новая папка 1 / 293595

УДК 621.7 (075.8) ББК 34.623 я73

К 39

Рецензент – доцент, кандидат технических наук С. В. Каменев

Килов, А. С.

К39 Определение коррозионных свойств смазочных материалов: методические указания к лабораторной работе по дисциплине «Смазочные материалы» / А. С. Килов; Оренбургский гос. ун–т. – Оренбург:

ОГУ, 2014. – 13 с .

В методических указаниях изложены краткие теоретические сведения о коррозии металлов и сплавов, показаны факторы, способствующие коррозии, и методы определения антикоррозионных свойств смазочных материалов, дан порядок выполнения практической части работы и составления отчета.

Методические указания предназначены для выполнения лабораторной работы по курсу «Смазочные материалы» при подготовке студентов по направлению подготовки 15.03.01 Машиностроение по профилю «Оборудование и технология повышения износостойкости и восстановление деталей машин и аппаратов».

УДК 621.7 (075.8) ББК 34.623 я73

© Килов А. С., 2014

© ОГУ, 2014

12

Содержание

3

1 Цель работы

Ознакомиться с коррозионностью масла.

Приобрести практические навыки определения коррозионности смазоч-

ных материалов.

2 Основные сведения

2.1 Основные определения коррозионности

Наряду со стабильностью, нетоксичностью и биостойкостью, важнейшей эксплуатационной характеристикой смазочных материалов является антикорро-

зионность.

Основные понятия и определения коррозионной стойкости приведены в ГОСТ 9.908-85 «Методы определения показателей коррозии и коррозионной стойкости» в разделе «Металлы и сплавы» в единой системе защиты от корро-

зии и старения.

Важными характеристиками масел также являются: гигиеничность и от-

сутствие воздействия на оборудования и трубопроводы и их влияния на окра-

ску; их эмульгированность, незначительная испаряемость, неразбрызгивае-

мость и невспениваемость, пожаро- и взрывобезопасность, неспособность ока-

зывать влияния на изоляцию электрооборудования; не вызывать заедания тру-

щихся деталей трибосопряжения.

Понятие коррозионности в основном присуще металлам и сплавам и ме-

тоды определения показателей их коррозии и коррозионной стойкости преду-

сматривает ГОСТ 9.908 – 85.

Коррозия – это разрушение металлов и сплавов в результате их взаимо-

действия с коррозионной средой. Коррозионное разрушение происходит не только из-за неудачного выбора металла. Оно может быть следствием техноло-

4

гических и конструкторских ошибок при изготовлении деталей и сборке конст-

рукций даже из коррозионностойких материалов. Недостаточная коррозионная стойкость материала приведет к разрушению, несмотря на его высокую конст-

рукционную прочность.

Коррозионная устойчивость зависит не столько от металла, сколько от конкретной среды при конкретных условиях эксплуатации и от конкретного со-

стояния металла. Виды коррозии различаются формой проявления. Определе-

ние видов коррозии (их свыше 20-ти) и схематическое изображение их прояв-

ления приведены в ГОСТ 5272 – 68.

2.2 Коррозионность моторного масла в двигателях внутреннего

сгорания

Углеводороды, составляющие моторные масла, не коррозионные, но на-

ряду с этим существует понятие коррозионность масла (corrosivity of oil).

Внаибольшей степени коррозионность масла проявляется на деталях двигателей внутреннего сгорания (ДВС) при их работе.

Вцелом коррозионная стойкость моторных масел зависит от содержания

вних сернистых соединений, неорганических кислот, органических кислот и продуктов окисления.

Источниками коррозионности масел являются:

– продукты сгорания сернистого топлива;

– продукты окисления масла;

– вода, попадающая в масло с продуктами сгорания или из воздуха;

– некоторые хлор-, фтор- и серосодержащие присадки.

