最近关于水与润滑油分离测量的研究:为什么要进行水分离性测试，测试结果意味着什么?

水是液体冷却应用的最佳选择之一，因为它的高热容量和热导率。它还与铜兼容，铜是在流体路径中使用的最佳传热材料之一，甚至具有比油更有利的热特性，但水在轴承领域的使用仍然局限于一些罕见的应用[1,2]。此外，润滑回路中存在的水被认为是完全不可取的，它可能是一种危险的油污染物。首先，水的腐蚀会对设备造成昂贵的损坏，并大大缩短设备的使用寿命。采用了几种尽量减少污染的测试方法和创新做法，通过适当的清除和预防来控制水污染。新技术可以通过适当的检测和去除水来延长润滑剂和机器的寿命。

润滑剂中存在的水对油和设备都有许多有害的影响。以下是水污染常见的不良影响:生锈和腐蚀，氢脆，降低润滑特性，保护添加剂[3]的效果下降。当金属长时间暴露在水和氧中，金属就会氧化。当金属生锈或腐蚀时，金属氧化物会从金属表面脱落，并导致系统中的磨粒磨损。在氢脆的过程中，水也是氢的来源，氢脆是指氢在金属中扩散，造成金属表面损伤。被吸收的氢导致金属内部高压积聚，导致起泡和开裂。润滑油粘度随着压力的增加而增加，这对在高负荷条件下运行的滚动轴承等部件来说是一个重要的特性。然而，水的粘度不会随着压力的增加而增加，这就增加了金属表面之间的接触，从而导致疲劳磨损。由于水在热、氧和金属的存在下促进氧化，它可以导致氧化剂和自由基成分的形成。 These radical components can deplete the levels of oxidation inhibitors and diminish the effectiveness of protective additives because of the water’s polar nature [3].
油中的水污染可分为三种形式的水:溶解的，乳化的和游离的。溶解水是润滑油中水分污染的最低水平，其特征是分散在润滑油中的单个水分子。肉眼看不见的润滑油可以含有明显浓度的溶解水，它被分类为任何值大于50- 300ppm(或0.005%-0.03%)[4]。可接受的溶解水水平不会对石油的压缩性或粘度产生很大影响，但它确实会增强石油的化学反应性，因为水分散在石油中，会导致金属的降解和添加剂的消耗。润滑剂中最具破坏性的污染形式可能是当溶解的水不加控制，并在油样中持续增加，直到达到饱和点[5]。在这一点上，任何添加的水将沉淀为浑浊的乳化微滴。当水量超过饱和点并很可能进入润滑流时，润滑剂就被乳化水[6]污染了。不同润滑油的饱和点不同，矿物油的饱和水平为百万分之100，而有些液压油的饱和水平高达百万分之5000。游离水在油样中既不溶解也不乳化，而是保持在一种不同的、独立的水液相中。它可以导致严重的生锈，发动机可能遭受不可挽回的损坏，更换发动机的成本和劳动力将是可观的。 Lubricants are tested and filtered to clean them thoroughly, but moisture will eventually absorb into the engine system. Monitoring for moisture content is of great importance for in-service lube oils, which can be done through appropriate methods and test of moisture analysis.
在涉及水污染和湍流的应用中，润滑油的分离水和抗乳化能力是一项重要的性能特性。ASTM D1401石油和合成流体的水分离性测试方法测量石油或合成流体与水分离的能力。该试验方法为确定受水污染和湍流影响的油的水分离特性提供了指导，可用于新油的规范和在役油的监测。标准的水测试方法可以在不同的设备中进行，其中一种是克勒水可分性测试仪[8]。水的可分离性是通过在控制温度下搅拌等量的水和样品形成乳化液，并观察乳化液分离所需的时间来确定的。水可分性测试仪允许所有功能的充分可见性和精确的测试多达7个样品一次。
一个贯穿水分离性实验的例子是将40毫升油和40毫升水以1,5000转/分的速度混合5分钟。此后每隔5分钟监测一次油水分离，分离完成时停止试验;如果分离不完全，则在30分钟后停止试验。结果记录为:mL油mL水mL乳液(分钟数)[9]。报告的时间是基于产品通过产品可分离性要求进行测试，或当水可分离性测试极限被超过时。通常，水可分离性的测试极限是在54°C下进行30分钟的3毫升乳剂或更少的乳剂，这被认为是合格的结果，在82°C下进行60分钟[10,11]。抗乳化性差可通过两种主要策略解决，添加恢复或移除恢复。通过离子交换去除的修复已经被证明是低风险的，并且在所有其他策略中具有最一致的结果。离子交换降低乳液配方的倾向，减少油水分离时间，并去除有害污染物，如酸，金属和清漆。结果表明，乳化形成趋势下降94%，水分离速度加快20分钟以上。表1列出了实验中所有14个在役油样，并比较了去除离子交换恢复后的初始抗乳化性和抗乳化性。 Treated oils were 85% less prone to the formulation of emulsion and treated oils separated from water 31% faster [9].
润滑油中的水污染是工业应用中最有害的因素之一。如果含水量超过润滑油不能接受的一定水平，可能会缩短润滑油的使用时间，并逐渐损坏机器部件。使用精确可靠的测试技术来确定润滑油和其他产品与水分离的能力不仅是确定新油规格的有价值的工具，而且也是监测在用油的有价值的工具。标准测试方法允许优化预防，以减少停机时间和维修成本，避免不必要的计划外维护。虽然标准的油液分析可能已经足够监测油底盖尺寸相对较小的旋转设备的润滑状况，但附加的测试，如水的分离性，对于建立完整的图像是必不可少的，以节省数百万美元的机器操作的计划外停机时间。

