличие в масле более легких топливных фракций, Современные масла имеют температуру вспышки выше 200С, дизельное топливо – выше 550С. Считается, что снижение температуры вспышки пробы масла менее 180С достоверно указывает на присутствие в масле топлива. Значительное увеличение вязкости масла также нежелательно, так как это приводит к ухудшению поступления масла к парам трения, снижению работоспособности системы фильтрации масла, ухудшению пусковых свойств двигателя. Для диагностирования технического состояния двигателей представляют интерес экспресс-методы, позволяющие оценить уровень вязкости работавшего масла за короткое время. Большинство методов основано на сравнении времени истечения работавшего и свежего масел из сосудов с калиброванным отверстием.

Содержание воды (охлаждающей жидкости). Обводнение моторных масел в процессе работы является частым явлением. Основной причиной проникновения охлаждающей жидкости в масло является нарушение герметичности системы охлаждения двигателя. Попадание воды в картер приводит к повышению коррозионного износа деталей, интенсивному шламо- и нагарообразованию, снижению диспергирующей и нейтрализующей способности масел. При обводнении масла происходит также интенсивная забивка фильтрующих элементов смолистыми отложениями, преждевременный выход их строя. Применение для охлаждения антифризов, которые более склонны к течам и агрессивны в отношении моторных масел, чем вода, повышает вероятность неудовлетворительной работы смазочной системы.
В основе большинства методов количественного определения содержания воды лежит химическое взаимодействие воды, растворенной в масле с каким-либо реактивом. Однако, использование их в качестве экспресс методов нецелесообразно из-за значительных затрат времени на проведение анализа. Простейшие методы, позволяющие определить качественное содержание воды, основаны на конденсации водяных паров из нагретого масла. Такие методы применяют для предварительной оценки степени обводнения масла или в полевых условиях.

Диагностирование технического состояния систем и узлов двигателя

В ДВС и моторном масле протекают сложные физические и химические процессы, с тесной взаимосвязью и взаимным влиянием друг на друга. Поэтому для успешного диагностирования технического состояния ДВС необходимо иметь представление о взаимосвязях между этими процессами с учетом трения, смазки, износа, физико – химических превращений в масле. К основным узлам и системам, обеспечивающим работу двигателя и функционально связанным с моторным маслом относятся:

-цилиндро–поршневая группа;
-система очистки воздуха;
-система очистки масла;
-система охлаждения;
-узлы трения – подшипники коленчатого вала, пара кулачок распределительного вала – толкатель клапана механизма газораспределения;
-топливоподающая система.

Система очистки воздуха. На автомобилях как правило применяются воздухоочистители сухого типа с картонными или синтетическими фильтрующими элементами, имеющими высокую эффективность. В процессе эксплуатации надежность системы, заложенная при изготовлении, уменьшается. Вибрации, колебания температуры приводят к нарушению герметичности сварных соединений воздухопровода, вытяжке и ослаблению стяжных хомутов, старению и растрескиванию резиновых уплотнений и соединительных патрубков. Негерметичность выпускного тракта может быть вызвана применением фильтрующих элементов низкого качества и недостаточным их уплотнением в корпусе фильтра. Разрывы, сквозные отверстия в шторе фильтрующего элемента приводят к значительному увеличению коэффициента пропуска пыли. Абразивные пылевые частицы, поступая в цилиндр, в наибольшей степени изнашивают верхнюю часть гильзы, первое компрессионное кольцо и канавку поршня. Пыль, поступившая в цилиндры и затем попавшая в масло, изнашивает подшипники коленчатого вала в меньшей степени, чем деталей ЦПГ. Это связано с дроблением абразивных частиц в зазорах ЦПГ и удержанием крупных частиц фильтрами. Содержание кремния в масле (элемент-индикатор пыли из воздуха) не зависит от времени работы масла. Поэтому, все значения концентрации кремния в пробах масла, взятых в любой период его работы, характеризует техническое состояние системы очистки и ее негерметичность может быть выявлена с высокой степенью достоверности. Кроме повышенного содержания кремния в масле при разгерметизации впускного тракта существенно увеличивается и концентрация металлов-индикаторов износа ЦПГ (Fe, Cr, Al). Причем между содержанием этих элементов и содержанием кремния в масле существует тесная корреляция (коэффициент корреляции составляет 0,7-0,9). Высокие значения корреляционных отношений для металлов-индикаторов ЦПГ свидетельствуют о наибольшем влиянии разгерметизации впускного тракта на износ гильз цилиндров, поршневых колец и канавок поршней. Несущественная корреляция между содержанием кремния, свинца и меди подтверждает меньшее влияние попадания пыли через цилиндры на износ подшипников коленчатого вала. При относительно малом времени работы двигателя с негерметичным впускным трактом происходит лишь кратковременное повышение интенсивности изнашивания деталей ЦПГ без существенного ускорения старения масла. В то же время, длительная работа двигателя с такой неисправностью существенно ускоряет этот процесс и приводит к значительному изменению показателей масла. Даже после устранения негерметичности в этих случаях отмечается повышение скорости изнашивания деталей. Вызвано это в основном двумя причинами. Во-первых, в условиях эксплуатации не всегда после устранения дефекта заменяют моторное масло. Во-вторых, источником повышения изнашивания деталей являются впускные коллекторы и трубопроводы, расположенные после воздухоочистителя. На их внутренних поверхностях задерживаются частицы пыли, отслаивающиеся из-за вибрации и температурных колебаний и попадающие в цилиндры двигателя. Диагностическим признаком неисправностей системы очистки воздуха является одновременное увеличение содержания в масле кремния и продуктов износа ЦПГ. Ухудшение физико-химических показателей масла служит признаком длительной работы двигателя с неисправной системой. При этом неисправности системы очистки воздуха выявляются с высокой достоверностью на ранней стадии их возникновения – до начала появления внешних признаков абразивного изнашивания в виде интенсивного роста расхода масла на угар (свыше 2 – 3 % от расхода топлива), дымления, повышенного давления картерных газов.

