1、第五节 油品的低温性能,低温性能是油品在低温条件下，能否顺利泵送和通过油滤的性能。各种石油产品都可能在低温下贮存，输送和使用，如在北方冬季或在高空情况下使用。因此，发动机燃料和润滑油的低温流动性能就成为油品的重要指标。,一、油品凝固的实质,油品在低温下失去流动性有两种情况：,1对含蜡很少或不含蜡的油品而言，温度降低时，其粘度很快增大，当粘度增加到很高时即约30mm2/s ，油品就变成无定形的玻璃状物质而失去流动性，这种情况称粘温凝固。,2含蜡油品温度逐渐下降时，油品中所含的蜡逐渐结晶长大，彼此连接成网，形成结晶骨架，这个蜡结晶骨架把当还处于液态的油包在网中或吸附在骨架上，从而使整个油品丧失了流
2、动性。这种凝固叫构造凝固或结构凝固。 应该指出，“凝固”一词并不确切，在凝固点温度下，油品只不过是在特定条件下失去流动性，实际上是一种可塑性物质，而绝不是固体，这与一般理想液体的凝固在性质上有很大差别。,二、油品低温性能的评定指标（重点）,石油产品根据种类和用途不同，分别用浊点，结晶点，倾点，凝点，冷滤点和低温粘度评价其低温性能。,浊点：试样在规定条件下冷却至刚开始出现浑浊的温度，以表示。测定方法按GB/T 698686石油浊点测定法或SH/T 017992(2000)进行。 结晶点或冰点 ：燃料在规定条件下冷却至出现肉眼可观察到结晶的最高温度称为结晶点，当试验出现结晶后，使其升温，原来的结晶
3、消失时的最低温度称为冰点。结晶点是航空汽油、喷气燃料重要的质量指标。结晶点高的燃料在寒区低温下使用容易堵塞油滤，影响发动机正常供油。现在喷气燃料标准中已经用冰点代替结晶点。通常情况下，冰点要比结晶点高13。结晶点测定按SH/T 017992(2000) 轻质石油产品浊点和结晶点测定法进行，冰点测定有GB/T 24302008、GB/T 3145、SH/T0090三种方法。,凝点：试样在规定条件下冷却至停止流动的最高温度，以表示。测定按国家标准GB510石油产品凝点测定法进行。凝点是柴油的重要指标，柴油的牌号是以凝点区分的。 冷滤点：在规定条件下，1分钟内20毫升试样(柴油)开始不能通过过滤器的
4、最高温度，以表示。按SH/T 02482006柴油和民用取暖油冷滤点测定法进行测定。冷滤点是保证柴油输送和过滤的重要指标，它比凝点更能反映柴油低温实际使用性能。 倾点：在规定条件下，被冷却的试样能流动的最低温度，以表示。按GB 35352006石油产品倾点测定法进行测定。倾点比凝点更能反映油品在低温下的流动性。 滴点：试样在规定条件下达到一定流动性时的最低温度，以表示。测定滴点的方法有三种： SH/T 011592润滑脂和固体烃滴点测定法、GB/T492985润滑脂滴点测定法和GB/T 34982008润滑脂宽温度范围滴点测定法。前两种方法只能测定250以下的滴点，而后者可测定高达330的各种
5、类型润滑脂的滴点。,成沟点：成沟点是车辆齿轮油低温性能的评定指标，表示车辆齿轮油在规定的试验条件下，随温度降低而凝固形成沟渠的最高温度，以表示。在此温度下齿轮油因不能流动而失去润滑作用。按SH/T003090车辆齿轮油成沟点测定法进行测定。浊点(云点)和结晶点是轻质石油产品(尤其是喷气燃料)使用时的重要质量指标之一。因为轻质石油产品中存在的低温能结晶的固态烃和溶解水都会恶化油品的耐寒性。在低温时，它们便从油品中结晶出来，破坏油品的均匀性，使滤清器堵塞和供油减少。影响正常的操作。实际工作中油品的使用环境温度应在浊点或结晶点以上某一温度范围，如柴油的使用环境温度应高于浊点3-5。,冷滤点是保证柴油
6、输送和过滤性的指标，它提供了柴油可以使用的最低温度,评定柴油低温流动性指标有冷凝点、浊点和冷滤点。冷凝点是指在规定条件下，柴油停止流动的最高温度。柴油的冷凝点越低，说明其低温流动性越好，防冻性越好；反之，低温流动性越差，防冻性越差。冷凝点主要影响柴油的运输与储存。浊点是指在规定条件下，柴油冷却至开始析出石蜡晶体而成混浊状时的最高温度。柴油达到浊点后，虽未失去流动性，但蜡状体会堵塞油路和滤清器。冷滤点是保证柴油输送和过滤性的指标，它提供了柴油可以使用的最低温度。在国家公布的柴油标准中规定：0号柴油其冷凝点是0，其冷滤点为4，-10号柴油其冷凝点为-10，其冷滤点为-5。也就是说，柴油的冷凝点比冷
