Cum se testează punctul de aprindere

la fel ca vâscozitatea, testul punctului de aprindere a fost întotdeauna o parte standard a specificației unui lubrifiant. Și, datorită costului redus, simplității și versatilității sale, testul este popular și în rândul comunității de analiză a uleiului uzat. Cel mai frecvent utilizat ca test rapid de trecere/eșec pentru diluarea combustibilului, au apărut mai multe aplicații în ultimii ani., Analistul de laborator poate implementa informații despre punctul de aprindere al unui ulei uzat pentru a depana probleme precum eșecul termic, radiațiile gamma, contaminarea cu solvenți, uleiurile mixte (sau greșite) și contaminarea antigel.

Ce este un Ulei e Punctul de aprindere?

punctul de aprindere este cea mai scăzută temperatură la care vaporii de deasupra probei de ulei se vor aprinde sau clipi momentan când o sursă de aprindere este trecută peste ea., Punctul de aprindere (de obicei 225 grade C sau 440 grade F pentru uleiurile minerale) este o indicație a pericolelor de siguranță ale unui lubrifiant în ceea ce privește incendiul și explozia. Punctul de aprindere și punctul de foc ușor mai ridicat sunt acoperite de ASTM D92 și D93.cu toate acestea, punctul de aprindere nu trebuie confundat cu temperatura de aprindere automată (AIT), care este temperatura (de obicei 360 grade C sau 650 până la 700 grade F pentru uleiurile minerale) la care vaporii de ulei se vor arde spontan fără o sursă de aprindere., Aceasta este o proprietate importantă a fluidelor hidraulice rezistente la foc în sistemele EHC pe turbinele cu abur.conform ASTM, care a standardizat pentru prima dată testul în 1924, punctul de aprindere este cea mai scăzută temperatură la care o sursă de aprindere determină ca vaporii specimenului (lubrifiantului) să se aprindă în condiții specificate. Se spune că uleiul a „strălucit” atunci când apare o flacără și se propagă instantaneu pe întreaga suprafață.uleiul clipește deoarece rezultă un amestec inflamabil atunci când este încălzit suficient, provocând apariția vaporilor și amestecarea cu oxigenul din aer., Temperatura punctului de aprindere al unui ulei corespunde aproximativ unei presiuni de vapori de 3-5 mm Hg.

când o flacără mică (sursă de aprindere) este aplicată pe suprafața uleiului, acest amestec vaporos va arde momentan și apoi se va stinge dacă temperatura critică a fost atinsă. Încălzirea continuă a uleiului (de obicei 50-75° F peste temperatura punctului de aprindere) va determina atingerea „punctului de foc”. După cum sugerează și numele, punctul de foc este temperatura la care rezultă o flacără susținută (mai mult de patru secunde).,

utilizarea punctului de aprindere pentru detectarea și cuantificarea diluării combustibilului

