حرب البخار: كيف يؤثر اختراق المياه على أداء زيوت التشحيم وموثوقية الآلة

مقدمة: المياه - مخرب زيوت التشحيم الخفية

لا يزال تلوث المياه ثاني أكثر سببًا انتشارًا للفشل المرتبط بمزيدات التشحيم بعد دخول الجسيمات. مع تراوح قابلية الذوبان من 50 جزء في المليون في الزيوت المعدنية إلى 1500 جزء في المليون في بعض المواد الصناعية ، غالبا ما لا يتم اكتشاف وجود الماء حتى يظهر الضرر. تدرس هذه المقالة التفاعلات المعقدة للماء مع كيمياء الزيوت والتربولوجيا ، مدعومة ببيانات تجريبية حول تسريع الفشل وتقنيات التخفيف المتطورة.

القسم 1: طرق دخول المياه والأشكال

1.1 آليات التسلل الشائعة

• التكثيف: الدراجات الحرارية في الخزانات تجذب الهواء الرطب من خلال أجهزة التنفس. خزان 1000 لتر يعاني من دورات يومية 20 درجة مئوية يتناول 200 مل / سنة من الماء في بيئات 60٪ RH.

• ختم دخول: تسمح ختمات العصا المألوفة في الأسطوانات الهيدروليكية بدخول المياه أثناء التشغيل المطر. تعاني المحامل الغامرة في المضخات من اختراق الختم.

• التسريبات المبردة: العيوب في ثقب الدبوس في مبادلات الحرارة من النفط إلى الماء تلوث 40٪ أكثر من الأنظمة من المصادر الخارجية.

• عملية المياه: مصانع الصلب وآلات الورق وتجهيز الأغذية تعرض الزيوت للتلامس المباشر بالماء.

1.2 الدول الثلاث للمياه الناقلة عن النفط

• حل: التشتت الجزيئي (< 50-500 جزء في المليون). غير مرئي؛ يتطلب ترقية كارل فيشر للكشف.

• مستحلب: قطرات 0.1-10 ميكرومتر استقرت بواسطة المواد السطحية النشطة. يسبب ضباب مستمر. أشكال أضرار.

• المياه المجانية: طبقات مستقرة أو قطرات > 20 ميكروم. يعزز نمو الميكروبات.

الجدول: قابلية الذوبان في الماء حسب نوع الزيت الأساسي

القسم 2: مسارات التدهور الفيزيائي والكيميائي

2.1 التحلل الهيدرولوجي لمواد التشحيم القائمة على الاستر

الاسترات الاصطناعية - الشائعة في الضاغط ومواد التشحيم القابلة للتحلل الحيوي - تخضع للتحلل المائي:
RCOOR’ H₂O → RCOOH R’ أوه
الأحماض الكربوكسيلية (RCOOH) التي تولدها تحفز المزيد من التحلل المائي ، مما يخلق تدهور هروب. يتم توثيق ارتفاعات عدد الحمض من 0.1 إلى 4.0 ملغ من كوه/غ في 500 ساعة تشغيل في سوائل التوربينات الملوثة بالماء. هذا الموجة الحمضية تآكل مكونات النحاس وتهاجم طلاء خزان الإيبوكسي.

2.2 فصل المرحلة الإضافية

الماء يتنافس مع المضافات القطبية على قابلية الذوبان. العواقب الشائعة:

• المزيلات الهجرة إلى قطرات الماء، وفقدان السيطرة على الرغوة

• مثبطات الصدأ (على سبيل المثال، سلفونات الكالسيوم) الهيدروليز إلى الكحوليات غير الفعالة

• ZDDP مضادة للارتداء تشكل رسوب هيدروكسيد الزنك

في زيوت التروس ، يسبب 0.2٪ من الماء استنزاف 60٪ من ZDDP في غضون 100 ساعة ، ويتحقق من ذلك من خلال الطيف XANES.

2.3 خسارة اللزوجة الهيكلية

قطرات المياه المستحلبة تعطل ريولوجيا زيوت التشحيم:

• VI محسنات القص رقيقة بالقرب من واجهات المياه / الزيت

• عقد لفائف البوليمر ، وتقليل سمك الفيلم الهيدروديناميكي

• انخفاض اللزوجة الفعالة 1-2 درجات ISO عند 0.1٪ من الماء المستحلب

محامل المجلة تجربة 25٪ خفض الحد الأدنى من سمك الفيلم، ورفع احتمال الاتصال بالمعادن.