7、滤点低46，因此冷滤点比冷凝点更重要，因为无论是哪种牌号的柴油，随着气温的不断降低，都是先经过冷滤点再经过冷凝点，虽然柴油还没有完全结冰，但它已经堵塞了滤网。所以在选用柴油牌号时，应同时兼顾当地气温和柴油牌号对应的冷滤点，一般要求柴油冷凝点应低于本地当前季节最低气温710。,倾点，凝点和低温粘度对发动机燃料和润滑油在低温下的换装，发放贮运和使用均有指导意义。低温粘度大或凝点高的润滑油给机器的冷起动和运转带来困难。柴油和变压器油的牌号就是按凝点划分的。,滴点是指润滑脂开始流动的最低温度，一般低于所含稠化剂的熔点。滴点表示从半固体变成液体状态的温度。选用润滑脂时，滴点应高于机械工作温度1520，否
8、则润滑脂会软化而流失。根据测定的滴点再配合外观指标鉴别，大致可以判断润滑脂的品种。如钙基润滑脂的滴点大约为70100；钙钠基润滑脂的滴点大约为120150；钠基润滑脂的滴点大约为130160；滴点高于200，大多为合成润滑脂。,油品低温性能的好坏是由其组成决定的，因此，低温性能指标可间接反应油品中的烃类构成情况，浊点和结晶点高的油品中含有较多的石蜡(正构烷烃)，凝点高的原因则有两种可能： 一是油品中含有较多的石蜡， 二是油品中含有较多的粘温性能差的多环芳烃。 可见直链烷烃和多环芳烃是影响油品低温性能的主要成分。,第六节 油品的安定性,一、油品安定性的意义,油品的安定性是指油品在贮运和使用过程中
9、保持其原有质量不变的性能。安定性可分 物理安定性 化学安定性 热安定性,化学安定性是指油品在液相条件下，抵抗氧化变质的能力，也称抗氧化安定性，油品中胶质含量的增加，酸度(值)增大及沉淀的析出均属化学安定性的范畴。通常所说的油品安定性多指化学安定性。热安定性实质上就是较高温度下的抗氧化安定性。燃料的安定性不好，产生的胶质和酸度导致发动机功率下降，并因腐蚀和磨损加剧缩短发动机件的使用寿命，严重时会堵塞滤清器或喷油嘴，破坏正常的燃料供给，造成停车事故 。,二、烃类的液相氧化过程,1、氧化历程和初期氧化产物烃类的液相氧化是指在烃类沸点以下温度进行的氧化反应，因此，也称为自动氧化， 根据研究，烃类在液相
10、条件下的氧化过程也遵循链反应机理，在反应的最初阶段，首先是烃分子受光，热或催化剂等的影响而生成自由基或自由原子。,RH R+H 生成的自由基与氧作用，生成烃的过氧化物自由基；R+O2ROO 这个过氧化物自由基可与新的烃分子作用生成；单基烃过氧化物和新的自由基使链传递下去： ROO+RHROOH+R 烃分子在适当条件下也可直接与空气中的氧作用而生成自由基 RH+O2R+HO2 这一反应生成的活性中心H02可与新的烃分子作用生成烃自由基和过氧化氢。 RH+H2OR+H2O2,生成的烃自由基可使反应链继续传播，过氧化氢则能使烃类遭到进步的氧化。 烃类液相氧化的这一最初阶段和气相氧化基本相同，氧首先攻
11、击的是烃分子中的C-H链而不是C-C链，而且叔碳原子上的C-H最易遭到破坏，仲碳原子上的C-H键次之，伯碳原子上的C-H键较为稳定。 随着反应的加深，烃基过氧化物或过氧化物自由基不断分解，并与新的烃分子或自由基作用，生成各种中间产物，首先是醇，酮和醛。,RRCHOOHRRCHO+OHRRCHO+RHRRCHOH+RRRCHOOH+RRRCOOH+RHRRCOOHRRC=O+OHRCH200RCHO+OH可以认为烃类在液相氧化初期除了生成过氧化物外，还会通过过氧化物自由基或过氧化物的分解生成醇，酮与醛。,无论是醇，酮或醛进一步氧化便生成有机酸。RCH2OHO2RCOOHRCHOO2RCOOH3当
12、氧化过程继续加深时，醇、酮，醛和酸进一步氧化，生成含有两个官能团的氧化产物，如羟基酸，醛酸，酮酸，二羟基酸及各种酸类。再进步氧化缩合便成为结构复杂的胶状物质。芳香烃氧化产物中的酚类更易于高度缩合成为胶状或沥青状物质。,2深度氧化及其产物,综上所述，油品中烃的液相氧化反应根据烃结构的差异按下列两个过程进行。（重点） 烷烃，环烷烃，和带有5个以上碳原子烷基侧链的芳香烃的氧化反应历程大致如下：烃烃基过氧化物醇、酮、醛酸羟基酸等半交酯胶状物质(胶质或沥青质)。 无取代或短侧链的芳香烃的氧化反应历程是烃烃基过氧化物酚胶质沥青质。,1油品组成对安定性的影响 影响油品氧化变质的主要因素是油品本身的化学组成。