inițial, punctul de aprindere a fost dezvoltat în scopul determinării pericolului de incendiu al combustibililor și uleiurilor depozitate sau transportate. Cu toate acestea, combinat cu alte teste, cum ar fi vâscozitatea, indicele de vâscozitate și greutatea specifică, punctul de aprindere poate ajuta la dezvăluirea atât a calității țițeiului din care a fost derivat lubrifiantul, cât și a calității procesului de rafinare.,punctul de aprindere poate identifica, de asemenea, dacă uleiul de bază a fost o singură tăietură largă sau îngustă sau dacă reprezintă un amestec de două fracții (două uleiuri de bază cu vâscozități diferite amestecate împreună). Și, punctul de aprindere poate da unele indicii despre volatilitatea și conținutul componentelor Cele mai volatile ale uleiului de testare. Punctul de aprindere nu spune însă nimic despre volatilitatea uleiului în ansamblu.spre deosebire de uleiurile minerale care încep să se evapore cu mult înainte de atingerea punctelor lor de aprindere, unele sintetice nu se evaporă până nu încep să se descompună (distilare distructivă)., Prin urmare, punctele de aprindere ale acestor sintetice pot varia mult mai mari decât cele ale uleiurilor minerale cu vâscozități similare rafinate convențional.deși există metode mai precise de măsurare a diluării combustibilului (de exemplu, distilarea cu abur pentru benzină și cromatografia de gaze pentru combustibilii diesel și benzină), punctul de aprindere este foarte util ca un instrument de screening pass/fail care este adecvat pentru majoritatea aplicațiilor de analiză a uleiului utilizat. Din cauza punctelor de aprindere scăzute ale majorității combustibililor, o scădere bruscă a temperaturii blițului într-un ulei de carter poate fi de obicei invocată ca indicație a diluării., Cu toate acestea, există excepții, în special în cazul motorinei.deoarece există adesea o suprapunere a componentelor volatile ușoare ale unor uleiuri lubrifiante cu capetele grele ale combustibilului, prezența diluării combustibilului poate fi mai puțin distinctă. Acest lucru este valabil mai ales atunci când toată diluția combustibilului este rezultatul unei explozii, adică a pătrunderii combustibilului în carter prin camera de ardere.în astfel de cazuri, numai capetele grele pot intra în ulei cu capetele luminoase oxidate ca parte a gazelor de eșapament., Cu toate acestea, în cazul scurgerilor de combustibil brut, inclusiv injectoarele de dribling, toate sau un procent ridicat de capete de lumină de combustibil pot fi amestecate cu uleiul de carter. Un alt factor care influențează este faptul că temperaturile carterului de rulare la cald sunt adesea suficiente pentru a fierbe fracțiile de combustibil ușoare, lăsând capetele grele mai puțin volatile și mai vâscoase amestecate cu uleiul și potențial nedetectabile cu testul punctului de aprindere.diluarea combustibilului reduce vâscozitatea unui lubrifiant., Cu toate acestea, dacă viscometria a fost utilizată singură pentru a detecta combustibilul, este posibil ca din motivele descrise mai sus să se detecteze o subțiere mică sau deloc.acest lucru este în continuare agravată de efectele adesea interferează de îngroșare vâscos de funingine (de asemenea, un produs de lovitură de), volatilitatea uleiului de bază (îngroșare), și vi ameliorator forfecare subțierea. Este posibil ca un carter de ulei ar putea fi subțierea de combustibil de diluare (sau nu, dacă lumina se termină în clocot), subtierea de VI ameliorator sheardown, îngroșarea de volatilizare, și îngroșarea de creștere funingine sarcina – toate în același timp.,

la suprafață aceasta poate părea o problemă care nu este o problemă dacă vâscozitatea amestecată nu se schimbă. Cu toate acestea, în ciuda efectului de vâscozitate neutru, consecințele distructive potențiale, inclusiv pierderea dispersanței, protecția anti-uzură și stabilitatea oxidării, reprezintă un risc grav.punctul de aprindere poate îmbunătăți capacitatea unui program de analiză a uleiului de a identifica în mod fiabil nivelurile anormale de combustibil. Chiar și atunci când este utilizat doar ca test de excepție, poate proteja împotriva unei concluzii fals pozitive privind diluarea combustibilului dintr-un rezultat original cu vâscozitate scăzută.,dacă, de exemplu, vâscozitatea scăzută a fost cauzată de uleiul de machiaj necorespunzător (cu vâscozitate mai mică), blițul poate confirma acest lucru indicând nicio modificare față de noua bază de ulei. Cu toate acestea, diluarea combustibilului ar înregistra aproape sigur un punct de aprindere mai mic față de uleiul de referință nou. Figura 3 prezintă un grafic care prezintă relația generală dintre punctul de aprindere și diluția procentuală (combustibil brut).,deoarece de multe ori durează 30 de minute sau mai mult pentru a obține punctul de aprindere folosind proceduri comune Cleveland Open Cup sau Pensky Marten Closed cup, multe laboratoare preferă procedura de cupă închisă la scară mică descrisă în ASTM D 3828. În această procedură (metoda A) este presetat un punct de aprindere țintă, de exemplu cu 20 – 30° C mai mic decât noua valoare de referință a uleiului (Figura 4), corespunzând unei diluții de combustibil de 1,5 – 2,0%.cantitatea mică de ulei utilizată (2 ml) permite atingerea rapidă a temperaturii țintă, de obicei în 1-2 minute. Aprinzătorul este apoi aplicat pentru a iniția blițul., Dacă se obține un bliț, testul eșuează uleiul, sugerând posibilitatea diluării combustibilului.

în cazul în care un ulei nu trece testul de screening al punctului de aprindere, ar putea fi prescrise unul sau mai multe teste de excepție pentru a confirma și cuantifica diluția combustibilului. Testele posibile de excepție includ cromatografia în fază gazoasă și spectroscopia în infraroșu. De asemenea, determinarea temperaturii punctului de aprindere finit poate fi utilizată pentru a estima diluția procentuală a combustibilului (Figura 3).