Цилиндро-поршневая группа. Работоспособность ЦПГ непосредственно связана с состоянием системы очистки воздуха. Как уже отмечалось, абразивные пылевые частицы при нарушении герметичности системы очистки воздуха, поступая в цилиндр, в первую очередь изнашивает верхнюю часть гильзы, первое компрессионное кольцо и канавку поршня. Это приводит к нарушению уплотняющей способности кольцевого уплотнения и сопровождается увеличением расхода масла на угар. Ухудшаются также условия смазки и теплоотвода от деталей ЦПГ, усиливается нагарообразование в канавках поршня. Через некоторое время эти явления могут привести к царапинам, натирам на гильзе и прижогам на кольцах. Степень тяжести отказов этого узла зависит от уровня форсирования двигателя и условий его эксплуатации. Для высокофорсированных двигателей преимущественным видом неисправностей являются задиры. Это обусловлено резкопеременным режимом работы двигателей, тяжелыми условиями работы масла, высокой температурой работы. Натиры и задиры ЦПГ могут быть вызваны нарушением условий эксплуатации (перегрев двигателя) и некачественным ремонтом. Задиры на деталях ЦПГ и их заедание вызывают интенсивное изнашивание гильз цилиндров, поршней и поршневых колец, которое сопровождается увеличением концентрации соответствующих металлов в масле. Износ ЦПГ сопровождается значительным ускорением «старения» масла. Значительно выше интенсивность увеличения вязкости (в два раза и выше), с более высокой скоростью накапливаются нерастворимые осадки. Причем чем выше уровень форсировки двигателя и тяжелее условия его эксплуатации, тем с большей скоростью по мере износа ЦПГ происходит дальнейшее ухудшение свойств масла. Основным диагностическим признаком неисправного технического состояния ЦПГ служит повышение концентрации соответствующих продуктов износа, в первую очередь железа и алюминия. Вспомогательным признаком повышенного износа деталей ЦПГ является более интенсивное увеличение вязкости масла и накопление в нем загрязняющих примесей.

Подшипники коленчатого вала. Одной из основных причин выхода из строя вкладышей подшипников коленчатого вала из строя является попадание в подшипник твердых абразивных частиц относительно большого размера (стружка, технологическая грязь, песок, почвенная пыль и т.п.). Частицы, попадая в подшипник, образуют кольцевые риски на антифрикционном слое, способствуют уменьшению минимальной толщины масляного слоя, повышению температуры и короблению вкладышей, уменьшению их натяга в постелях. При образовании риски на поверхности вкладыша появляются пластически выдавленные канавки с навалами (выпучиванием) материала по бокам. Металл в навалах по сторонам царапины под воздействием возросших местных нагрузок может выкрашиваться, частицы металла защемляясь в паре способствуют задиру, а затем и провороту вкладышей. Абразивные частицы, попадая в подшипник, помимо изнашивания поверхности деталей, могут вызвать упругую деформацию поверхностного слоя вкладышей и местное возрастание температуры. Все это интенсифицирует процесс усталостного разрушения (растрескивания) антифрикционного слоя вкладышей и способствует их задиру и провороту. С момента попадания абразивной частицы в подшипник до задира или проворота проходит определенный период, зависящий от размера и твердости абразивной частицы, материала и конструкции вкладышей, а также режимов работы и условий эксплуатации двигателя. Попадание абразивной частицы в подшипник и образование рисок на поверхности вкладышей сопровождается ростом концентрации металлов антифрикционного слоя и металла коленчатого вала (при образовании царапин на поверхности шейки вала). По мере развития повреждения вкладышей, скорость повышения концентрации металлов в масле постоянно увеличивается, вплоть до лавинообразной при задире или провороте. Как правило, при повреждениях вкладышей наиболее интенсивно изменяется концентрация свинца, менее значительно меняется содержание меди. Это объясняется наличием верхнего свинцового слоя на вкладышах, а также тем, что при образовании глубоких рисок выкрашившиеся частицы антифрикционного слоя могут иметь крупные размеры (вплоть до видимой глазом стружки) и не попадать в зону дуги при спектральном анализе. Опыт диагностирования автомобильных двигателей различных моделей показывает, что время от момента выхода концентрации меди и свинца за предельные значения до момента обнаружения неисправности (от нескольких тысяч километров до нескольких десятков тысяч) позволяет своевременно обнаружить и предотвратить аварийные неисправности подшипников коленчатого вала.

Газораспределительный механизм. Одним из отказов автомобильных двигателей является выход из строя пары «кулачок распредвала – толкатель клапана» (КТ). Наиболее распространенными видами повреждений этой пары трения являются натиры, кольцевые риски, наволакивание или усталостное выкрашивание металл (питтинг, не путать с петтингом!) на рабочих поверхностях толкателя и кулачка и повышенное их изнашивание. Эти повреждения могут быть следствием взаимного перекоса контактирующих поверхностей кулачка и толкателя из-за неточности изготовления или сборки, недостаточной смазки, неправильной регулировки теплового зазора «клапан – коромысло». Усталостному выкрашиванию металла – питтингу могут способствовать абразивные загрязнения, попавшие в масло. Повреждение рабочих поверхностей КТ сопровождается увеличением тепловых зазоров клапанов и приводит к нарушению фаз газораспределения и ухудшению технико-экономических показателей двигателя. Увеличение тепловых зазоров в клапанах из-за износа в паре КТ сопровождается скачкообразным ростом концентрации железа, а также хрома.