13、有的油品（如直馏柴油）存放十年以上。主要性能基本没有变化，而有的油品（如热裂化柴油)出厂几个月，就会生成大量胶质。其原因就在于组成上的差别。油品中各组分与安定性的关系归纳如下：,三油品氧化变质的影响因素（重点）,(1)油品中胶质的生成，主要是由于油品的各种不饱和烃在空气中氧气的作用下，进行氧化、分解和聚合、缩合等反应引起的。各种不饱和烃中共轭二烯和带不饱和侧链的多环烃的安定性最差。,(2)除不饱和烃外，环烷芳烃也是极不安定的组分。 (3)油品中的非烃化合物对胶质的生成起很大的促进作用。含硫化合物可使沉淀增加。硫，氮和氧的存在是生成固体胶质的原因。固体胶质本身又是一种加速胶质生成的缩合的引发剂。
14、 (4)油品中饱和烃的氧化形为表现为：芳香烃的安定性最好，环烷烃次之。烷烃在高温时安定性最差,但芳烃和环烷烃随环数和侧链增多，安定性变坏，芳烃氧化的中间产物酚具有抗氧化性能，阻碍其它烃的进一步氧化。,由上述关系可知：一般直馏产品的安定性均较好，二次加工产品中以加氢裂化的产品安定性最好，催化裂化的次之，热裂化和延迟焦化的产品安定性最差。油品中不安定物质可通过精制除去，以提高其安定性。,2外界条件对油品安定性的影响油品的氧化变质除了与油品的组成密切相关外，还和许多外界条件有关如： （1）温度：温度对油品的氧化变质有显著影响，这是因为氧化反应速度随温度升高而迅速增加的缘故。在空气环境中。常温下氧化反
15、应速度非常缓慢，当温度高于50时，氧化反应速度就有明显增加。表2-12列出四种不同油品在常压，不同温度下，1克油吸收5毫克氧所需时间（分钟）。,这些数据充分说明氧化反应速度随温度的升高是急剧加快的。因此，在其它条件相同时，油品的安定性会随温度升高而迅速下降。,（3）水分：水分存在可加速胶质的生成，这是因为水能将油品中抗氧组分抽提出来，使油品的安定性变坏。此外，油品与空气的接触面积及氧的分压等因素均对油品的安定性有一定影响。外界条件对油品安定性的不良影响可通过加强管理降至较低的程度。,（2）金属表面的催化作用：油品在贮存和使用过程中常常要与不同的金属表面接触，在所接触的金属中大多是烃类氧化反应的
16、催化剂。实验表明常见单体金属的催化活性次序为：,铜银锡铝铁锌铅等。烃类氧化生成的有机酸又可与金属作用生有机酸盐，有机酸盐对烃类氧化也有促进作用。,液体燃料的安定性般用下列指标评定：1.实际胶质：实际胶质是指100毫升燃料在试验条件下所含胶质的毫克数，以mg/100mL表示。燃料实际胶质的测定按国家标准GB 50988 发动机燃料实际胶质测定法进行。汽油，煤油和柴油的测定温度分别是150，180和250。,四、液体燃料安定性的评定指标,油品实际胶质的数量并不就是油品中含有胶状物的真正数量，还包括油品中部分烃类在试验过程中发生氧化，聚合，缩合而生成的胶状物质。因此，实际胶质可作为发动机燃料在使用过
17、程中生成胶质倾向的指标，实际胶质值愈大，使用时形成的沉积物数量就愈多。实际胶质也是发动机燃料的炼制和贮存过程中重要的质量控制指标之一。,表2-16 发动机燃料实际胶质含量要求,2.碘值：100克燃料所能吸收的碘的克数，也称碘价。以g100g。液体燃料中的不饱和烃可与碘发生加成反应，例如：RCH=CH2+I2 RCHI-CH2I根据这一原理，可用碘值的大小来表明燃料中的不饱和烃的含量多少，燃料的碘值越高，燃料中的不饱和烃就越多，安定性就越差。碘值测定采用部颁标准SHT 023492 轻质石油产品碘值和不饱和烃含量测定法(碘-乙醇法)。即用过量的碘乙醇溶液与试油作用，多余的碘在淀粉指示剂的存在下用
18、标准的硫代硫酸钠溶液滴定至颜色消失，根据滴定所耗硫代硫酸钠溶液体积及空白试验所耗硫代硫酸钠溶液体积算得试油的碘值及不饱和烃含量。,3诱导期（也称潜在胶质） ：潜在胶质是指在一定的条件下燃料中能够氧化而变为实际胶质的物质，它表示在储存时生成胶质的可能性。燃料的诱导期是指在精确的温度和压力下由试油和氧接触的时间算起，到试油开始大量吸入氧为止的这一段时间，以min表示。汽油在100和7kg/cm2的氧气环境中测定诱导期的时间。诱导期是控制汽油安定性的指标之一。诱导期越长，安定性越好，贮存时间就越长。反之安定性就差。汽油诱导期采用GB/T 256方法测定，仲裁试验以GB/T 801887汽油氧化安定性