القسم 3: آليات الضرر الميكانيكي

3.1 التعب من التآكل

المياه تبدأ التآكل الكهروكيميائي:

1. رد الفعل الأنودي: Fe → Fe²⁺ 2e⁻

2. رد فعل كاثودي: ½O₂ H₂ O 2e ⁻ → 2OH⁻
   تشكل حفر التآكل مواقع تركيز الإجهاد (Kt > 3). تحت الأحمال الدورية (المحامل والعتاد) ، تبدأ الشقوق من قواعد الحفرة. تظهر البحوث قوة التعب التآكل ينخفض بنسبة 35-60٪ في البيئات الملوثة بالمياه مقارنة بالظروف الجافة.

3.2 التكسير الناجم عن الهيدروجين

الهيدروجين الذري (H) ⁺) تولد من تحلل المياه يخترق الصلب:

• ينتشر على طول حدود الحبوب

• إعادة الجمع كـ H ₂ في الفراغات، إنشاء > ضغط 10000 psi

• يحفز على البثور والتصدق تدريجيا

كشفت الأدلة المجهرية عن كسور بين الحبيبات في أسنان التروس في توربينات الرياح مع تركيزات الهيدروجين تتجاوز 5 جزء في المليون.

3.3 شقوق الحفر الأبيض (WEC)

تلوث المياه هو مسرع رئيسي لـ WECs في المحامل:

1. المياه تعطل أفلام EHL → asperity الاتصال

2. درجات الحرارة المحلية > 800 درجة مئوية توليد مارتنسايت

3. الهيدروجين من الماء ينتشر إلى هيكل متحول

4. الشقق الصغير الهش ينتشر على طول مسارات ذوبان الأسمنت

فشل WEC يحدث في فقط 15-20% حياة L10 المحسوبة في الأنظمة الملوثة بالمياه.

القسم 4: تقنيات الكشف والإزالة المتقدمة

4.1 تقنيات الاستشعار

• أجهزة استشعار السعة: اكتشاف التحولات الثابتة العازلة (εwater = 80 مقابل εoil = 2.2)

• الطيفية NIR: يحدد تركيزات المياه من امتصاص O-H عند 1,940 نانومتر

• مقاومة RF: قياس تغيرات المقاومة من الأيونات المذابة

4.2 أنظمة الإزالة

• غرف جفاف الفراغ: خفض المياه إلى < 50 جزء في المليون عن طريق الغليان عند 50 mbar

• الفاصلات Coalescing: إزالة المياه المستحلبة إلى 200 جزء في المليون

• فلاتر عمق السليلوز: امتصاص الماء الحر أثناء محاصرة الجسيمات

• الأغشية المتقدمة: غشاء PTFE الهيدروفوبي يمنع المياه بينما يسمح بتدفق الزيت

القسم 5: استراتيجيات الحماية الخاصة بالصناعة

5.1 التوربينات البحرية

• استخدام زيوت التشحيم PAG (تحمل الماء العالي)

• تثبيت أجهزة تنفس مجففة مع جهات إنذار تشبع 90٪ RH

• اختبار كارل فيشر الشهري

5.2 زيوت آلة الورق

• تطبيق مفصلات المياه الطرد المركزي على خطوط الدورة الدموية

• حدد الزيوت ذات القابلية للإزالة < 15 دقيقة إلى ASTM D1401

• تجنب إضافات الزنك لمنع تكوين الرواسب

5.3 الهيدروليكية المتنقلة

• اختيار السوائل القائمة على الاستر الهيدروفوبية

• دمج فلاتر الدوار التي تمتص الماء

• استخدم تصاميم الخزانات من نوع الدلو لتقليل اتصال الهواء

خاتمة

تتطلب مكافحة تلوث المياه فهم استراتيجيات الهجوم المتعددة الأوجه - من التحلل الكيميائي إلى الضرر الميكانيكي. تتيح تكنولوجيا المستشعرات الحديثة مراقبة الرطوبة في الوقت الفعلي ، في حين تحافظ أنظمة الجفاف المتقدمة على جفاف زيوت التشحيم. مع المحامل التي تعمل عند تلوث المياه بنسبة 0.1٪ والتي تظهر انخفاضًا في العمر بنسبة 5 أضعاف مقارنة بتلك التي تعمل عند 0.01٪، فإن السعي إلى التشحيم الجاف للغاية ليس نظريًا. الموثوقية ضرورية.