Система очистки масла. В процессе эксплуатации двигателей внутреннего сгорания из-за применения несоответствующих расходных и эксплуатационных материалов, нарушений правил технического обслуживания наблюдаются неисправности агрегатов системы очистки масла, снижающие надежность работы двигателей. При отказах системы очистки масла наблюдается также интенсивное старение масла. Наиболее значительно накапливаются загрязняющие примеси, снижается щелочность и диспергирующие свойства масла. Таким образом, основным диагностическим признаком неисправного состояния агрегатов очистки масла является повышение содержания большинства продуктов износа при относительно невысоком содержании кремния. Дополнительным признаком является увеличение содержания в масле загрязняющих примесей, более значительный рост вязкости, снижение щелочности и диспергирующих свойств.

Система охлаждения. В условиях эксплуатации двигателей при нарушении герметичности системы охлаждения в масло поступает охлаждающая жидкость. Источниками течей могут быть уплотнения гильз цилиндров и стаканов форсунок, прокладки газового стыка, трещины в корпусных деталях, (блок и головки цилиндров и др.), водомасляные теплообменники. Течи особенно опасны при использовании в качестве охлаждающей жидкости карбоксилатных антифризов, более текучих и агрессивных в отношении масел, при попадании которых образуется эмульсия с выраженной кислотной средой, способствующей коррозии и отложениям.

источник

Технический анализ масел в судовых условиях с помощью экспресс- лаборатории типа « Мобил Вейвис Тест Кит»

8.3.1 Определение содержания воды в масле

Для экспресс – анализа определения количества воды в пробе испытуемого масла в комплекте МВТК используется реагент «А» с порошком гидрида кальция CaH₂ , расфасованном в пакетах или ампулах.

В присутствии воды в пробе масла реагент «А» взаимодействует с ней. В результате происходящей реакции выделяется газ (водород).

проходит в герметически закрытом пробном стакане, в котором выделившийся газ создает давление, величина которого прямо пропорциональна содержанию воды в пробе масла.

Шкала манометра, установленного на крышке пробного стакана, показывает содержание воды в % по массе в испытуемой пробе.

Порядок проведения анализа работающего масла

для определения воды с помощью комплекта МВТК

1. Во время работы двигателя отберите пробу работающего масла в чистую сухую емкость из масляного трубопровода, пробный кран на котором расположен между масляным холодильником и двигателем. Встряхиванием тщательно перемешайте пробу масла.

2. Возьмите из комплекта МВТК металлический пробный стакан. Откройте его и убедитесь, что внутри он сухой и чистый, а уплотнение в крышке в порядке.

3. Возьмите 5-миллиметровый шприц, наберите 5,0 мл масла из отобранной пробы и с помощью шприца вылейте это содержимое масло внутрь металлического пробного стакана. Если возникнет трудность забора масла шприцем из емкости отобранной пробы масла, можно из пробы отобрать масло в мензурку, из которой можно легко набрать шприцем необходимое количество масла.

ВНИМАНИЕ! Для предупреждения преждевременного протекания химической реакции необходимо следить, чтобы в пластмассовый стаканчик, находящийся внутри металлического пробного стакана, не попало ни капли масла при заполнении пробного стакана.

4. Добавьте 15,0 мл реагента «S»в пробный стакан, используя для этого 25-миллилитровую мензурку.

Возьмите пакет или ампулу с содержанием порошка гидрида кальция и отрежьте ножницами верхнюю часть. Аккуратно высыпьте порошок в пластмассовый стаканчик, находящийся внутри пробного стакана.

ВНИМАНИЕ! Избегайте попадания порошка на кожу и особенно в глаза.

5. Герметично закройте пробный стакан крышкой с манометром. В течение 20 секунд встряхивайте пробный стакан, повторяйте это через каждые 2 минуты, пока на шкале манометра не установится постоянное давление.

ПРИМЕЧАНИЕ. Держите пробный стакан вертикально, чтобы в манометр не попали реагенты.

После стабилизации давления по показанию манометра (обычно для этого требуется не более 5 минут) определите значение содержания воды.

6. После проведения опыта откройте крышку пробного стакана, слейте содержимое в предусмотренную для этого емкость и произведите чистку стакана, используя для этого реагент «S» с применением приспособления – трубки с соплом. При очистке обратите внимание на состояние уплотнения (прокладки) в крышке пробного стакана.

ПРИМЕЧАНИЕ. В случае, когда содержание воды по показанию манометра зашкаливает, необходимо повторить опыт, для этого в пробный стакан для испытания следует взять меньшее количество масла из пробы, а результат подсчитывается по следующей формуле:

Содержание воды в % по объему = (показание манометра х 5) / (действительное содержание масла в пробном стакане, мл).

ПРИМЕЧАНИЕ. Проведение анализа определения воды аналогично процедуры анализа для масла.

8.3.2 Определение уровня щелочности масла – индекса TBN

Порядок проведения испытания для определения щелочности TBN

1. Возьмите из комплекта МТВК металлический пробный стакан для определения TBN. Откройте его и убедитесь, что внутри он сухой и чистый, а уплотнение в крышке в порядке.

2. Возьмите бутылочку с реагентом «N» и налейте его в количестве 10 мл в 25-миллилитровую мензурку. Из мензурки налейте 10 мл реагента «N» в пробный стакан помимо пластмассового стаканчика, находящегося там внутри.

3. Из емкости отобранной пробы испытуемого масла наберите шприцем 10 мл масла и добавьте его в пробный стакан, помимо пластмассового стаканчика.