19、测定方法(诱导期法) 测定结果为准,4柴油10蒸余物的残炭(GB263)：残炭是石油产品在特定条件下(不通空气)，加热使其蒸发和分解，排出燃烧气体后，所剩的焦黑色残留物，测定结果用质量百分数表示。残炭是油品中胶状物质和不稳定化合物的间接指标，残炭越大，油品中不稳定烃类和胶质物质就越多。柴油10蒸余物的残炭是其馏程和精制程度的函数，能大致反映柴油在油嘴和气缸零件上形成积炭的倾向。柴油的馏分越轻和精制越深。残炭值就越小。所以测定柴油10残余物的残炭，对于保证生产质量良好的柴油具有重要意义。,柴油10蒸余物残炭可用GB/T 1714497石油产品残炭测定法（微量法）方法测定。结果有争议时，以GB/T
20、 26887石油产品残炭测定法（康氏法）方法为准。,五.润滑油抗氧化安定性的评定指标,润滑油的抗氧化安定性多采用摸似使用条件的氧化过程后，根据其颜色，粘度，酸值，不溶物等理化指标的变化情况来评定。,1SH/T 029992 内燃机油氧化安定性测定法 ：石油部颁布的测定内燃机润滑油抗氧化安定性的方法。润滑油在铜，铅，铁和水的接触下，于165通氧12小时(强化氧化条件，适用于评定增压柴油机油)或160通氧6小时(非强化试验条件，适用评定普通柴油机油和汽油机油)。用氧化前后油样的颜色变化，50时粘度的增长，正戊烷不溶物的变化及铜，铅腐蚀值综合评分表示油样的抗氧化安定性，分值越低，安定性越好。,2SH
21、/T 020692变压器油氧化安定性测定法 ：专用于变压器油抗氧化安定性的测定，以铜丝为催化剂于110（含添加剂油）或100：(不含添加剂油)通氧164小时，测定氧化后的不溶物和酸值，用来衡量试样的抗氧化安定性。不溶物的酸值越低，试样的安定性就越好。3SH/T 020892 航空液压油热氧化安定性及腐蚀测定法 ：以铜、铁为催化剂，于125通氧8小时，测定氧化后酸值和不溶物，用以评价液压油，压缩机油等的抗氧化安定性。,4SH/T 01242000(2006) 含抗氧剂的汽轮机油氧化安定性测定法 ：以铜、钢和水为催化剂，于95通氧气至酸值增长等于或大于10毫克KOH克时，所需时间表示油品的抗氧化安
22、定性，所需时间越长，安定性越好该方法用于汽轮机油的安定性，合格油所需时间应在1000小时以上。5成漆板试验法：在一个倾斜的箱体中装人170毫升试验油，用马达带动甩油器，使油飞贱到上面的铝板上，油温及铝板温度都控制在一定值上，经6小时运转后，根据铝板表面沉积物的量，颜色和油箱中铝板的重量变化，评定润滑油的热氧化安定性。,第七节 油品的腐蚀性,一、腐蚀性的意义腐蚀性是指油品对所接触的材料的破坏能力，腐蚀会给油品的贮运和使用过程中所接触的容器和机件带来一系列危害： 1造成材料损失，机件寿命缩短，降低其经济性。 2腐蚀产物会污染油品，导致油品的安定性降低。加速油品中胶质和沉积物的生成，降低油品质量，恶
23、化使用效果。,二、油品中的腐蚀性物质（重点）油品中各种烃类均不能对金属材料产生任何破坏作用，引起腐蚀的主要是硫化物，有机酸及水分等非烃物质。,1含硫化合物：油品中的含硫化合物主要有元素硫(S)，硫化氢(H2S)，硫醇（RSH），硫醚(RSR)，二硫化物(RSSR)和噻吩及衍生物( )。 其中元素硫，硫化氢和低分子硫醇的腐蚀性较强，在常温即可与金属直接作用，称活性硫化物。 其它硫化物在常温下不能直接与金属作用，称非活性硫化物。 各种硫化物燃烧后均生成具有强烈腐蚀性的二氧化硫或三氧化硫，间接地腐蚀金属材料。 因此，各种石油产品规格中都对含硫量这一指标作了严格限制。加有含硫添加剂的油品规格中对含硫量
24、指标作了相应地提高。 2有机酸： 3水溶性酸或碱： 4水分： 5细菌：,2有机酸：存在于油品中的有机酸均可对金属材料产生不同程度的腐蚀作用。来自原油的环烷酸对铅、锌等有色金属的腐蚀性较强。油品中烃类氧化产生的有机酸比环烷酸的腐蚀性强得多，特别是能溶于水的低分子有机酸，其腐蚀性很大。高分子有机酸在有氧化剂存在时方能与金属作用，而烃类氧化的初期产物烃基过氧化物就是良好的氧化剂，它先与金属(M)形成氧化物，再与高分子有机物反应而溶解于油中。,3水溶性酸或碱：油品中可溶于水的酸或碱，水溶性酸包括硫酸、磺酸及低分子有机酸等，对金属材料具有很强的腐蚀性，而油品中的水溶性碱一般为氢氧化钠，它对铝及合金有强烈