în funcție de aplicație, pentru motoarele diesel, o limită de precauție este de obicei stabilită la aproximativ 1.,Diluție de 5% (aproximativ -20 ° C bliț) și o limită critică la diluție de 3% până la 5% (bliț de -40° C până la -60° C). Curbele de calibrare specifice aplicației bazate pe protocolul de testare real (Cupa deschisă, Cupa închisă etc.), marca/gradul de ulei de motor și tipul de combustibil vor îmbunătăți considerabil precizia în traducerea unei scăderi a punctului de aprindere la diluarea procentuală a combustibilului.,

în Afară de vâscozitate și flash, alte rutina de analiză a uleiului de teste care ar putea dezvălui diluarea combustibilului includ analiza elementală (redus proporțional aditiv concentrații), sugativa test la fața locului, crackle test, miros, și stabilitate la oxidare (de exemplu, RBOT și DSC). De asemenea, sa raportat că indicele de vâscozitate se va schimba brusc datorită diluției combustibilului.s-a constatat că concentrațiile de motorină care depășesc cinci procente cauzează pierderea prematură a dispersiei, ceea ce duce la depuneri și înfundarea filtrului., Acest lucru ar putea fi observate de la sugative de testare la fața locului sau prin definirea unui raport de coagulat pentan substanțe insolubile la uncoagulated pentan substanțe insolubile (ASTM D 893), uneori numit indicele de dispersie. Un număr scăzut de indici sugerează o dispersie slabă.

alte aplicații pentru testarea punctului de aprindere în analiza uleiului uzat

nu este obișnuit ca laboratoarele să utilizeze testarea punctului de aprindere în aplicații în afara analizei uleiului de motor uzat., Cu toate acestea, în funcție de cerere masina, mediul de operare, potențialul de contaminare, și subliniind condiții, un punct de aprindere de testare poate furniza cele mai vechi indiciu de eșec sigur și cauza rădăcină condiții.prin urmare, utilizarea sa trebuie luată în considerare la definirea plăcilor de testare de rutină pentru toate programele de analiză a uleiului uzat. Și, cu siguranță, ar trebui să fie printre mai multe teste strategice de excepție utilizate pentru confirmarea și diagnosticarea condițiilor neconforme ocazionale semnalate de teste de rutină, cum ar fi vâscozitatea și spectroscopia în infraroșu., Mai jos este o listă de aplicații pentru testarea punctului de aprindere, altele decât diluarea combustibilului:

fisurarea uleiului de bază

Ocazional, temperaturile foarte ridicate, localizate pot duce la scindarea și evoluția gazului în ulei, scăzând punctul de aprindere. Acest lucru se poate întâmpla din cauza temperaturilor ridicate ale blițului (a nu se confunda cu punctul de aprindere) ale filmelor de strângere foarte încărcate în contactele de rulare ale anumitor rulmenți și angrenaje. De asemenea, poate apărea acolo unde temperaturile suprafeței mașinii sunt extrem de calde datorită apropierii apropiate de abur sau cuptoare.,

aplicarea greșită a încălzitoarelor cu rezervor de înaltă densitate watt poate provoca, de asemenea, fisuri termice. În plus, aerarea sistemelor hidraulice supune în mod obișnuit fluidul la temperaturi adiabatice extrem de ridicate atunci când bulele de aer sunt presurizate brusc (poate apărea și în Compresoare și zonele de încărcare ale rulmenților). În sistemele hidraulice, condiția este menționată ca micro-dieseling atunci când temperaturile din bulele de aer comprimat sunt suficient de mari pentru a se auto-aprinde.,indiferent de sursa de căldură, dacă temperaturile localizate ale uleiului sunt permise să depășească 550° C, există un risc real de fisurare (în funcție de tipul de ulei și de alte condiții de funcționare). Fisurarea poate duce la formarea de particule fine de carbon (cocs) și substanțe volatile cu punct de fierbere scăzut în ulei care reduc temperatura punctului de aprindere. De asemenea, expunerea la radiații Gamma, cum ar fi în cazul hidraulicii de manipulare a combustibilului într-o centrală nucleară, poate provoca evoluția gazului și punctul de aprindere mai mic.,

contaminare

deoarece punctul de aprindere este sensibil la componentele cu punct de fierbere scăzut din ulei, o schimbare a punctului de aprindere (în sus sau în jos) poate indica prezența unui oaspete neinvitat, adică a unui contaminant. Pe lângă combustibilul diesel și benzină, alți contaminanți obișnuiți cu punct de fierbere scăzut includ gazul natural (motoare și compresoare pe gaz) și solvenții.contaminarea cu solvenți poate fi găsită atunci când, de exemplu, o cutie de viteze este curățată cu NAFTA, kerosen sau alt agent de curățare inflamabil. Se știe că anumiți contaminanți ridică de fapt punctul de aprindere., Acest lucru poate apărea de la un nivel ridicat de contaminare a apei în ulei, o interferență comună în testarea punctului de aprindere. Contaminarea apei poate da, de asemenea, un flash fals scăzut, în special în anumite sisteme mini-flash care utilizează schimbarea presiunii pentru a detecta blițul.