ВНИМАНИЕ! Во избежание преждевременного действия химической реакции не допускайте попадания масла в пластмассовый стаканчик.

4. Наберите в мензурку 10 мл реагента «TBN» и вылейте его в пластмассовый стаканчик.

5. Плотно закройте крышкой с манометром пробный стакан с содержимым, затем энергично встряхивайте пробный стакан с содержимым в течение 1 минуты, следите по манометру за повышением давления внутри стакана. При встряхивании старайтесь держать вертикально пробный стакан, чтобы избежать попадания жидкого содержимого из стакана в манометр. Через определенные интервалы повторите встряхивание стакана, пока не стабилизируется давление. Это обычно занимает приблизительно не более 5 минут. Снимите показание манометра.

6. Возьмите таблицу 8.4, в которой указаны значения TBN при различных полученных давлениях по манометру для применяющихся масел. Определите по таблице значения TBN.

7. После проведения испытания откройте крышку пробного стакана, слейте содержимое в предусмотренную для этого емкость и проведите чистку стакана, используя для этого реагент «S» При чистке обращайте особое внимание – не повреждено ли уплотнение в крышке пробного стакана.

Таблица 8.4 — Определение индекса TBN по давлению

8.3.3 Определение вязкости масла

В комплекте МВТК имеется прибор «Флоустик», с помощью которого можно быстро и легко определить изменение вязкости работающего масла. Определение вязкости масла производится путем сравнения величин работающего и свежего масла того же сорта. Для этого в приборе «Флоустик» пробы испытуемого масла и свежего того же сорта одновременно пропускаются по двум одинаковым наклонным канавкам. По величине пройденного за одно и то же время пути потока масел производится оценка изменения вязкости испытуемого масла.

1. С нижней стороны прибора « Флоустик» возьмите из зажимов два шприца: один для отбора испытуемого работающего масла , а другой для свежего масла того же сорта. Установите прибор в горизонтальном положении.

2. Из пробы исследуемого масла полностью заполните маслом один из отсеков прибора так, чтобы масло перелилось через край в переливной отсек. Таким образом заполните соседние отсеки свежим маслом того же сорта.

3. Оставьте прибор «Флоустик» в горизонтальном положении в течение 5 минут, чтобы выровнялись температура и уровни масла в отсеках.

4. Шприцами удалите излишки масла из обоих переполненных отсеков.

ВНИМАНИЕ! Если в конструкции прибора «ФЛОУСТИК» не предусмотрены переливные отсеки, то заполните отсеки с помощью шприца одинаковым количеством работающего и свежего масла.

5. С противоположной стороны отсеков аккуратно нажмите пальцами на конец прибора «Флоустик» так, чтобы он занял устойчивое наклонное положение. Удерживая прибор в таком положении, следите, пока поток в канавке свежего масла достигнет средней контрольной метки. Быстро сразу же после этого возвратите прибор в горизонтальное положение так, чтобы потоки масел в канавках остановились.

6. Если поток исследуемого масла остановился между метками «Максимум» и «Минимум», то отклонение вязкости находится в допустимых пределах.

Если же поток не дошел до отметки «Максимум», то масло имеет чрезмерную вязкость, а если перешел отметку «Минимум» то это означает недопустимое снижение вязкости.

Инструкция для «ZEMATRA»

Цель: определение щелочности с помощью давления в колбе.

Необходимые материалы: растворитель;

набор уплотнительных колец.

1. Открыть реакционный сосуд (открыть крышку). Добавить 5 мл растворителя используя шприц.

2. Добавить 10 мл образца масла в реакционный сосуд, используя шприц. (При использовании магнитной мешалки – добавить магнит). Закрыть реакционный сосуд плотно. Открыть клапан на крышке реакционного сосуда поворачиванием помеченной крышки прямо под манометром к «0».

3. Взболтать бутылку с «TBN» жидкостью и наполнить шприц 10мл TBN. Поместить шприц в отверстие помеченной крышки и опустить шприц. Убрать шприц и немедленно закрыть клапан поворотом крышки к «S» (по часовой), убедиться, что давление равно нулю, когда начинается реакция.

4. Установить реакционный сосуд на магнитный смеситель и включить его.

5. Если нагреватель/смеситель используется, убедиться, что нагреватель выключен. Посмотреть на базовый манометр после 15 мин.

Поперечные профили набережных и береговой полосы: На городских территориях берегоукрепление проектируют с учетом технических и экономических требований, но особое значение придают эстетическим.

Опора деревянной одностоечной и способы укрепление угловых опор: Опоры ВЛ — конструкции, предназначен­ные для поддерживания проводов на необходимой высоте над землей, водой.

источник

Авторы: С.Ю. Зубкова, Р.А. Романов (ООО «Балтех»).

Опубликовано в журнале Химическая техника №9/2018

Для уменьшения расхода энергии и снижения износа трущихся поверхностей в роторных машинах и динамическом оборудовании необходимо их смазывать. Для этого ежегодно в мире производятся миллионы тонн смазочных материалов самого различного назначения, среди которых более 95% приходится на смазочные масла, остальное – пластичные смазки. Трудно переоценить влияние качества смазочных масел на износостойкость работающих механизмов.

В настоящее время существует две идеологии анализа масла: анализ масла при производстве (входной контроль) и анализ эксплуатационного масла. Эти две идеологии в корне отличаются друг от друга. Так, при производстве, а также при входном контроле необходимо, чтобы показатели качества попадали в заданные, заранее известные пределы, определенные стандартами и техническими условиями. При диагностическом контроле необходимо следить не столько за абсолютными значениями тех или иных показателей качества, сколько за изменением этих величин во времени. Такой подход часто называют анализом трендов. Однако, какую бы идеологию мы не рассматривали, важно правильно выбрать наиболее удобные методы анализа интересуемых показателей. К таким показателям относятся вязкость, температура вспышки, содержание присадок, общее кислотное/щелочное число, содержание воды, сажи, общее содержание ферромагнитных и других частиц износа, нитрование, сульфирование и многие другие.