25、腐蚀作用，它能与铝离子表面的氧化膜反应：新暴露的金属铝遇水生成胶体沉积物。,4水分：油品中水分存在引起腐蚀表现在两个方面。一是水分直接引起金属表面的化学和电化学腐蚀。二是水分存在使某些硫化物和氧化物的腐蚀能力大大增加。水分可使羧酸盐水解成具有腐蚀性的羧酸：分存在时，空气中的氧就可能把金属氧化成氢氧化物，然后再溶于酸：5细菌：油品在长期存放过程中会繁殖细菌，有些细菌会使直链烃降解为二氧化碳、醇、酯及有机酸等物质。还有的细菌能将非活性硫化物转换为硫化氢及硫等活性硫化物，致使油品的腐蚀性增强。,三、油品的腐蚀性的评定指标,1硫含量： 2酸度或酸值： 3水溶性酸或碱： 4腐蚀试验： 5润滑油的腐蚀度：
26、,一、洁净分散性的意义油品在生产、运输、储存和使用过程中，会混入灰尘、沙土、铁锈和水分等外来杂质，还会因氧化而产生变质物。外来杂质和变质物 （统称污染物）的多少及其在油品中的存在状态称油品洁净分散性（清净分散性） 。油品的污染物不仅容易阻塞油路和油滤清器，而且会使机件的磨损加剧，缩短其使用寿命。水分的存在会加强油品的腐蚀性，降低油品的安定性和燃料的热值，恶化油品的低温流动性。因此，油品在储存和使用过程中要加强科学管理，防止外来杂质的混入，抑止沉积物的生成，保证发动机洁净地工作。,第八节 油品的洁净分散性,1. 机械杂质：是指不溶于油品的固体杂质，我国现行石油产品标准中规定，机械杂质可用目视检查
27、和测定，目视检查是将油样注入直径40-60毫米的玻璃量筒中，对光观察，看有无悬浮或沉降在筒底的杂质，合格产品应清澈透明。目视检查方法简便易行，在较强的光线照射下，大致可以看到10微米以上大小的固体颗粒。油品中机械杂质的定量测定须按国家标准GB511-88石油产品和添加剂机械杂质测定法进行。测定原理：称取一定量的试样，溶于所用的溶剂中，用已恒重的滤纸过滤，被留在滤纸上的杂质干燥至恒重，称量以重量百分数表示。测出的机械杂质也包括一些不溶于溶剂的有机组分。,2水分：水分是油品的洁净性的质量指标之一，测定水分的方法按GB260-88石油产品水分测定法进行；即在油品中加入无水溶剂(工业溶剂油或直馏汽油8
28、0上以的馏分)，于蒸馏瓶内共同蒸馏，蒸出液冷凝后收集于特制的水分接收器中。至水分全部蒸出后，读取接收管底部水分的毫升数，并以重量百分数表示即为油样的水分含量，当油品的含水量小于0.03时，认为是痕迹。经过充分精制的油品中，一般是不含水分的。油品水分的测定还有定性观察法；卡尔，费休法；水反应试验，水分离指数，爆声试验多种方法。,3不溶物：不溶物根据所用溶剂不同有正庚烷不溶物(或戌烷)，苯不溶物等。这是一项表示油品被杂质污染和氧化程度的指标。以重量百分比来表示。正庚烷不溶物包括炭、锈、砂、尘、磨损的颗粒及氧化生成物等。而苯溶剂除能溶解大多数氧化生成物之外，上述其它物质均不能溶解，所以从这两个指标的
29、差值，就可以估算油中氧化物的含量。即： 氧化物=正庚烷不溶物苯不溶物,4灰分：石油产品在规定条件下完全燃烧后，所残留下来的不燃物，占油品的重量百分数，称为灰分。测定按GB508-85石油产品灰分测定法或GB2433-88添加剂和含添加剂润滑油硫酸盐灰分测定法进行。油品灰分的主要来源是设备腐蚀；酸矸洗涤，白土处理时脱渣不完全；混入的铁锈及其它污杂物。灰分可作为油品洗涤精制是否正常的指标。灰分进入积炭将增加其坚硬性，使磨损增大。对含添加剂的润滑油来说，灰分可以间接地表示金属添加剂的多少。,5碱值：每克润滑油中含有的矸性物质相当于KOH的毫克数，以mgKOH/g表示。碱值是表示润滑油中矸性分散添加剂
30、含量的一个指标。表示其清净性及中和性能。 6低温分散性试验：是评定发动机润滑油中烟粒子和氧化产物等保持悬浮分散状态的能力，采用纸上炭黑色谱法和离心分离法。,(1)纸上炭黑色谱法：在新油中加进一定量的炭黑，将其滴一滴在滤纸上，观察色层的分散状态作定性分析，色层扩散区域越大越好。使用过程中的润滑油不用加炭黑即可试验(斑点试验)，用以判断其分散性的好坏及添加剂的损耗情况。(2)离心分离法：将加有炭黑的新油在高速离心机中沉降分离。最后观测分离前后油品透光率的变化，变化越小，分散性能越好。,7. 浮游性测定法：浮游性测定法是测定内燃机润滑油清净分散性的一种实验室摸拟方法。润滑油在内燃机的活塞环槽、裙部及
31、连杆，气缸壁等高温零件上均处于薄层状态，由于高温及金属的催化作用，薄层的油易氧化生成漆状胶膜。在规定的试验条件下，活塞上胶膜的生成情况可以反映润滑油的清净分散性，生成的胶膜越多，颜色越深，油的清净分散性就越差。8单缸发动机试验：是评定发动机润滑油清净性能的试验方法。,SH/T 0645柴油机油清浮性测定法（热管氧化法）作为评定发动机润滑油清净性的手段之一。热管氧化试验是一种内燃机油高温氧化模拟台架试验设备，专门针对发动机活塞环等部件在工作过程中形成漆膜和积碳的机理而设计的试验方法。主要用于内燃机油高温清净性的实验室评定，考察油品中各类添加剂组分对油品的热氧化安定性、清净分散性等综合性能的影响。
