Щелочное число

Щелочное число: Правильное масло требует
правильного применения
© The Lubrizol Corporation 2007, all rights reserved
Конвергенция движущих сил рынка
• Введение новых более жестких законодательных
требований по вредным выбросам повлечет за собой
введение новых требований к моторным маслам
• От моторных масел потребуются эксплуатационные
свойства для обеспечения:
– Долговечности
и
– Экономии топлива
и
– Контроля над вредными выбросами
• Конвергенция этих движущих сил влечет за собой
повышение требований к эксплуатационным свойствам
моторного масла
2
© The Lubrizol Corporation 2007, all rights reserved
Особый акцент - на долговечность
Щелочное число является ключевой составляющей
сбалансированного подхода к формулированию
смазочных материалов
Спецификации промышленных ассоциаций
– JASO DH-1 – заменила CD+, ограничение щелочного
числа до 10 – особое внимание контролю отложений
на поршне
Спецификации производителей техники
– Cummins 20078 – ограничение щелочного числа до 10
– акцент на нейтрализацию газов системы
рециркуляции (EGR)
– VW – минимальные значения щелочного числа в
испытании на окисление масел легковых автомобилей
– Mercedes-Benz - Минимальные значения щелочного
числа в спецификациях
Щелочное число отработанного масла
• Пороги пригодности – от производителей оборудования
• Спецификации – Scania
3
© The Lubrizol Corporation 2007, all rights reserved
Коррозия EGR
клапана
Что такое кислотное число и щелочное число
?
Количество щелочи (кислотное число)/кислоты (щелочное число),
выраженное в мг KOH/г образца, необходимое для титрования
образца, растворенного в определенном растворителе до
определенной конечной концентрации.
Что является источниками кислот в тяжелых дизельных двигателях ?
• Серная кислота выделяется преимущественно из топлива.
• Азотная кислота образуется при взаимодействии NOx с H2O в
процессе сгорания.
• Органические кислоты образуются при окислении топливных
продуктов в результате их частичного сгорания.
Органические кислоты образуются при окислении смазочного материала
и при гидролизе топливных компонентов, как в случае с транспортом на
био-дизельном топливе.
Что является потенциальными источниками щелочи для нейтрализации
кислот?
• Прежде всего, оксиды щелочных металлов и гидроксиды в моющих присадках,
содержащихся в смазочных материалах.
• Дополнительные источники щелочи содержатся в дисперсантах и аминных
антиоксидантах.
4
© The Lubrizol Corporation 2007, all rights reserved
Как мы измеряем кислотное число?
• ASTM D664 Кислотное число – широко используется для оценки
ухудшения качества масла в рабочих условиях и при испытании
на двигателе.
•
“Этот метод испытания состоит из процедур для определения
кислотных составляющих смазочных материалов в смесях толуола и
пропандиола”.
Как мы измеряем щелочное число – метод D2896?
• ASTM D2896 Величина щелочности – широко используется для
оценки только что произведенных масел.
•
Этот метод испытания включает определение щелочных составляющих
смазочных материалов титрованием хлорной и уксусной кислотами.
Как мы измеряем щелочное число – метод D4739?
• ASTM D4739 щелочное число – широко используется для оценки
ухудшения качества масла в рабочих условиях.
•
5
Этот метод испытания включает определение щелочных составляющих
смазочных материалов титрованием соляной кислотой в смеси
изопропанола, толуола, хлороформа и воды.
© The Lubrizol Corporation 2007, all rights reserved
Добавление кислот к опытному образцу
смазочного материала CJ-4
• Во время эксперимента с титрованием образца
смазочного материала были по отдельности
добавлены серная, азотная и уксусная кислоты (как
представитель класса органических кислот).
• В разные емкости с образцами было добавлено
достаточное количество кислоты для уменьшения
щелочного числа по методу D4739 на 25, 50, 75 и
100% соответственно.
• Щелочное число полученных в результате
эксперимента смесей было измерено при помощи
методов ASTM D2896 и ASTM D4739
6
© The Lubrizol Corporation 2007, all rights reserved
Щелочное число D2896 мг KOH/г
График снижения щелочного числа по ASTM D2896 для
масла-прототипа CJ-4 с использованием разных кислот
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
Новое
масло
снижение
на 25%
снижение
на 50%
Обработаный серной к-той
Обработанный уксусной к-той
7
снижение
на 75%
снижение
на 100%
Обработанный азотной к-той
Обратите внимание, что метод ASTM D2896 показывает только реакцию на добавление
серной кислоты
© The Lubrizol Corporation 2007, all rights reserved
Щелочное число D4739 мг KOH/г
График снижения щелочного числа по ASTM D4739 для
масла-прототипа CJ-4 с использованием разных кислот
8
7
6
5
4
3
2
1
0
Новое
масло
снижение
на 25%
снижение
на 50%
снижение
на 75%
снижение
на 100%
Обработанный серной кислотой
Обработанный азотной кислотой
Обработанный уксусной кислотой
8
Обратите внимание, что метод ASTM D4739 показывает только реакцию на
добавление азотной и серной кислот
© The Lubrizol Corporation 2007, all rights reserved
Полевые испытания – автомобили
соответствующие требованиям Евро-III,
смазочный материал качества API CH-4,
топливо с содержанием серы 350 ppm
© The Lubrizol Corporation 2007, all rights reserved
Автобусы Евро III…. Масло API CH-4, MB228.3, Щ.Ч.= 10.2
D2896
- Щел.Ч.