Начнем рассмотрение аналитических методов, используемых при анализе масла, с основного диагностического показателя масла – вязкости. Вязкость любого смазочного масла должна быть достаточной для создания пленки, разделяющей трущиеся поверхности. Ее значение обычно указано в технической документации производителя оборудования, и применяемое масло должно точно соответствовать данным требованиям. Изменение вязкости свидетельствует о деградации или загрязнении масла и является сигналом для принятия неотложных мер. Для определения вязкости в настоящее время используются вискозиметры двух типов:

• вискозиметры истечения, в которых измеряется кинематическая вязкость по скорости свободного течения (времени вытекания). Для этой цели классически применяется стеклянный капиллярный вискозиметр, отличающийся простотой и точностью определения. Также можно встретить использование сосудов с калиброванным отверстием на дне – вискозиметры Энглера, Сейболта и Редвуда;
• ротационные вискозиметры, в которых определяется динамическая вязкость по крутящему моменту с установленной частотой вращения ротора или по частоте вращения ротора при заданном крутящем моменте.

Следует отметить, что в настоящее время наблюдается тенденция к переходу от ручных методов, когда необходима пробоподготовка образца, использование дополнительных реактивов, растворителей, а также наличие хорошо оборудованной лаборатории и специалистов химиков-аналитиков, лаборантов, к полуавтоматическим или даже автоматическим методам, когда от работника требуется только введение пробы масла в прибор. При этом часто желательно, чтобы анализ мог быть выполнен непосредственно на рабочем месте оборудования, т.е. анализирующий прибор должен быть портативным.

Примером такого вискозиметра может служить портативный вискозиметр 3050, поставляемый компанией «БАЛТЕХ» в составе своих минилабораторий серии BALTECH OA. Данный вискозиметр позволяет определять кинематическую вязкость масла в диапазоне 1…700 сСт при температуре 40 и 100°С – основным температурах, при которых она нормируется в технических условиях на смазочные масла. Вискозиметр 3050 требует для работы только введения 60 мкл масла, что может быть выполнено любым техническим персоналом любого предприятия. Он может использоваться как для входного, так и для эксплуатационного контроля.

Рассмотрим еще один из наиболее важных показателей состояния смазочного масла – содержание твердых микрочастиц. Частицы, размеры которых сопоставимы с размерами зазоров между трущимися поверхностями, могут вызывать интенсивное абразивное изнашивание деталей. Содержание таких частиц можно оценить двумя способами: по массе и путем подсчета. Определение частиц по массе – классический метод определения содержания механических примесей в масле по ГОСТ 6370–59. Но этот метод длительный и трудоемкий. Кроме того, для мониторинга состояния масел предпочтителен второй способ, дающий информацию не только об общем содержании частиц, но и об их распределении по размерам. Эту информацию можно получить двумя способами: подсчетом частиц в разных диапазонах их размеров под микроскопом, с помощью оптических счетчиков частиц, работающих на различных принципах подсчета. Первый способ самый доступный, но и самый трудоемкий. Для его реализации нужен только измерительный микроскоп, однако время обработки одной пробы измеряется часами.

Во втором способе используется принцип затенения света, обычно от лазерного источника. Тень от частицы, попадающей в луч лазера, регистрируется фотодатчиком, и полученный сигнал автоматически пересчитывается в размер частицы. Путем подсчета теней разной протяженности можно легко разнести проходящие через световой канал частицы по размерам. Этот способ получил наиболее широкое распространение. Счетчики частиц, работающих на этом принципе, выпускают несколько фирм. Результат определения получается за считанные минуты. Недостаток их состоит в возможном получении ложных положительных результатах: за механические частицы могут быть ошибочно приняты пузырьки воздуха, капли воды, а также мягкие лакообразующие частицы, не опасные для трущихся поверхностей, а также в необходимости сильного разбавления темных и очень загрязненных масел.

Более современными и лишенными подобных недостатков являются счетчики частиц серии LNF 200, работающие по принципу «лазерной сети». В них тени от частицы, попадающей в луч лазера, регистрируются в виде множества фотографий, которые потом обрабатываются специально разработанной программой, которая позволяет не только определить количество и размер частиц, но и произвести их классификацию на следующие типы: частицы, полученные в результате резания, старения, скольжения, неметаллические частицы и капли воды. Они также идентифицируют пузырьки воздуха и не учитывают их при подсчете. Кроме того, счетчики частиц LNF 230, поставляемые в составе минилабораторий BALTECH OA-5300 и BALTECH OA-5400, позволяют определить другой важный показатель при эксплуатационном контроле – общее содержание ферромагнитных частиц и их размер. Этот показатель служит количественной характеристикой степени механического износа металлических деталей. Он определяется встроенным в данный счетчик частиц магнитометром и выдается либо в виде концентрации (ppm) ферромагнитных частиц и их размеров.

Компания «БАЛТЕХ» может также поставить отдельно магнитометр FerroCheck 2100, который кроме возможности определения общего содержания ферромагнитных частиц в масле позволяет определять их содержание в смазке. Оба прибора являются портативными, переносными и не требуют использования никаких дополнительных реактивов и растворителей.

