• Главная
• Интерпритация результатов испытаний по определению щелочного числа

Результаты испытаний по определению щелочного числа

В процессе работы двигателя, некоторые продукты сгорания через поршневые кольца попадают в картер и перемешиваются с моторным маслом. В результате этого процесса образуются кислотные продукты, которые вызывают коррозию и провоцируют окисление масла. По этой причине в моторные масла добавляют компоненты, обладающие высокой щелочностью (соединения кальция и магния с высоким pH-фактором), которые нейтрализуют кислоты, обладающие низким pH-фактором. Таким образом, нейтрализующая способность масла падает со временем.

Существуют несколько лабораторных методов оценки нейтрализующей способности моторных масел по, так называемому, «Щелочному числу» (TBN – Total Base Number).

Большиство этих методов основаны на следующем принципиальном подходе: в исследуемый образец моторного масла постепенно добавляется «стандартная» кислота, образец перемешивается и замеряется электрический потенциал полученной смеси. Этот процесс повторяется до тех пор пока не будет достигнут заранее установленный потенциал (пока не нейтрализуются все щелочные компоненты масла). По количеству добавленной кислоты определяют щелочное число.

Основное различие методов определения заключается в типе используемой «стандартной» кислоты и конечном значении электрического потенциала. Эти различия приводят к получению разных результатов испытаний.

Щелочное число: Метод ASTMD 2896 для производителей смазочных материалов, ASTMD 4739 – для потребителей.

Изначально щелочное число определялось по методу ASTM D 664 (метод до сих пор используется для определения «кислотного числа»). Со временем щелочное число начали определять по другим методам. На данный момент основными методами определения щелочного числа являются ASTM D 2896 и ASTM D 4739.

ASTM D 2896 является наиболее предпочтительным для производителей смазочных материалов для определения щелочного числа новых масел, так как он учитывает все щелочные основания, присутствующие в масле (сильные и слабые основания присадок и их компонентов). Все производители масел используют данный метод при определении щелочного числа выпускаемой продукции и указания в нормативной документации.

Однако при определении щелочного числа отработанных масел данный метод может давать недостоверные результаты и выкокие разбросы по причине субъективного определения конечного значения электрического потенциала. Метод ASTM D 4739 обладает лучшей воспроизводимостью для отработанных масел, и является наиболее предпочтительным для определения ресурса смазочного материала.

Результаты испытаний по определению щелочного числа по методам ASTMD 2896 и ASTMD 4739

На рисунке 1 продемонстрированы результаты испытаний одного и того же образца смазочного материала по разным методам.

Из представленных данных следует:

1. Щелочное число, полученное по методу ASTM D 2896 выше, чем по методу ASTM D 4739. Также можно сделать вывод о том, что нет никакой корреляции между данными методами. Отсюда следует, что нельза сравнивать результаты по поределению щелочного числа, полученные данными методами.
2. Щелочное число, полученное по методу ASTM D 2896 не должно использоваться в качестве отправной точки для анализа изменения щелочного числа масла в процессе эксплуатации. Данный анализ может проводится только при получении результатов по определению щелочного числа нового масла по методу ASTM D 4739 (результаты для проведения данного анализа должны быть получены в одной и той же лаборатории, при одних и тех же условиях).
3. Так как результаты по изменению щелочного числа в процессе эксплуатации являются гораздо более интересными с точки зрения анализа состояния масла, некоторые автопроизводители устанавливают критические значения щелочного числа.

Также необходимо отметить, что при определении щелочного числа по методу ASTM D 4739 могут быть получены два разных значения: «буфферное» и «значение точки перегиба» значение.

В методике ASTM D 4739 указано какое значение необходимо указывать в протоколе испытаний исходя из кривой титрования. Как правило указывается «значение точки перегиба». Однако, некоторые лаборатории не указывают какое значение щелочного числа указано в протоколе испытаний («буфферное» или «значение точки перегиба»).

При получении «странных» значений щелочного числа, в первую очередь, необходимо задать вопрос лаборатории «какое значение щелочного числа указано в протоколе испытаний».

Как видно из рисунка 2 «буфферное» значение щелочного числа значительно ниже «значения точки перегиба».

Особенности метода ASTMD 4739

Так как метод ASTM D 4739 является наиболее широко рапространенным, необходимо знать особенности данного метода.

Данные полученные на рис. 1 – малая часть результатов, полученных при анализе образцов дизельных масел, работающих в тяжелых условиях эксплуатации, и полученные от разных лабораторий в США.

Результаты по определению щелочного числа, показанные на рис. 2 по методу ASTM D 4739, получены от разных лабораторий при анализе одного и того же образца масла. Вертикальные полосы демонстрируют уровень разбросов полученных значений. Разные полосы – результаты отдельных лабораторий. Отмечается, что результаты полученные лабораториями 5 и 6 значительно отличаются от других.

В результате выяснения причин получения разных результатов выяснилось, что одна из этих лабораторий не провела калибровку оборудования, а другая проводила анализ по методу ASTM D 2896 вместо рекомендуемого в этом случае ASTM D 4739.

Поэтому очень важно знать следующую информацию перед проведением испытаний по определению щелочного числа: 1. Какой метод используется. 2. Обязательное подтверждение регулярной калибровки оборудования.

После исключения результатов лабораторий 5 и 6 можно рассчитать воспроизводимость результатов испытаний при проведении испытаний в одной лаборатории (Rw) или в двух разных лабораториях (Rb):

• если два одинаковых образца направлены в одну лабораторию одновременно или в пределах 2-3 недели, то в 95% случаев разница в результатах не превысит значение Rw;
• если два одинаковых образца направлены в одну из двух лабораторий одновременно или в пределах 2-3 недели, то в 95% случаев разница в результатах не превысит значение Rb.

На рис. 3 показаны значения Rw и Rb по сравнению со стандартными значениями воспроизводимости (r) и повторяемости (R) по методу ASTM D 4739. Отметим, что показатель «воспроизводимость» не является значимой величиной в трети случаев из-за разницы во времени проведения исследований, разнице в используемом оборудовании и.т.п.

По 20-и образцам моторных масел среднее значение щелочного числа составило 4,08 мгКОН/г. Значения Rw и Rb составили 1,0 мгКОН/г. Полученное значение Rb было ниже стандартного R (по лабораториям 5 и 6 значение Rb было значительно выше стандартного). Такие же результаты были получены и по другим группам образцов масел. Эти данные необходимо принимать во внимание при интерпритации результатов испытаний по определению щелочного числа.