关于作者

Raj Shah博士是纽约科勒仪器公司的董事，他在那里工作了25年。他是IChemE, CMI, STLE, AIC, NLGI, INSTMC，能源研究所和皇家化学学会的同学会选出的研究员，也是ASTM鹰奖获得者，Shah博士最近共同编辑了畅销书，“燃料和润滑油手册”，详情可在以下网站获得
https://www.astm.org/DIGITAL_LIBRARY/MNL/SOURCE_PAGES/MNL37-2ND_foreword.pdf
Shah博士是宾夕法尼亚州立大学的化学工程博士和伦敦特许管理学院的研究员，也是科学理事会的特许科学家，能源研究所的特许石油工程师和英国工程理事会的特许工程师。作为纽约州立大学石溪分校材料科学与化学工程系的兼职教授，Raj发表了400多篇论文，在石油分析领域活跃了30年。更多关于拉杰的信息可以在
//m.gxlakj.com/news/fuel-for-thought/13/koehlerinstrument-company/dr-raj-shah-director-at-koehler-instrumentcompany-conferred-with-multifarious-accolades/53404

Alexandra Przyborowski女士是纽约州立大学石溪大学化学工程专业的学生，目前在纽约长岛的科勒仪器公司实习。

参考文献

“液体冷却的最佳传热流体。”博伊德公司
www.boydcorp.com/resources/temperature-control/best-heat-transfer-fluids.html: ~:文本=水% 20 % 20一个% 20的% 20,使用% 20 % 20你% 20流体% 20的道路。
[2] Harika, Elias，等，“润滑剂的水污染对流体动力润滑的影响:流变学和热建模。”摩擦学学报，美国机械工程师学会数字集合，2013年10月1日，asmedigitalcollection.asme.org/tribology/article-abstract/135/4/041707/377739/Effects-of-Water-Contamination-of-Lubricants-on?redirectedFrom=fulltext。
“水污染对润滑剂的影响。”流体生活，www.fluidlife.com。
油中的水分:三头兽。AMETEK Brookfield网站:www.brookfieldengineering.com/blogs/2015/april/moisture-in-oils-the-three-headed-beast。
“了解水污染的影响。”Noria公司，2012年12月19日，www.noria.com/articles/water-contamination-oil/。
黑色，亚伦。3种常见污染物和能检测出它们的油类分析测试机械润滑，Noria公司，2015年4月17日，www.machinerylubrication.com/Read/30109/oil-analysis-tests。
ASTM D1401-19，石油和合成流体水分离性的标准试验方法，ASTM国际，西康肖霍肯，PA, 2019, www.astm.org
“水可分性测试仪”，克勒仪器公司，koehlerinstrument.com/products/water-separability-tester/。
[9] HOBBS, MAT THEW G.等。《油和水不应该混合》。Stle, Stle, www.stle.com。
ASTM D1401石油和合成流体水可分离性的标准试验方法Ayalytical.com, ayalytical.com/methods/astm-d1401/。
先进解决方案国际有限公司《汽轮油分析报告解读》。在线研讨会,www.stle.org/files/TLTArchives/2015/06_June/Webinars.aspx。