Однако магнитометр дает информацию лишь об общем загрязнении масла/смазки такими намагничиваемыми металлами, как железо и никель. Если необходимо более глубокое понимание процессов изнашивания и загрязнения, происходящих в машине, важно иметь максимально полную информацию об элементном составе пробы масла. Сегодня данную информацию получают с помощью двух основных методов: атомно-эмиссионной спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой (АЭС-ИСП) либо атомно-эмиссионной спектрометрии на вращающемся дисковом электроде (АЭС-ВДЭ). Каждый из этих методов позволяет одновременно определять содержание более 20 химических элементов в пробе. Первый метод более известен в современной аналитической химии и широко используется, например, в экологии для определения металлов в воде. При этом пробу образца распыляют в аргоновую плазму и измеряют интенсивность характеристических полос излучения атомов исследуемых элементов. Недостаток этого метода для анализа масел – ограничение по размеру твердых частиц в пробе. Слишком крупные частицы (более 3…5 мкм) не до конца сгорают в плазме, и результат определения элементного состава будет занижен. Кроме того, необходима длительная пробоподготовка масла, которая может быть выполнена только в специализированной лаборатории химиком-аналитиком. Второй метод позволяет анализировать пробы масла с частицами размером до 8…10 мкм. В этом методе элементы атомизируются в дуговом разряде на дисковом графитовом электроде, который при вращении увлекает пленку анализируемого масла. Примером подобного прибора может служить элементный анализатор 120С анализирующий масло «как есть», без пробоподготовки и не требующий использования инертных газов и охлаждения. Для его работы необходимо только наличие электричества, поэтому он может использоваться в передвижных мобильных лабораториях.

Следует также обратить внимание на такие хорошо известные при анализе масла показатели, как кислотное и щелочное число. Кислотное число (КЧ, TAN) является мерой общего содержания кислых веществ, накапливающихся в масле в процессе его эксплуатации. Щелочное число (ЩЧ, TBN), напротив, – это мера способности масла нейтрализовать попадающие в него кислотные загрязнители и продукты окисления самого масла. Оба эти показателя выражаются в миллиграммах гидроксида калия на 1 г масла (что иногда вызывает путаницу, так как КЧ определяют титрованием щелочью, а ЩЧ – титрованием кислотой). В процессе эксплуатации масла (в частности, моторного) его КЧ увеличивается, а ЩЧ снижается. Баланс этих показателей служит хорошим критерием остаточного ресурса масла. Классическими методами определения КЧ и ЩЧ являются титрационные методы с использованием стеклянных бюреток или современных полуавтоматических/автоматических титраторов.

В последнее время все более популярным становится использование инфракрасной спектроскопии для анализа химического состояния масла: КЧ (TAN), ЩЧ (TBN), окисление, нитрование и сульфирование, а также содержание некоторых присадок. Спектр масла в средней инфракрасной области (600…4000 см–1) содержит обширную информацию о составе масла. По характерным полосам поглощения в спектре можно определять содержание некоторых присадок и загрязнителей. Если вычесть из спектра работающего масла спектр свежего масла, то разность будет представлять собой спектр того, что накопилось и израсходовалось в масле за время работы. Но для комфортного использования данного метода следует иметь калибровочные кривые (калибровки) для каждого типа интересующего масла и необходимых показателей. Портативный ИК-анализатор 1100 поставляется с библиотекой калибровок на 540 типов масел. Кроме того, он так же, как и все приборы, входящие в минилаборатории серии BALTECH OA, позволяет проводить анализ масла «как есть». Кроме состояния масла ИК-анализатор 1100 позволяет определить такие загрязнители, как вода, сажа, и наличие гликоля или топлива в масле.

Содержание воды – один из важнейших индикаторов состояния смазочного масла. Попадая в масло, вода вызывает коррозию металлических деталей машин, гидролиз и вымывание присадок, приводит к нарушению целостности масляной пленки и, как следствие, к ускоренному изнашиванию механизмов. Своевременное обнаружение попадания в масло воды и принятие мер по ее удалению может многократно продлить жизнь машины.

Наиболее распространенным для определения содержания воды методом является титрование по Карлу Фишеру, осуществляемое в автоматических титраторах. Данный метод дает наиболее полное представления о содержании всех форм воды в масле (растворенной, диффундированной и свободной). Однако использование небольшой пробоподготовки образца масла в виде интенсивного перемешивания и специальной калибровки позволяет ИК-анализатору 1100 определять полную воду с точностью, характерной методу Карлу Фишеру.

Из изложенного следует, что современные методы анализа масла и предназначенное для этого оборудование позволяют быстро, легко и просто на месте эксплуатации оборудования определить все необходимые показатели, необходимые как для производственного, так и эксплуатационного контроля. И хотя данное оборудование, как правило, сложное и наукоемкое, оно предназначено для работы любого технического персонала промышленных предприятий, специализированных лабораторий, автомастерских и автотранспортных компаний.

источник

При анализе смазочных материалов определяют плотность, вязкость, температуру вспышки, температуру застывания, содержания воды, механических примесей, золы, минеральных кислот или щелочей.

Испытуемый продукт растворяют в безводном растворителе (лигроине, бензине, толуоле, ксилоле), затем из смеси отгоняют воду. Для обезвоживания к растворителю (бензину) добавляют прокаленный хлорид кальция или сульфат натрия, хорошо перемешивают и через несколько минут фильтруют.

Выполнение определения. Колбу 1 вместимостью 500 мл прибора (рис. 152) тщательно моют и сушат в сушильном шкафу. В колбу вносят 100 г (с точностью до 0,1 г) исследуемого масла, добавляют 100 мл растворителя и тщательно перемешивают. Затем в колбу опускают несколько кусочков неглазурованного фаянса, пемзы или стеклянных капилляров, запаянных с одного конца, и плотно подсоединяют колбу через корковую пробку к отводной трубке чистого и сухого приемника-ловушки 2 так, чтобы конец трубки входил в колбу на 1,5-2 см.