32、,油品的表面现象涉及的内容十分广泛，它包括油品的各个界面（油-气，油-液，油-固）上所发生的物理化学现象。这些现象直接与油品的界面性质和使用性能有密切关系。如蒸发性的大小，油品的乳化，泡沫的产生，分散能力，部分添加剂的作用机理等均受油品界面性质的影响。 一、表面张力和界面张力油品的表面张力与其它液体的表面张力的概念相同，即表示油品表面与本身饱和蒸汽或空气之间产生的张力。而界面张力是指油品与不相溶的另一相的界面上产生的张力，以表示，其单位为牛顿/米（N/m）。同一油品在不同相间的界面张力各不相同。,第九节、油品的表面现象,油品的表面（或界面）张力受温度影响大。通常是随油温升高而降低。如表2-18
33、所示。因此，涉及油品表面（或界面）张力数据时应标明其温度。在t时，用 表示。,表2-18 温度对油品表面张力的影响,从表2-18中的数据可知，不同的油品在同一温度下的表面张力也各不相同，这是由于油品的组成不同所致。许多实验证明，当油品存在某些表面活性物质时，如炼制过程中未除净的天然胶质，环烷酸和使用过程中产生的含氧化合物，皂类或存在于油品中的机械杂质和添加剂等。这些物质最容易富集于油与其它相的界面处（吉布斯定律），从而大为降低其界面张力。所以，油品的界面（油-纯水）张力是检验油中表面活性物质较灵敏的指标。目前国内采用GB/T 654186石油产品油对水界面张力测定法(圆环法)测定油品界面张力。
34、,二、抗乳化性能与破乳化时间1乳状液的形成及危害：油和水混合时，产生趋于稳定的乳状液，这种现象称作乳化。如果仅把油和水注人烧杯中，则油水分成上下两层，在其边界形成油水界而，无论怎样搅拌，静止后就会很快分成两层。但向烧杯中加入少量的表面活性剂(乳化剂)如洗衣粉等，搅拌后，水便形成微小的颗粒，见图2-6分散于油中呈牛奶状，静止后也很难分层，我们称这种溶液为乳化液，这个过程就是乳化过程，乳化液能够形成是因为表面活性剂分子克服了油水相互排斥的状况，降低了表面张力，因此，油品产生乳化的基本条件是水和表面活性剂同时存在于油品中。而且要有形成乳状液的能量。如强烈的搅拌、循环流动等。乳化液的形成，将破坏润滑油
35、润滑时形成的油膜，削弱润滑作用；增加摩擦和磨损，还易产生腐蚀作用，生成沉积物堵塞油路。,油-水乳状液进入摩擦副中，受其负荷温度等的作用可能析出水分，破坏润滑膜，削弱润滑作用，增加摩擦和磨损。乳化还可致使油品的腐蚀性增强，并有可能沉积于循环系统的管路中而影响油的正常流动，恶化其润滑，冷却等作用。,图2-6 油-水乳状液的分类(a) O/W型 (b) W/O型,2、抗乳化性的评定方法 采用GB/T 730587石油和合成液抗乳化性能测定法测定。该方法在测定40时运动粘度为28.890 mm2/s的油品时，试验温度为(541)；测定40 时运动粘度大于90mm2/s的油品时，试验温度为(821)。该
36、方法报告在测定条件下乳化液和水分离的时间。如果静止1h后，还不能完全分开，则报告油或合成液、水和乳化液的体积。大部分润滑油产品规格标准都要求采用GB/T 730587来测定其抗乳化性能。 采用GB/T 802287润滑油抗乳化性能测定法测定。该方法适用于中、高粘度的润滑油，对易受水污染和可能遇到泵送及循环湍流而产生油包水型乳化液的润滑油的抗乳化性能的测定具有指导意义。方法是报告在测定条件下，从油中分离出来的水的体积、乳化液的体积以及油中水的质量分数。,采用破乳化时间测定法。破乳化时间是一个表示油品抗乳化能力的一个条件性指标。抗乳化性能的大小一般以油-水乳状液分层的快慢即破乳化时间或称抗乳化度来
37、表示。若分层愈快，即破乳化时间愈短，则表面该油品的抗乳化性能优良，反之，则说该油品的抗乳化能力差。 破乳化时间的测定方法有：通蒸汽法：按SH/T 025692润滑油破乳化时间测定法规定的条件，向试油通蒸汽10min，使之形成乳状液，然后测定油水完全分层所需要的时间，以min表示。机械搅拌法：按SY 268380汽轮机油破乳化时间测定法规定的条件。将各40mL的汽轮机油和蒸馏水混合搅拌，使之形成乳状液，随后测其达到分离所需的时间，以min表示。,三、抗泡沫性能的评定指标 1泡沫的产生及危害：在常压下，油品中溶解有约占其体积9%的空气。当油品在使用过程中受到振荡，搅拌和减压等作用时，油中的空气就会
