紹介
潜在的な機械の故障が高価で深刻になる前に検出する最も効果的な方法の1つは、潤滑油やエンジンオイルの摩耗金属を測定することです。 多くの場合、これらの要素は、故障したコンポーネントを特定するのにも役立ちます。 摩耗要素に加えて、測定された要素には、添加剤要素、燃料および外部汚染物質からの要素が含まれます。 一部の要素は、複数のソースを持つことができます。
分光学
分光法は、摩耗とその深刻度を検出するために使用される主要な技術です。 すべての元素は独自の原子構造によって特徴付けられるため、エネルギーが加わると、各元素は特定の波長(または色)の光を放出します。 異なる要素のスペクトル線間の違いは、それらを互いに区別するのに役立ちます。 放出される光の強度は、サンプル中に存在する元素の量に比例して変化し、その濃度を決定することができます。
原子吸光分光法(AAS)、誘導結合プラズマ分光法(ICP)、回転ディスク電極分光法(RDE)、蛍光X線分光法(XRF)など、元素にエネルギーを追加するさまざまな方法があります。 それぞれに長所と短所があります。
無花果。 1 誘導結合プラズマ分光法(参考文献2)
ICPは最もよく使用される方法です。 正確で、高い再現性を提供します。 しかし、それには訓練を受けた技術者と大量のクリーンなアルゴンガス、自動化、メンテナンスが必要です。 ハイスループットラボに最適です。 アルゴンガスの流れを高温でイオン化し、少量の希釈したサンプル流体をネブライザーを介してプラズマに注入し、スペクトル発光を記録、測定、分析します。 しかし、5〜7ミクロンを超える粒子は、質量効果によりプラズマ内で完全に気化されないため、この方法では十分に検出されず、摩耗度が高い場合には摩耗元素の濃度が過小評価される可能性があります。 このようなサンプルには、追加のプロセス(酸分解など)が必要になる場合があります。
試験装置の種類やサンプル調製の種類によっては、得られる結果がかなり異なる場合があることに注意する必要があります。 トレンド分析の結果を比較したりプロットしたりする場合、理想的には、同じラボ、同じ装置、同じ方法からのデータを比較する必要があります。 また、メソッドの精度と検出限界も考慮する必要があります。 低い値(5ppm未満)は注意して解釈する必要があります。
分光法のさまざまなASTM規格は、さまざまな元素セットと元素数をカバーしています。 LUKOIL Marineは、ASTM D5185-18に準拠した元素分析を実施しています
分光化学元素のAからZ
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検出された要素 |
考えられる情報源 |
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要素 |
潤滑剤 |
汚染菌 |
エンジン |
ハイドシステム |
余人 |
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アルミニウム(Al) |
グリース増粘剤 |
Cat-Fines(キャットファイン)、 汚れとほこり |
ピストン、ベアリング、 ブッシング、シム ヘッドブロック、 シリンダーブロック、 |
ポンプ/モーターハウジング、 シリンダーグランド
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エアコンプピストン、ブロワー、ローター、スラストベアリング、ターボチャージャーベアリング、インペラ、 クラッチ、クーラー |
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アンチモン(Sb) |
グリース添加剤 |
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ベアリング(オーバーレイ) |
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バリウム(Ba) |
添加物 グリース増粘剤 |
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ホウ素 (B) |
限定EP添加剤、 脂肪 |
水抑制剤、クーラント(ホウ酸塩) |
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カドミウム(Cd) |
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軸受 |
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メッキの |
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カルシウム(Ca) |
洗剤添加剤、 グリース増粘剤 |
「硬水」、 垢 |
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空気中の汚染物質 |
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塩素(Cl) |
AW & EP添加剤 |
海水 |
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海水 |
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クロム(Cr) |
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冷却剤からのクロメート腐食防止剤 |
シリンダーライナー、 リング、クランクシャフト いくつかのローラーベアリング、 排気バルブ |
ベアリングケージ、 シャフト |
ベアリング、バルブスプール、 一部のめっき材料 |
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コバルト(Co) |
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いくつかのローラーベアリング |
いくつかのベアリング |
タービン部品 |
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銅(Cu) |
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焼き付き防止コンパウンド |
ベアリング、ブッシング(リストピン)、 オイルクーラー、ラジエーター、カムシャフト、クラッチ、 バルブガイド、 |
ポンプピストンとスラストプレート、 クーラー シリンダーグランド |
熱交換器、 ベアリング、ブッシング、スラストワッシャー、真鍮(Znとの組み合わせ)、ブロンズ(錫との組み合わせ)、ディスク、ウェアプレート、シーラント&ガスケット |
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インジウム(In) |
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ベアリングオーバーレイ |
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半田 |
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鉄(Fe) |
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錆 |
シリンダー、ブロック、ギア、クランクシャフト、リング、カムシャフト、カム、バルブトレインベアリング、アンプ、 |
ポンプ/モーターハウジング、ベーン、ギア、ピストン、ロッド、バルブ |
ギア、シャフト、ハウジング、ファスナー、クランクシャフト、 シャフト、ロッド、リング、ベアリング スラストワッシャー、 |