Приемник-ловушка представляет собой градуированную цилиндрическую пробирку вместимостью 10 мл, длиной 200 мм, с конической нижней частью. Приемник градуирован от 0 до 1 мл через каждые 0,05 мл, а от 1 до 10 мл — через каждые 0,2 мл. К приемнику 2 через корковую пробку присоединяют сухой холодильник 3 так, чтобы нижний косо срезанный конец трубки холодильника находился напротив середины отводной трубки приемника. Корковые пробки герметизируют коллодием.

Колбу с раствором продукта нагревают небольшим пламенем горелки и начинают отгонять растворитель вместе с водой. Отгонку ведут с такой скоростью, чтобы из холодильника в ловушку падало не более 2-4 капель/с. По мере перегонки смеси вода накапливается на дне приемника, а растворитель по отводной трубке стекает обратно в колбу. Перегонку прекращают, как только объем воды в приемнике-ловушке перестанет увеличиваться, а верхний слой растворителя станет совершенно прозрачным. Обычно перегонку ведут не более 1 ч. Если в конце перегонки в трубке холодильника остались капли воды, то их смывают в приемник сконденсировавшимся растворителем, для чего несколько усиливают кипение смеси.

После полного охлаждения прибор разбирают и измеряют объем воды в ловушке. Если воды оказалось мало (до 0,3 мл) и растворитель мутный, ловушку помещают в горячую воду на 20-30 мин для осветления растворителя, после охлаждения отсчитывают по шкале объем воды. Содержание воды в % (об.) вычисляют по формуле

где V — объем воды в приемнике-ловушке, мл; m — навеска продукта, г.

Для определения содержания воды в % (масс.) пользуются формулой

где p — плотность анализируемого продукта при температуре опыта, г/мл.

Расхождения между результатами двух параллельных определений не должны превышать 0,2 мл (одно верхнее деление ловушки).

Проводят с помощью ареометра, пикнометра или на гидростатических весах.

Определение ареометром. Ареометр представляет собой стеклянный цилиндрический сосуд (рис. 153), верхняя часть которого — узкая трубка снабжена шкалой, нижняя часть имеет шарик, заполненный балластом (дробью или ртутью), заставляющий ареометр плавать в вертикальном положении. Ареометры иногда называются денсиметрами. В некоторых ареометрах вмонтирован термометр для фиксирования температуры в момент измерения.

Для определения плотности в чистый сосуд (цилиндр) диаметром не менее 50 мм наливают испытуемое масло. Наливать следует по стенке цилиндра или по стеклянной палочке во избежание разбрызгивания и вспенивания масла. Осторожно погружают в жидкость ареометр, держа его за верхний конец, не задевая стенок, цилиндра. Ареометр опускают из рук только тогда, когда убедятся, что он плавает; при этом он не должен касаться ни дна, ни стенок цилиндра. Когда ареометр придет в состояние равновесия, отсчитывают плотность по шкале по верхнему мениску жидкости, одновременно фиксируя температуру. Допустимые расхождения между результатами двух параллельных определений не должны превышать 0,001 единицы шкалы.

Если масло обладает большой вязкостью, то его предварительно разбавляют равным объемом керосина с известной плотностью; смешивают в мерном цилиндре с притертой пробкой до получения совершенно однородной жидкости. Смесь переливают в сосуд и измеряют ее плотность. Плотность масла вычисляют по формуле

где p1 — плотность смеси керосина с маслом; p2 — плотность керосина.

Допустимое отклонение между результатами двух определений не должно превышать 0,004 единицы шкалы.

Определение пикнометром. Пикнометр представляет собой стеклянный мерный сосуд с кольцевой меткой на шейке вместимостью от 1 до 100 мл (рис. 154). Определение плотности сводится к взвешиванию пикнометра сначала с дистиллированной водой, затем (после просушки) с исследуемым маслом.

Пикнометр моют сначала хромовой смесью, затем водой, ополаскивают дистиллированной водой и сушат в сушильном шкафу при 100-105 °С и после охлаждения взвешивают. С помощью пипетки пикнометр наполняют дистиллированной водой до метки, предварительно прокипяченной и охлажденной до 20°С. Если вода оказалась выше метки, ее отбирают из горлышка пикнометра с помощью полоски фильтровальной бумаги. После выдерживания пикнометра в весовой комнате 20 мин и проверки правильности положения мениска его взвешивают. Добавляют в пикнометр несколько (3-4) капель воды, с помощью полоски фильтровальной бумаги устанавливают мениск на уровне кольцевой метки и снова взвешивают. Так повторяют 5-6 раз. Разница между результатами взвешивания не должна превышать ±0,005 г. Из результатов взвешиваний находят среднее и вычисляют объем пикнометра по формуле

где m2 — масса пикнометра с водой при 20 °С, г; m1 — масса пустого пикнометра, г; 0,99823 — плотность воды при 20 °С, г/мл.

Воду из пикнометра выливают, ополаскивают его этанолом, затем сушат в сушильном шкафу при 100 °С. После ополаскивания этанолом можно ополоснуть пикнометр еще ацетоном, сушка после этого происходит быстрее. После охлаждения пикнометр наполняют исследуемым маслом до метки, как и дистиллированной водой, и после термостатирования (20 °С) взвешивают. Плотность анализируемого вещества вычисляют по формуле

где m3 — масса пикнометра с анализируемым веществом, г; m1 — масса пустого пикнометра, г; V — объем пикнометра, найденный при предварительной калибровке, мл.