fierberea apei poate da un rezultat fals pozitiv asupra combustibilului, de exemplu. De asemenea, apa poate stinge flacăra în cazurile în care se utilizează o flacără pilot de gaz. O soluție pentru a face cu apă este de a adăuga particule de sulfați de calciu sau carbonat de calciu înainte de efectuarea bliț. Centrifugarea este încă o soluție., S-a raportat, de asemenea, că praful de cărbune și glicolul (antigel) pot sintetiza componente volatile de ulei, rezultând o bifare în punctul de aprindere.

ulei greșit/ulei mixt

după cum se arată în Figura 5, punctele de aprindere pentru uleiurile minerale rafinate convențional pot varia de la 165° C pentru un ulei cu vâscozitate ISO 22 la un nivel ridicat de 260° C pentru un ulei cu vâscozitate ISO 1000. Punctele de aprindere variază, de asemenea, oarecum în gradele de vâscozitate, influențate de tipul de țiței și de procesul de rafinare.,după cum sa menționat anterior, lubrifianții sintetici prezintă de obicei puncte de aprindere mai mari decât omologii lor de ulei mineral. Prin urmare, uneori este posibil să se detecteze un ulei greșit sau amestecat cu utilizarea testării punctului de aprindere. Cu toate acestea, din punct de vedere practic, alte teste de rutină, cum ar fi spectroscopia în infraroșu, bronzul, vâscozitatea și culoarea, sunt mai eficiente în alertarea utilizatorilor la lubrifianți greșiți sau mixt. În aceste cazuri, testul punctului de aprindere servește mai bine într-un rol de confirmare.,

scăderi din ulei

un lubrifiant supus la temperaturi ridicate de funcționare pe o perioadă lungă de timp ar putea pierde o parte considerabilă a capetelor sale de lumină din evaporare. Unii lubrifianți, din cauza rafinării uleiului de bază și a amestecurilor „dumb-bell” (o vâscozitate ridicată amestecată cu o vâscozitate scăzută pentru a produce o vâscozitate medie amestecată) sunt mai susceptibili la volatilizare decât alții.în plus ,este posibil ca utilizarea de rutină a deshidratatoarelor în vid la temperaturi ridicate de intrare să provoace evaporarea anumitor aditivi și fracțiuni de ulei de bază cu punct de fierbere scăzut.,

prelevarea și manipularea probelor

pentru a asigura rezultate precise ale punctului de aprindere, este important ca un eșantion reprezentativ să fie prezentat instrumentului. Din diverse motive, acest lucru este mai ușor de zis decât de făcut. Este demn de remarcat faptul că precauțiile de aici sunt la fel de valabile pentru orice test (FTIR, cromatografie de gaz etc.) utilizat pentru măsurarea contaminanților cu punct de fierbere scăzut, cum ar fi combustibilul.mulți combustibili, de exemplu, se vor evapora din ulei în timp dacă proba nu este sigilată corespunzător., Și fracțiunile ușoare de combustibil pot difuza literalmente prin pereții anumitor recipiente de probă, cum ar fi cele din polietilenă și polipropilenă. În astfel de cazuri, sunt preferate sticlele PET din plastic și sticlă.de asemenea, pot exista pierderi de fracții ușoare de combustibil atunci când pompele de eșantionare în vid sunt utilizate pentru a extrage uleiuri de motor fierbinți din carter. Vidul generat nu numai că atrage uleiul, dar poate reduce brusc punctul de fierbere al combustibilului, ducând la evaporarea acestuia., Din acest motiv și din alte motive importante, locația preferată de prelevare a probelor pentru uleiurile carterului se află pe conducta de presiune dintre pompă și filtru, utilizând o procedură acceptabilă de prelevare a probelor în zona de încărcare.