D664 TAN
- Кисл.Ч.
D2896
TBN или
or D664
12.0
10.0
8.0
6.0
4.0
2.0
0.0
0
5000
10000
15000
20000
25000
Kilometers
километры
D2896 -1
10
© The Lubrizol Corporation 2007, all rights reserved
D2896 -2
D2896 -3
D664 - 1
Пробег при начале испытаний < 50,000 км
D664 -2
D664 -3
Автобусы Евро III…. Масло API CH-4, MB228.3, Щ.Ч.= 10.2
D4739
- Щел.Ч.
D664 TAN
- Кисл.Ч.
D4739
TBN или
or D664
12.0
10.0
8.0
6.0
4.0
2.0
0.0
0
5000
10000
15000
20000
25000
Kilometers
километры
D4739 -1
11
© The Lubrizol Corporation 2007, all rights reserved
D4739-2
D4739 -3
D664 - 1
Пробег при начале испытаний < 50,000 км
D664 -2
D664 -3
Автобусы Евро III…. Масло API CH-4, MB228.3, Щ.Ч.= 10.2
12.0
или
D2896
D2896
or D4739
D4739- Щел.Ч.
TBN
11.0
10.0
9.0
8.0
7.0
6.0
5.0
0
5000
10000
15000
20000
25000
Kilometers
километры
D2896 -1
12
D2896 -2
© The Lubrizol Corporation 2007, all rights reserved
D2896 -3
D4739 - 1
Пробег при начале испытаний < 50,000 км
D4739 -2
D4739 -3
Почему надо беспокоиться о щелочном числе?
• Несмотря на то, что на сегодня в дизтопливе
снизилось содержание серы, все еще важное
внимание нужно уделять щелочному числу
– Щел.Ч. важно не только для того, чтобы нейтрализовать кислоты,
появляющиеся в топливе, но и для того, чтобы противостоять
окислению. Моющие присадки имеют другое назначение, например:
обеспечение чистоты поршней.
– Тревога в связи с альтернативными видами топлива.
– Очень наглядно для конечного потребителя.
– Беспокойство по поводу нанесения ущерба имиджу Бренда.
• Регулирование значения щелочного числа требует
внимательного рассмотрения
13
© The Lubrizol Corporation 2007, all rights reserved
СМАЗОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ И РАЗБАВЛЕНИЕ ТОПЛИВОМ
TAN Inc*10 / KV Inc.
Возрастание К.Ч. и КВ-100
• Диапазон качества топлив в
последующие 5 лет будет
широким, т.к. остаются в силе
потребности рынка Китая и
Индии.
• Производство био-дизельного
топлива возрастет на 7,5 млн. MT
до 2011.
• Качество топлива повлияет на
качество смазочных материалов.
14
Био-дизель
Топливо ULSD
B5 из емкости
ULSD смазочного
/ BIODIESELмасла
LUBRICANT
Окисление
при применении
ULSD и био-дизельного
OXIDATION топлива
100
ULSD
80
разбавление
топливом
Biodiesel
60
40
20
0
Кисл.
TAN Ч.
Кин.Вязк.
при 100°С
KV 100
© The Lubrizol Corporation 2007, all rights reserved
Концентрирование биодизеля из-за низкой
летучести в цилиндре и
поддоне картера
(равна B30 или выше)
ВЫВОДЫ 1
• Существует несколько источников появления кислот, могущих
повлиять на работу смазочного материала. Их относительная
концентрация зависит от сочетания таких факторов, как
топливо, рабочий цикл, температура, соответствие по вредным
выбросам, состав масла.
• Измерить количество этих кислот можно с помощью
отработанной технологии, включая методы ASTM D2896 и ASTM
D4739. Последний, на основе лабораторных данных, фиксирует
понижение щелочного числа в присутствии почти всех кислот,
которые можно обнаружить в зоне сгорания.
• Ни один из методов не фиксирует понижение щелочного числа с
учетом присутствия всех источников появления кислот, которые
могут повлиять на смазочный материал.
15
© The Lubrizol Corporation 2007, all rights reserved
ВЫВОДЫ 2
• По всему миру ширится тенденция к добавлению био-дизельной
составляющей в дизтопливо.
• При этом существующие ныне методы ASTM D2896 и ASTM
D4739 не фиксируют понижение щелочного числа вследствие
наличия органических кислот или продуктов гидролиза таких
составляющих.
• С помощью правильно подобранного состава смазочного
материала можно добиться нужных рабочих характеристик с
учетом всех требований к регулированию содержания кислот,
сажи/вязкости, износа, окисления, стойкости к деструкции,
совместимости с материалами и совместимости с системами
последующей очистки выхлопных газов.
16
© The Lubrizol Corporation 2007, all rights reserved