Определение на гидростатических весах. Гидростатические весы Мора-Вестфаля (рис. 155) состоят из вращающегося неравноплечего коромысла 6 и неподвижного штатива 2. На коротком плече коромысла находится противовес 5 со стрелкой, которая в момент равновесия совпадает с неподвижным острием 4. На длинном плече нанесены 10 делений; на последнем из них на серьге 8 находится крючок 9, к которому на тонкой платиновой проволочке подвешен стеклянный поплавок 10. Поплавок имеет такую массу, при которой коромысло на воздухе уравновешено. К прибору полагается 5 разновесов (рейтеров), их вешают на коромысло. Каждый из двух больших разновесов имеет массу, равную массе воды при 20°С, вытесняемой поплавком. Масса малых разновесов в 10, 100 и 1000 раз меньше массы больших разновесов. Набор разновесов пригоден к работе только с данным поплавком, если поплавок разбился, нужно заново проградуировать прибор с новым поплавком и разновесами.

Перед работой прибор тщательно протирают, поплавок и проволочку промывают этанолом, затем эфиром и просушивают их на воздухе. Весы устанавливают в горизонтальной плоскости, поплавок на проволочке подвешивают на крючок коромысла 9 и с помощью винта 1 устанавливают штатив 2 с коромыслом в равновесное положение, при этом острие на штативе и стрелка на коромысле совпадают.

Для проверки весов в стеклянный цилиндр диаметром не менее 40 мм и высотой 150-200 мм наливают дистиллированную воду с температурой точно 20°С. Опускают поплавок в центре цилиндра с водой. На десятое деление шкалы коромысла навешивают самый большой рейтер. При этом поплавок и часть проволоки (примерно 15 мм) погружаются в воду, причем поплавок опускается до середины цилиндра. При точных весах устанавливается равновесие. Если равновесие не наступает, то весы уравновешивают с помощью самого маленького разновеса, подвешивая его на первое, второе и т.д. деления шкалы коромысла. Найденную поправку учитывают в расчетах.

Плотность исследуемого масла измеряют следующим образом. В сухой цилиндр по палочке или осторожно по стенке наливают масло, столько же, сколько наливали в цилиндр воды при проверке весов. При этом следят, чтобы в масло не попадали пузырьки воздуха. Масло выдерживают предварительно в весовой комнате для выравнивания температуры. В масло опускают поплавок, равновесие весов при этом нарушается. Для его восстановления на коромысло навешивают разновесы, начиная с наибольших. Разновесы берут пинцетом. Полученная сумма разновесов численно равна плотности испытуемой жидкости. Расхождения между результатами двух параллельных определений плотности не должны превышать 0,001.

Значение «видимой» плотности (полученной в воздухе) пересчитывают на истинную плотность по формуле

где 0,99823 — значение плотности воды при 20 °С; 0,00120 — значение плотности воздуха при 20 °С и атмосферном давлении; p — видимая плотность, определенная на весах.

Температурой вспышки масла называют наименьшую температуру, при которой пары масла, нагреваемого в определенных условиях, образуют с воздухом смесь, вспыхивающую при поднесении к ней пламени. Температурой воспламенения называют наименьшую температуру, при которой нагретое масло в определенных условиях загорается при поднесении к нему пламени и горит в течение не менее 5 с.

Прибор для определения. Определение проводят в железном тигле 1 (рис. 156) диаметром 65-68 мм, с толщиной стенки 1 мм, помещенном на песочную баню 2, представляющую собой железную чашку высотой 50 мм и диаметром 100 мм. Баню устанавливают в кольце 3, укрепленном на штативе 4. Выше на штативе укреплен термометр 5. Для зажигания паров масла применяют пропитанный маслом фитиль, помещенный в трубку.

Выполнение определения. Тигель 1 промывают бензином, прогревают над пламенем газовой горелки и после охлаждения до комнатной температуры устанавливают на баню с прокаленным песком так, чтобы песок не доходил до верхнего края тигля примерно на 12 мм и чтобы между дном тигля и чашки находился слой песка толщиной 5-8 мм. Наливают в тигель масла столько, чтобы уровень его отстоял от края тигля на 12 (для масел с Твсп до 210 °С) или на 18 мм (для масел с Твсп выше 210 °С). Масло не должно попадать на стенки тигля выше указанного уровня. Правильность заполнения тигля маслом проверяется по шаблону (кусок картона).

Прибор помещают в таком месте комнаты, где нет движения воздуха и где вспышка будет хорошо видна. Термометр устанавливают в строго вертикальном положении, шарик со ртутью должен находиться в центре тигля на одинаковом расстоянии от дна и верхней поверхности масла. Баню нагревают на газовой горелке, регулируя пламя, чтобы масло нагревалось на 10 °С в 1 мин. Примерно за 40 °С до ожидаемой температуры вспышки скорость нагревания уменьшают до 4°С в 1 мин. Испытания начинают за 10°С до предполагаемой температуры вспышки. По мере повышения температуры через каждые 2°С медленно проводят пламенем фитилька по краю тигля на расстоянии 12 мм от поверхности масла. Длина пламени фитилька должна быть 3-4 мм; время проведения пламени от одного края тигля до другого 2-3 с. При появлении вспышки фиксируют температуру. Расхождения между результатами двух параллельных определений не должны превышать ±4°С при температуре вспышки до 150°С и ±6°С при температуре вспышки выше 150 °С.

Закончив определение температуры вспышки масла, проводят определение температуры его воспламенения. Продолжают нагревание бани со скоростью повышения температуры 4°С в 1 мин. Повторяют испытания фитильком, как описано выше. Фиксируют температуру, при которой возникает пламя, сохраняющееся 5 с. Вспышку не следует смешивать с отблеском от пламени фитилька.

источник