atenție trebuie să fie luate de laborator, de asemenea. Eșantioanele nu trebuie lăsate neacoperite, supuse la vid sau încălzite înainte de testarea punctului de aprindere sau de orice încercare de diluare a combustibilului. Există mai multe proceduri detaliate și orientări incluse în standardele ASTM punct de aprindere, care ar trebui să fie respectate pentru a asigura calitatea și precizia de testare.,

teste punct de aprindere standardizate pentru lubrifianți

pentru a asigura acuratețea și calitatea este cel mai bine să urmeze procedurile standardizate punct de aprindere și configurații de instrumente. Există multe teste diferite publicate de autoritățile de standarde, cum ar fi ISO, ASTM și IP. Cu toate acestea, doar trei sunt utilizate în mod obișnuit pentru lubrifianți și fluide hidraulice. Și, din cauza diferențelor în aceste proceduri, o temperatură punct de aprindere trebuie să fie întotdeauna citat specifice procedurii utilizate., O scurtă descriere a celor trei flash punct proceduri cum urmează (a se vedea, de asemenea, Figura 6):

Cleveland Open Cup (COC)

Această procedură de testare utilizeaza deschis un recipient de metal, care este umplut cu proba de ulei. Uleiul este apoi încălzit la o viteză prescrisă și, periodic, o mică flacără pilot (ignitor) este trecută pe suprafața sa. Aceasta continuă până când apare un bliț.

temperatura uleiului este apoi înregistrat ca punct de aprindere., Procedura este cea mai utilizată în prezentarea proprietăților fizice și chimice ale unui nou lubrifiant. Cu toate acestea, în laboratorul de analiză a uleiului uzat, procedura poate necesita mai mult ulei decât este disponibil în mod obișnuit și un timp de testare extrem de lung.și, pentru diluarea combustibilului, limita inferioară a sensibilității poate fi inadecvată, deoarece, fiind deschisă, nu reține vaporii suficient de mult pentru a obține un bliț.cu acest test, eșantionul este închis într-un recipient închis în care este introdusă periodic flacăra pilot., În plus, lubrifiantul este agitat în timpul perioadei de încălzire și se înregistrează cea mai scăzută temperatură la care apare un bliț.

cu COC metodă, o cantitate considerabilă de lichid și este nevoie de timp pentru a efectua testul. Cu toate acestea, instrumentele complet automatizate sunt disponibile de la diverși furnizori. În măsurarea diluării combustibilului, un avantaj pe care Penensky-Marten îl are față de metoda COC este sensibilitatea îmbunătățită la concentrații mai mici de diluare a combustibilului (Figura 7).,acest tester de punct de aprindere la scară mică poartă diverse nume (de exemplu, mini-flash) și este probabil cel mai adaptabil pentru analiza uleiului uzat de rutină. În timp ce Penensky-Marten și COC pot fi utilizate ca tester pass/fail, această procedură realizează testul de screening (metoda A) cu doar 2 ml de lichid în doar 1-2 minute.

punctul de aprindere finit poate fi de asemenea obținut (metoda B), dar este nevoie de mai mult fluid și de timp., De remarcat, de asemenea, că atât repetabilitatea, cât și reproductibilitatea acestei proceduri sunt în mod clar mai bune decât cele două teste anterioare (figura 8). Multe laboratoare de analiză a uleiului uzat de înaltă producție utilizează această procedură cu eșantionare automată în modul pass / fail în screening-ul pentru diluarea combustibilului.

concluzii

punctul de aprindere a trecut testul timpului. În multe aplicații ale analizei uleiului uzat, testul punctului de aprindere rămâne metoda de alegere în detectarea anumitor contaminanți și a condițiilor neconforme de lubrifiere., În alte cazuri, punctul de aprindere servește ca un instrument de diagnosticare fiabil sau test de confirmare atunci când o condiție suspectă a fost deja semnalizată. Și, la fel ca majoritatea lucrurilor din lumea analizei uleiului, succesul în utilizarea punctului de aprindere depinde de respectarea atentă a unor lucruri precum manipularea probelor și protocolul de testare.în 1999, Gill, Augustus H., A Short Hand-Book of Oil Analysis, J. B. Lippincott Company, 1898.Caines, A. J. și R. F. Haycock, carte de referință pentru lubrifianți auto, SAE 1996.

Snook, Willett A.,, Lubrifierea, Volumul 54, No. 9, 1968. Texaco Publicare

Moller, U. J. , Lubrifianți în Funcțiune, Inginerie Mecanică Publicații, Ltd.

Shublein, R. L., Lubrifianți Sintetici și de Înaltă Performanță Funtional Lichide, Marcel Dekker, 1999