При сгорании топлива в ДВС образуются оксиды серы (в дизельном топ-

ливе серы содержится до 0,5 %, а в бензинах – до 0,1 %). При попадании про-

дуктов сгорания в картер оксиды серы превращаются в серную и сернистую ки-

слоты, которые приводят к активной коррозии деталей, но они могут быть ней-

трализованы щелочными присадкам к маслам. Коррозию деталей ДВС, и осо-

5

бенно цветных металлов (вкладышей подшипников) также вызывают органиче-

ские кислоты, которые образуются при окислении масла. Процесс образования органических кислот в масле подавляется путем введения противоокислитель-

ных присадок.

Коррозионный износ цветных и черных металлов усиливается в присут-

ствии воды, поэтому содержание воды в свежем масле лимитируется. Вода в масле увеличивает коррозию деталей, особенно под действием органических кислот, например, при содержании ≈ 1 % воды в масле, имеющем кислотное число 1,25 мг/г, потеря массы свинцовой пластинки в течение 1 ч составляет

25 мг. При аналогичных испытаниях в осушенном масле с таким же кислотным числом потеря массы менее 5 мг. Поэтому в некоторых маслах допускаются лишь следы воды, т.е. ее содержание должно быть менее 0,025 %.

В процессе эксплуатации ДВС вода попадает в моторное масло как ком-

понент продуктов сгорания топлива, а также вместе с влагой воздуха.

Уменьшить коррозионный износ деталей позволяют антикоррозионные присадки добавляемые к маслам, которые блокируют поверхности деталей от контакта с кислотами путем образования сплошной адсорбционной пленки.

Антикоррозионные свойства смазочных материалов оценивают по их коррозионной активности.

Масла должны надежно предохранять металлические детали от корро-

зии, и коррозионность масел оценивают несколькими методами, но наиболее распространенным является оценка по потере массы.

2.3 Основные методы определения коррозионности

Коррозионность масла чаще всего определяют методом воздействия на металлическую пластинку. Испытанию подвергают только те металлы, которые контактируют с маслом и являются наиболее чувствительными к воздействию коррозии.

6

Коррозионность масла можно оценить лабораторными методами по сле-

дующим характеристикам:

–по характеру коррозии металлической пластинки;

–по кислотному числу;

–по содержанию серы;

–по содержанию воды;

–по содержанию водорастворимых кислот и щелочей.

Антикоррозионные свойства моторных масел в лабораторных условиях оценивают по потере массы свинцовых пластин (в расчете на 1 м2 их поверхно-

сти) за время испытания (50 часов) при температуре 140 °С (метод Пинкевича)

по ГОСТ 20502-75.

Метод определения коррозионности на аппарате Пинкевича основан на имитации условия работы масла в системе смазки двигателя, путем чередова-

ния погружения пластин в нагретое масло и выдержке на воздухе (15 раз в ми-

нуту). Чем большую массу теряет пластинка в процессе испытания, тем выше коррозионность масла. Стандарт допускает коррозионность свежих моторных масел не выше от 0,45 до 20,0 г/м2. Коррозийность масла в присутствии воды определяют по стандарту ASTM D 665/Ргос.А, ГОСТ 19199-73 и оценивают терминами «соответствует» или «не соответствует». При испытании стальной пластинки масло считается пригодным, если на его поверхности нет точек и пя-

тен коррозии, замечаемых невооруженным глазом.

Примером коррозии деталей ДВС может служить коррозия деталей кла-

панной системы, и в наибольшей степени такая коррозия проявляется при низ-

кой температуре, например:

–при езде с недостаточно прогретым двигателем (режиме стоп - старт);

–при продолжительном простое автомобиля;

–при конденсации паров воды и кислот на поверхностях деталей.

Последствиями такой коррозии являются повышенный износ и возмож-

ное залипание клапанов. Способность масла предохранять детали клапанной

системы от коррозии определяют по стандарту.

7

Большую коррозию металлов вызывают присутствующие в масле мине-

ральные кислоты и щелочи, и в моторных маслах их присутствие не допускается.

