1 Содержание серы

Содержание серы (sulfurcontent) - это показатель для оценки сернистости масла. Соединения серы попадают в масло из нефти или с серосодержащими присадками. По содержанию серы в масле без присадок делаются выводы об антикоррозионных свойств базового масла. При наличии серосодержащих присадок, содержание серы указывает их наличие.

ASTM D1551-68(1973) «Метод определения серы в нефтяных маслах (метод кварцевой трубки)»

Сущность метода заключается в сжигании пробы анализируемого продукта в кварцевой трубке при температуре 950…1000oC с последующим  оглощением продуктов сгорания и титриметрическим окончанием. Для сжигания используют воздух, который очищают пропусканием через растворы гидроокиси натрия и перекиси водорода.

Образец вводят в трубку в кварцевой лодочке и медленно испаряют нагреванием газовой горелкой. Продукты сгорания поглощаются раствором перекиси водорода, который окисляет продукты сгорания серы до сульфатов. В поглотительном растворе определяют общую кислотность и хлорид-ион отдельно титрованием нитратом серебра.

Диапазон определяемых содержаний серы от 0.1 до 5.0%.

Метод ГОСТ 1437 носит название «Нефтепродукты темные. Ускоренный метод определения серы». Его можно считать аналогом ASTM D1551. Основан на сжигании пробы в кварцевой трубке при температуре 900 – 1200oC. Для окисления вместо кислорода используют воздух. В качестве приемного

раствора используют смесь перекиси водорода с серной кислотой, т.е. образовавшуюся при сгорании двуокись серы окисляют до сульфат-иона, как в методе ASTM D1551. По завершении сжигания приемный раствор титруют гидроокисью натрия. В отличие от ASTM D1551, хлор не определяют и поправку на него не вводят. Нижняя граница определяемых содержаний 0.1%. Можно анализировать темные нефтепродукты, включая масла и остаточные нефтепродукты, а также нефти, кокс и серосодержащие присадки.

Метод не распространяется на присадки, содержащие металлы, фосфор и хлор, а также на масла с этими присадками.

Кислотное и щелочное числа

• Определение кислотного числа масла

Щелочность и кислотность масел (alkalinity, acidity). Очищенное минеральное масло, как правило, является химически нейтральным. Для нейтрализации кислот, образующихся во время работы при сгорании сернистого дизельного топлива или окисления углеводородных молекул масла, в моторные и трансмиссионные масла добавляют щелочные присадки.

Обычно эту задачу выполняют моющие и диспергирующие присадки - детергенты (поверхностно-активные вещества). Чем больше щелочность масла, тем больше его рабочий ресурс. Поэтому для моторных и трансмиссионных масел в качестве эксплуата­ционного показателя указывается общее щелочное число TBN. В некоторые индустриаль­ные масла (охлаждающие смазочные жидкости и др.) добавляют активные сернистые при­садки, которые имеют слабую кислотную реакцию. В связи с этим, в качестве показателя химических свойств, указывается общее кислотное число TAN. Этот показатель иногда определяется и при анализе работающего или отработанного масла как показатель степени окисления масла и накопления кислых продуктов сгорания топлива. Щелочность и кислотность масел выражаются через количество (в мг) гидроокиси калия (КОН), эквивалентное содержанию всех видов щелочей в 1 г масла или необходимое для нейтрализации всех кислот в 1 г масла - и для щелочности, и для кислотности дименсия та же самая (мг КОН/1 г масла). Для определения кислотности проводится титрование гидроокисью калия (КОН), а для определения щелочности - соляной кислотой (НСl). В настоящее время, для этих целей чаще используют метод потенциометрического титрования.

• В документах, сопровождающих товарные продукты смазочных материалов, ще­лочность и кислотность выражаются через:

  • общее щелочное число (TBN),
  • число нейтрализации,
  • общее кислотное число (TAN),
  • число сильных кислот (SAN).
  • Общее щелочное число, TBN (totalbasenumber) показывает общую щелочность масла, включая вносимую моющими и диспергирующими присадками, которые обладают щелочными свойствами. Общее щелочное число выражается через количество гидрооки­си калия (КОН) в мг, эквивалентное количеству всех щелочных компонентов, находящих­ся в 1 г масла (мг КОН/г).

  Моторное масло должно обладать определенной щелочностью для сохранения мо­ющих свойств, способности к нейтрализации кислот и подавления процессов коррозии. Чем больше щелочное число, тем большее количество кислот, образующихся при окислении масла и сгорании топлива, может быть переведено в нейтральные соединения. В про­тивном случае эти кислоты вызывают коррозионный износ деталей двигателя и усилива­ют процессы образования отложений. При работе масла в двигателе щелочное число неиз­бежно снижается, нейтрализующие присадки срабатываются. Такое снижение имеет допустимые пределы, по достижении которых масло считается утратившим работоспособность. Считают, что при уменьшении щелочности масла примерно на 50 % от начала величины, масло следует заменить.

