التهديدات الغير مرئية: الآثار الضارة للمياه والملوثات الصلبة في زيوت التشحيم على الآلات الصناعية

مقدمة: الدور الحاسم لنقاء زيوت التشحيم

تعمل مواد التشحيم كدم الحياة للآلات الصناعية ، وتؤدي وظائف أساسية تتجاوز الحد من الاحتكاك. وتبدد الحرارة وتمنع التآكل وتختم المساحات الحرجة ونقل الملوثات إلى المرشحات. ومع ذلك ، عندما تتعرض للماء أو الجسيمات الصلبة للخطر ، تتدهور قدراتها الوقائية بسرعة. تشير الدراسات إلى أن 60-80% من فشل النظام الهيدروليكي ترتبط مباشرة بتلوث السوائل، وتتجاوز التكاليف المرتبطة بذلك 20 مليار دولار سنوياً عبر قطاعات التصنيع. تحلل هذه المقالة الآليات المتعددة الأوجه التي من خلالها تؤدي شوائب المياه والجسيمات إلى تدهور وظيفة زيوت التشحيم وتسبب في تلف ميكانيكي لا رجعة فيه.

القسم الأول: تلوث المياه - آليات التدمير

1.1 التحلل المائي والاستنفاد الإضافي

تربط جزيئات الماء بالمضافات في زيوت التشحيم من خلال التحلل المائي ، مما يغير كيميائها بشكل لا رجعة فيه. إضافات مضادة للارتداء الرئيسية مثل ديالكيل ديثيوفوسفات الزنك (ZDDP) تشكيل منتجات ثانوية حمضية عند التحلل الهيدرولوجي، تسريع الأكسدة. تظهر الاختبارات أن الزيوت ذات التلوث المائي بنسبة 0.2٪ معدلات أكسدة أسرع بنسبة 300٪ من المكافآت الجافة. معدل الاستنفاد يرتبط ارتباطا قويا مع درجة الحرارة. عند 60 درجة مئوية ، يحدث التحلل المائي 10 أضعاف أسرع من 25 درجة مئوية. هذا التدهور الكيميائي يقلل من أداء الضغط الشديد وحماية التشحيم الحدودي ومنع الرغوة.

1.2 الهيدروجين Embrittlement و Micro-Pitting

وفي ظل ظروف التشحيم الحدودية (مثل نقاط شبكة التروس)، تنفصل المياه إلى الهيدروجين الذري تحت ضغوط شديدة ( > 1 GPa). هذا الهيدروجين ينتشر في الأسطح المعدنية، مما يسبب هشاشة تحت السطح. تبدأ الحفر الدقيقة عندما تعاني هذه الهياكل الدقيقة المشبعة بالهيدروجين من الإجهاد الدوري. تؤكد الأبحاث أن المحامل التي تعمل بالزيت الملوث بالماء (≥500 جزء في المليون) تظهر كثافات الحفرة الصغيرة 8 × أعلى أكثر من الزيت الجاف. وتصبح هذه العيوب السطحية مواقع النووية لفشل التفريق والفشل الكبير.

1.3 التحلل وتفكيك اللزوجة

المياه موجودة في مواد التشحيم كحالة محلولة أو مستحلبة أو حرة. الماء المستحلب (قطرات 2-10 ميكرومتر) يسبب أشد التحولات في اللزوجة. زيت ISO VG 220 مع تجارب مياه مستحلبة بنسبة 10٪ انخفاض اللزوجة 35-60%، الجوع المكونات الحرجة لدعم الأفلام الهيدروديناميكية. تحتفظ المستحلبات أيضًا بـ 3-7 أضعاف الجسيمات الشاشة أكثر من الزيت النقي بسبب تغير التوتر السطحي. في البيئات الباردة، تشكل المياه المستحلبة بلورات الجليد التي تقطع الأسطح مثل ورق الرمال.

القسم 2: الملوثات الجسيمية - الحرب الشاشة داخل الآلات

2.1 ميكانيكا التآكل ثلاثي الجسم

الجسيمات الصلبة (السيليكا ، المعادن الملابسة) بين الأسطح المتحركة تخلق آثار الجسم الثالث. الشدة تعتمد على:

• صلابة الجسيمات (السيليكا = 800-1200 HV؛ تحمل الصلب = 700-900 HV)

• التركيز (رموز ISO 4406 22/20/18 مقابل 16/14/12 تسبب 50 × معدلات ارتداء أعلى)

• حجم الجسيمات (تسبب جزيئات 1-5 ميكرومتر ارتداء ذروة عندما تخترق مناطق التخليص)

تظهر التجارب أن 5 غرام من غبار السيليكا 3 ميكرومتر في 500 لتر من الزيت يقلل من عمر المضخة بواسطة 90% مقارنة بالزيت المصفح.

2.2 التعب من الجسيمات المدمجة

الجسيمات الأصغر من سمك فيلم الزيت تدمج في أسطح المحامل الناعمة (بابيت، البرونز). تحت التحميل الدوري، هذه تخلق ارتفاعات التوتر المحلية (Kt = 2.5-4.0) التي تبدأ الشقوق تحت السطح. بالنسبة للمحامل الكروية ، يقلل جسيم سيليكات مضمن واحد 30 ميكرومتر من عمر التعب L10 بواسطة 40-60%. الملوثات الناجمة عن التسرب يعرض مميزة &#8220 ؛ جناح الفراشة” الهياكل الدقيقة حول مواقع الجسيمات، يمكن الكشف عنها من خلال تحليل الحطام التآكل المجهري.