Коррозионность смазочных материалов также определяют скоростью из-

менения щелочности от ее исходных значений, которая изменяется со временем эксплуатации масла, и она тем ниже, чем больше проработало масло.

К числу наиболее распространенных способов определения минеральной кислотности и щелочности следует отнести способ водной вытяжки. И о нали-

чии водорастворимых кислот и щелочей судят по реакции водной вытяжки из масла на индикатор. Существует несколько вариантов этого способа, отличаю-

щихся один от другого только несущественными деталями.

Водную вытяжку осуществляют взбалтыванием равного количества мас-

ла и воды в делительной воронке и после пятиминутного взбалтывания дают отстояться, затем с помощью индикаторов (метилоранжа и фенолфталеина)

проверяют реакцию водной вытяжки на кислотность (pH).

Органические кислоты, всегда присутствуют в маслах т.к. являются про-

дуктами окисления углеводородов, и при производстве масел полностью уда-

лить органические кислоты невозможно, а в процессе работы ДВС их содержа-

ние в масле увеличивается за счет окисления углеводородов. Органические ки-

слоты слабо реагируют с черными металлами, но довольно сильно – с цветны-

ми металлами и их сплавами, из которых изготовлены вкладыши подшипников коленчатого и распределительного валов. Содержание органических кислот в масле оценивают по кислотному числу, которое выражает количество едкого калия (КОН) в мг, необходимого для нейтрализации органических кислот, со-

держащихся в 1 г масла.

При производстве масел серу и ее соединения почти полностью удаляют из получаемых продуктов, но при работе ДВС происходит постепенное накоп-

ление соединений серы в масле, особенно при сгорании сернистого топлива.

8

3 Задание

Уяснить понятия коррозии и антикоррозионности масла.

Провести определение коррозионности отработанного и нового моторных

масел.

4 Указания по выполнению работы

4.1 Определение коррозионности масла по методу Пинкевича

Данный метод относится к количественным методам исследования и по-

зволяет получить численные значения корозийности исследуемого масла.

Исследования проводят на установке, схематично показанной на рисунке 1.

1 – электродвигатель; 2 – механизм перемещения пластинок; 3 – подвеска; 4 – свинцовые пластинки; 5 – пробирки с испытуемым маслом; 6 – масляная баня.

Рисунок 1 – Схема и вид прибора для определения коррозионных свойств масел

9

Установка содержит масляную баню с нагревателем, в которой укрепле-

ны пробирки с испытуемыми маслами. Пластины периодически (с определен-

ной частотой) погружают в исследуемые масла и поднимают в воздух над мас-

лом.

Подготовить (промыть в особо чистом бензине и пометить) испытатель-

ные свинцовые пластинки габаритами 20х45х2 мм и провести их предваритель-

ное взвешивание с точностью до 0,0002 г (вес такой пластинки примерно равен

20,4 г (плотность свинца 11,34·103 кг/м3)).

Прогревают масляную ванную до температуры (140±2) С.

От тщательно перемешанных проб масла берут по две навески (для па-

раллельных опытов) по (80 1) г масла с точностью до 0,1 г (одновременно можно испытывать до 4 образцов масел). В масляную ванну помещают пробир-

ки и закрепляют на механизме погружения – подъема испытательные образцы металлических пластинок. Включают привод механизма погружения – подъема испытательных пластинок (15 – 16 циклов погружений – подъемов за 1 мин) и

засекают время начала испытания. Во время испытания температуру поддержи-

вают в диапазоне (140 2) С. По истечении времени испытания прибор выклю-

чают, вынимают испытательные пластинки, промывают бензолом, сушат на фильтровальной бумаге и определяют изменение веса каждой пластинки с точ-

ностью до 0,0002 г. Поверхность каждой пластинки вычисляют как сумму пло-

щадей всех граней и выражают в м2.

Порядок расчета коррозийности и допускаемые расхождения.

Показатель коррозийности масла на пластинке вычисляют по формуле

X GS ,

где G – изменение веса испытательной пластинки, г,

S – полная поверхность пластинки, м2.

10