TBN масла определяется потенциометрическим титрованием соляной кислотой стандартам ASTM D 664, ГОСТ 11362-96, ISO 6619-88 или более новыми методами потенциометрическим титрованием перхлоровой кислотой по стандартам DIN ISO 37 ASTM D 2896-98 (по этим методам значение TBN получается примерно на 2-3 едини выше, чем по ASTM D 664). Для анализа работающих масел, в которых нейтрализация протекает медленно, предпочтение отдается методу ASTM D 4739.

1 химические свойства и характеристики масел

• Число нейтрализации (neutralizationnumber, neutnumber) показывает щелочность или кислотность масла и выражается через количество соляной кислоты (НС1) или гидроокиси калия (КОН) в мг, необходимое для нейтрализации оснований или кислот, находящихся в 1 г масла. Число нейтрализации определяется потенциометрическим титрованием (по ASTM D 664) или колориметрическим титрованием (ISO 6619, ISO 753 DIN 51 558, ASTM D 974, ГОСТ 11362-96)

• Числосильныхкислот SAN (strong acid number). В автомобильных маслах сильные кислоты должны отсутствовать, но они могут образовываться при продолжительной работе моторного масла. Появление в масле сильных кислот означает необходимость замены масла, так как такие кислоты вызывают интенсивный коррозионный износ и образование шлама. SAN, как и TAN, выражается через количество КОН, необходимое для нейтрализации соответствующих (сильных) кислот.

• Содержание серы (sulfurcontent) - это показатель для оценки сернистости масла. Соединения серы попадают в масло из нефти или с серосодержащими присадками. По содержанию серы в масле без присадок делаются выводы об антикоррозионных свойств базового масла. При наличии серосодержащих присадок, содержание серы указывает их наличие.

1 Температура застывания

• Температура застывания (pourpoint) или температура потери текучести - это самая низкая температура, при которой масло еще обладает способностью течь. По зару­бежным стандартам температурой застывания называется температура, которая на 3°С выше действительной температуры затвердевания (solidificationtemperature) - при которой в течение 5 с масло находится в неподвижном состоянии (стандарты ISO 3, ASTM D 97, ГОСТ 20287-74).

Температура застывания указывает только на возможность переливания масла (например, из тары), не прибегая к предварительному подогреву. Однозначной взаимосвязи температуры застывания масла с его пусковыми свойствами на холоде не существует. Температура застывания обязательно должна быть ниже той температуры, при которой определяют прокачиваемость согласно классификации SAE J 300.

Минеральное масло - это многокомпонентная система, застывание которой является сложным и многостадийным процессом, зависящим от взаимодействия отдельных компонентов, их взаимного растворения и др. В минеральном масле при понижении температуры в первую очередь зарождаются и растут кристаллы парафина. С появлением кристаллов масло мутнеет, и эта температура называется температурой помутнения(cloudpoint). В дальнейшем кристаллы парафина растут, соединяются, слипаются и конечном итоге образуют кристаллический каркас, масло становится неподвижным; желеобразным. Таким образом, температура застывания фактически является темперой желеобразования. Между кристаллическим каркасом масло еще остается жидким и при встряхивании или перемешивании текучесть всей массы масла может частично восстановиться. Такой процесс затвердевания, как специфический процесс кристаллизации, зависит от скорости охлаждения и от термической и механической предыстории масла (от температурного режима, интенсивности и продолжительности принудительного течения в интервале времени до измерения температуры застывания). Поэтому при определении этой температуры требуется строгое соблюдение предписанной процедуры охлажу и выдержки жидкости.

Военное ведомство США, для масел военного транспорта, потребовало определения так называемой равновесной (стабильной) температуры застывания (stablpoint), при определении которой проводится многочасовая (пятидневная) низкотемпературная обработка масла по заданной программе между 0°С и - 40°С. Методика при исключить влияние предыстории масла на текучесть при низкой температуре (FTM St (No.791C, Method 203.1; SAE J300 APR55, Appendix В). Эта процедура становится основной при разработке новых масел и для точной характеристики базовых, моторных масел. Недооценка важности этой процедуры со стороны производителей масел приводила к серьезным рекламациям на конечном рынке и выходу из строя агрегатов.

Низкая температура застывания важна для зимних и всесезонных масел. При запуске холодного двигателя или в начале движения с непрогретым двигателем, масло в первый же момент своей работы должно поступать в самые узкие и отдаленные узлы трения. Поэтому температура застывания должна быть ниже минимальной предполагаемой температуры окружающей среды.