38、从油中急速分离，形成泡沫或气泡。泡沫的产生会恶化油品的流动性，甚至因气阻而中断供油。削弱润滑作用，增加油与空气的接触面积，加速油品的氧化变质。泡沫量大时可能导致溢油。因此，抗泡沫性能对发动机油，齿轮油，汽轮机油，冷冻机油，液压油等都是一项重要的质量指标。油品的抗泡沫性能不仅与其界面张力有关，如油品的精制过程及深度，添加剂的种类与数量等将决定泡沫的稳定性。而且受其工作状态（设备类型、温度、压力、搅拌强度等）的影响（泡沫产生的倾向）。,2泡沫性能的评定方法：油品的抗泡性是以油品生成泡沫的倾向及泡沫稳定性的大小来评定。其测定方法按GB/T 125792002润滑油泡沫特性测定法进行。在规定的操作条件
39、下，向装有试样的量筒中通空气（945mL/min）5 min，关闭气源记录下量筒中泡沫的体积，以mL表示。静止10 min后再记下量筒中泡沫的体积。用以分别表示泡沫产生的倾向和泡沫的稳定性。泡沫体积越小，油品的抗泡沫性能越好。,石油产品是多种碳氢化合物及其衍生物的混合物，这些化合物具有电中性或电偶极性的性质。这使得油品是电的不良导体。当它在管道设备和容器中流动时与管(或容器)壁发生摩擦，以及石油产品本身的冲击，都会产生静电，而且不容易逸走，当电荷聚集，将形成很高的电压，当电压高到油品本身所能承受的最大限度时，则油品发生放电，燃烧和爆炸。另一方面由于油品良好的绝缘性，可用于电器设备中作为绝缘和导
40、热介质，以达到电器设备不导电和导出其热量的目的。,第十节、绝缘油的电性能,一、电导率和相对介电系数绝缘体应该是不导电的，但实验表明，绝缘油仍存在微弱的导电性。因而也可视作一种电介质。故有一定的电导率和相对介电系数。绝缘油施加一定的直流电压，其中会有极微弱的电流通过，在施加电压的初瞬间，由于各种极化的发展，油中流过的电流将随时间的延长而减少，经过一段时间后，极化过程结束，其电流趋于稳定值。该稳定电流称为“电导电流”，相应的电阻称为“绝缘电阻”。在电场强度不太高时，绝缘油的电导电流（漏电电流或传导电流）与直流电场强度（E）的关系符合欧姆定律，其比值（=I/E）为绝缘油的电导率。电导率的倒数为绝缘油
41、的电阻率（=-1）。,由此可知，绝缘油的电导率是表示在一定电压下，油在两电极间传导电流的能力。若电导率越大，则传导电流的能力越强，反之，则越弱。电阻率是表示两电极间绝缘油单位体积电阻的大小。绝缘油的电导率会因其中杂质含量和操作温度升高而增大。因而也是一个条件参数，是判断油的纯净程度的灵敏指标之一。平板电容器的电极间充以绝缘油时的电容量（C）与电极间为真空时的电容量（Co）之比为绝缘油的相对介电系数（r=C/Co）。相对介电系数是表征油在交流电场作用下产生极化的一个宏观参数。如果油中极化物质或极化质点增多，其极化程度增强，则r必然增大。,二、电导机理和极化形式1电导机理：绝缘油之所以有微弱的导电
42、能力，主要由离子电导和电泳电导引起。离子电导：由绝缘油中的烃分子和杂质分子离解为离子所产生的电导，称“离子电导”。油品烃分子在高温作用下，因热离解而形成离子（本征离子），产生本征离子电导；外界混入杂质所形成的离子（杂质离子），产生杂质离子电导。上述两种电导统称“离子电导”。其中杂质离子是引起绝缘油离子电导的主要因素。电泳电导：运行的绝缘油中往往存在微量水分，游离碳和某些表面活性剂等杂质，易形成胶体。胶体颗粒（粒径为10-810-4mm）吸附电荷后，形成带电质点。在电场作用下，这些带电质点，作定向运动，构成了电泳电导。 此外，绝缘油在高压电场作用下，可能以各种形式（如阴极发射等）产生初始电子，而
43、这些电子作为载流子，也使绝缘油形成电子电导。还有一种观点认为，在强电场（100MV/m以上）中，因绝缘油自身的碰撞电离所产生的电子，也能形成电子电导。,2极化的基本形式：运行绝缘油在外电场作用下的极化形式可分为： 离子位移极化：具有离子结构的电介质，在外电场作用下，其正负离子沿电场方向产生相对位移，产生了偶极矩，从而发生了极化，见图2-7（a）。此种极化所需要的时间较短，约10-1310-12s，不引起能量损耗。,电子位移极化：在外电场作用下，原子或离子中的价电子将沿电场相反的方向位移，与原子核间产生了偶极矩，发生了极化，见图2-7（b）。该极化所需时间更短，只有10-1510-14 s，无能