2.3 تجاوز الفلتر و انسداد النظام

تحميل الجسيمات يغمر أنظمة الترشيح من خلال ثلاث آليات:

1. انهيار نسبة بيتا في الضغط التفاضلي العالي يفتح صمامات التجاوز

2. وضع ترشيح الكعكة يزيد انخفاض الضغط بشكل أسي

3. تجمع الجسيمات الناعمة (حمأة الزيت الأكسدة) أعمى مسام فلتر

فلتر مسدود 10 ميكروم يسمح جزيئات 20-30 ميكرومتر لمرور من خلال دائرة التجاوز. ثم تنتقل هذه الجسيمات إلى صمامات سيرفو حيث تتوسط ​​الفراغات 1-3 ميكرومتر ، وملفات التشويش والفتحات المتآكلة.

القسم 3: أوضاع الفشل التآزرية - عندما يتعاطف الماء والجسيمات

3.1 توليد الجسيمات الناجمة عن الصدأ

تسبب المياه تآكل المكونات الحديدية (على سبيل المثال ، العمود ، الأغلبية). تعمل جزيئات الصدأ (Fe2O3) كمحفزات لأكسدة الزيت ، مما يضاعف معدلات تشكيل بيروكسيد. هذه الأكسيدات الطازجة تجذب جزيئات الماء ، وتشكل أحماض تآكل مثل كبريتات الحديد (FeSO4)النتيجة هي حلقة تدهور تحفيزية تلقائية:
المياه → جزيئات التآكل → محفزات الأكسدة → تشكيل الحمض → المزيد من التآكل
أنظمة مع 200 جزء في المليون من الماء و ISO 4406 20/18 رموز الجسيمات توليد 5-8 ملغ/كيلوغرام/يوم جزيئات أكسيد الحديد الطازج.

3.2 مجمع التلوث الميكروبيولوجي

الماء (≥500 جزء في المليون) يسمح بنمو الميكروبات (الفطريات والبكتيريا) في الزيت. تشكل الميكروبات الأفلام الحيوية التي:

• إنتاج الأحماض العضوية التي تخفض درجة الحموضة إلى 4.0-5.5

• استقلاب المضافات المضادة للارتداء

• فخ الجسيمات في رواسب الطين

مستعمرات البكتيريا مثل Pseudomonas aeruginosa توليد كبريتيد الهيدروجين (H) ₂S)، تآكل سبيكات النحاس في البطانات وغسالات الدفع. تعزل رواسب الطين مبادلات الحرارة ، مما يرفع درجات حرارة الزيت بنسبة 15-25 درجة مئوية.

القسم 4: دراسات حالة الفشل

4.1 فشل كارثي في علبة التروس لتوربينات الرياح

شروط: ISO VG 320 زيت صناعي، 0.15٪ ماء (مستحلب) ، ISO 4406 21/19
التسلسل:

1. المياه تحلل الزيت الأساسي الاستر → انخفاض اللزوجة 2 درجات ISO

2. تبدأ الحفرة الصغيرة على محامل العمود الوسيطة

3. 30 ميكروم التعب spalls إطلاق تحمل جسيمات الصلب

4. الجسيمات تسجل أسنان التروس ، وزيادة الاهتزاز

5. كتل الطين أبرد، ذروات درجة حرارة الزيت عند 95 درجة مئوية

6. ناقل الكوكب تحمل أقفال → قص الأسنان

التكلفة: $340,000 إصلاح 8 أسابيع التوقف

4.2 درجة اسطوانة الصحافة الهيدروليكية

شروط: زيت معدني AW 46، 0.3٪ مياه خالية، ISO 4406 23/21
تقدم الفشل:

• الماء يغسل فيلم زيت جدار الأسطوانة

• أشكال الصدأ خلال إغلاق عطلة نهاية الأسبوع

• جزيئات الصدأ تدخل مساحات ختم المكبس

• ارتداء شحم درجات طلاء الكروم

• السوائل الهيدروليكية تتجاوز المكبس → فقدان الضغط

النتيجة: قوة الصحافة 120 طن تنخفض بنسبة 22٪، وتخلص 28،000 دولار من الأجزاء

القسم 5: أفضل الممارسات لمكافحة التلوث

5.1 مقارنة تقنيات الإزالة

5-2 بروتوكول الرصد

تنفيذ استراتيجية تحليل متدرجة:

• يومياً: فحوصات بصرية/حسية (ضباب، رائحة) ، عدادات الجسيمات المحمولة

• أسبوعياً: اختبار التشقق للماء واختبارات بقعة اللزوجة

• شهرياً: FTIR للأكسدة، وقياس المياه (كارل فيشر) ، ورقم الحمض

• ربع سنوي: الطيف العنصري، الحديد التحليلي

عتبات الإنذار الحرجة:

• المياه: > 500 جزء في المليون (الهيدروليكية)، > 200 جزء في الدقيقة (علب التروس)

• الجسيمات: رمز ISO يتجاوز الهدف بمقدار رمزين

• السيليكون: > 10 جزء في الدقيقة تشير إلى خرق فلتر الهواء

خاتمة

تعمل الملوثات المائية والجسيمات كقاتل آلات خبيثة ، تعمل من خلال مسارات كيميائية وفيزيائية وبيولوجية مترابطة. تنفيذ الدفاعات متعددة الطبقات - بما في ذلك الترشيح عالي الكفاءة وأنظمة التحكم في الرطوبة وتحليل السوائل الصارم - يقلل من معدلات الفشل بنسبة 65-80٪. وتدمج المرافق الأكثر تقدماً أجهزة استشعار عازلة في الوقت الحقيقي وأنظمة تنقية آلية للحفاظ على سلامة زيوت التشحيم ، مما يثبت أن التحكم في التلوث ليس مجرد صيانة - بل الحفاظ على الأصول الاستراتيجية.