44、量损耗。,图2-7 极化的基本形式示意图 (a)离子位移极化 (b)电子位移极化 (c)偶极松弛极化,偶极松弛极化：具有偶极矩的分子或基团，在无电场作用时，他们杂乱排列（热运动所致），偶极矩矢量之和等于零；施加电场后，部分偶极子将沿电场方向定向排列，这使偶极矩的矢量之和不再等于零即产生了极化，见图2-7（c）。此种极化进行的较缓慢，需要大约10-1210-2 s的时间，故称“松弛极化”、极化中将产生较大的能量损耗。 夹层极化：主要发生在不均匀结构（绝缘油与r不同的其它电介质构成宏观不均匀结构，油中含有不同杂质则为微观不均匀结构）的绝缘油中，电场将使其中联系较弱的离子沿电场方向移动，并聚集在交界
45、面上形成了夹层极化。这样的极化过程非常缓慢，有时需要几分钟甚至更长的时间。极化过程伴有能量损失。 上述离子位移极化和电子位移极化因无能量损耗也称“无损极化”。而偶极松弛极化和夹层极化则称“有损极化”。,四、电性能的评定指标 1介质损耗 从电导和极化可知，运行绝缘油在电压作用下有电导引起的损耗和某种极化引起的损耗。在直流电压下，由于没有周期性的极化过程，绝缘油的能量损耗主要是电导损耗，可用电导率表示。在交流电压作用下，除电导损耗外，还有极化损耗。通常将绝缘油在交流电压下引起的电导损耗和极化损耗称为“介质损耗”。若在强电场作用下还可因油中或油面上的气体电离等引起附加损耗。在交流电压作用下，通过绝缘
46、油的电流可分为两部分，一是无能量（电能）损耗的无功电容电流（充放电）IC；二是有能量（电能）损耗的有功电流IR，其合成电流为I，电流向量图2-8所示。由图可知，I与端电压U的相位差并不是90，而是比90小一个角，此角称为绝缘油的“介质损耗角”（为功率因素角的余角）。角的正切（tan）即为介质损耗角正切。,通常情况下，ICIR，角甚小。介质损耗可用下式计算：,图2-8 绝缘油在交流电压作用时的电流向量图和功率三角形,式中 P介质损耗；U外加电压；交流电源角频率；C介质电容量；tan介质损耗角正切。,上述公式中，U、C皆为给定值，则P取决于绝缘油的tan。若上述给定值以K表示，则可改写成：,P=K
47、 tan,绝缘油的介质损耗与其介质损耗角正切成正比关系，故可用tan表示绝缘油的介质损耗。其测定按GB 56541985。tan是评定绝缘油电气性能的重要指标之一。也是判断运行中绝缘油氧化程度和污染情况的间接指标，若油中的极性氧化物和杂质（如水分等）增多，必然导致tan增大，tan增大，油温将进一步升高，加速油的老化，又增大其电导损耗和极化损耗。如此恶性循环，油温将更高，严重者可导致绝缘油和设备的薄弱处被击穿，造成重大事故。此外，tan还与测试温度和试验电压的频率有关。所以，变压油质量标准中规定，工频（50Hz）电压下新油的tan（90）应不大于0.5%；运行油的tan（70）应不大于2%。,
48、四、高压电气特性 1击穿电压和绝缘强度前述r、tan是表示低压电场下绝缘油电气性能的三个宏观参数。当施于绝缘油的电场强度104KV/m时，流过的电流按指数规律随电压增加而急剧增高。若再升高其电压至某一极限值时，则通过油品的电流将猛增（兼有火花发生）。此时绝缘油便失了绝缘能力，变为导体。这一过程称为“击穿”。击穿时的电压称“击穿电压”，对应的电场强度称为“绝缘强度”、“击穿强度”或“电气强度”。均匀电场中的绝缘强度（E，KV/m）是击穿电压（Ub，KV/m）和平板电极间距离（d，m）之比（E=Ub/d）。绝缘强度是绝缘油在高压电场下所具有的重要的电气特性参数。,2击穿机理及影响因素：绝缘油之所以会被击穿，是因其中的某些物质在高电场作用下形成了导电“小桥”造成的。“小桥”击穿原理：绝缘油中的极性物质在电场作用下，将在电极间逐步形成导电“小桥”，从而导致油品的间隙击穿。运行绝缘油中存在的水分，低分子酸、皂化物、金属微粒等，在强电场作用下，皆易形成导电“小桥”，引起油品击穿，使油品的Vb大大下降。气体“小桥”击穿原理：运行绝缘油中存在的气泡，在高压电场作用下会首先电离，电离时产生的电子能量较高，碰撞时使部分油品分子离解成气体，从而形成更多的气泡。如此反复地进行，直至气泡连通两级（形成气体“小桥”），导致绝缘油击穿。,