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鉛(Pb) |
添加物 |
ペンキ |
ベアリング、ブッシング、オーバーレイ、 |
シール |
はんだ、焼き付き防止、ガソリン/ガソリン添加剤 |
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マグネシウム(mg) |
洗剤添加剤 |
海水 |
コンポーネントハウジング、一部のAl合金部品 |
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アルミ合金部品 |
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マンガン(Mn) |
添加物 |
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バルブ、ブロワー、排気および吸気バルブ
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合金部品(無鉛) ガソリン/ガソリン添加剤 |
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モリブデン(Mo) |
AW添加剤、 摩擦調整剤 |
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ピストンリングオーバーレイ、ライナー |
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キャビテーション防止剤 |
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ニッケル(Ni) |
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残存燃料に持ち越された原油成分 |
ベアリングメタル、バルブステム/ガイド、 ピストンのリングインサート、ターボチャージャーブレード、 |
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ステンレス鋼部品、 高強度鋼、ギア |
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リン(P) |
AW & EP添加剤 |
冷媒 |
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pH バッファー |
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カリウム(K) |
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冷媒 |
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pH バッファー |
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シリコン(Si) |
消泡添加剤 |
触媒微粒子、砂、浮遊粉塵、凍結防止剤 |
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シール |
トランスミッションディスクライニング |
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シルバー(Ag) |
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一部のエンジンベアリング(EMDエンジンなど) |
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ベアリング(軸受)ケージ、はんだ |
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ナトリウム(Na) |
添加 物 グリース増粘剤 |
海水 クーラント、ダート、原油成分が残留燃料に持ち越される |
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凍結防止剤、燃料中の海水汚染 |
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硫黄(S) |
AW & EP添加剤 |
燃料に持ち越された原油成分 |
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錫(Sn) |
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ピストンオーバーレイ、リング ベアリングオーバーレイ、 ブッシングの手首とピン、 |
シール |
はんだ ベアリングオーバーレイ、ブロンズ&ホワイトメタル合金部品
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チタン(Ti) |
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ペンキ |
スプリングス |
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(ガス)タービン部品、 |
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バナジウム(V) |
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残存燃料に持ち越された原油成分 |
タービンインペラブレード、バルブ、
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タービン部品、 表面コーティング |
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亜鉛(Zn) |
AW添加剤、Corr。 & Oxid. 阻害 剤 |
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真鍮合金の成分 |
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亜鉛メッキ金属とメッキ、 真鍮合金の成分 |
微粒子定量子(PQ)
PQインデックスは、オイル中の強磁性金属の総含有量の測定値です。 Particle Quantifierは、潤滑剤サンプルを磁場にさらし、鉄金属の存在により磁場に歪みが生じます。 PQ指数が高い場合、サンプル中の強磁性金属含有量が高く、異常な(研磨剤/接着剤)摩耗が発生している可能性があります。
図2. 微粒子定量子(参考文献3)
一般に、摩耗や接着などの攻撃的なトライボロジー条件下での摩耗は、広範囲のサイズで摩耗破片を生成する傾向があります。 その結果、通常5〜7μm未満の粒子からのみデータを取得する分光法は、PQ値が上昇している間、時間の経過とともに横ばいになる傾向があるか、または減少する傾向があります。
したがって、PQは分光法の優れた補助材料です。 PQとFeの傾向(分光法で測定)により、発生している摩耗の種類と深刻度をより適切に解釈できます。 LUKOILは、分光法が実施されるほとんどのサンプルでPQテストを実施しています。
この記事の初版は、SEP 2021, Vol. XVの;発行。 X. 海洋エンジニアのレビュー
参照：
- 中古エンジンオイル分析-ユーザー解釈ガイド、CIMAC No. 30/2011
- A Guide to Spectroscopy for used Oil Analysis, Amtek Spectro Scientific, 2016年6月
- Parker Kittiwake Analexパンフレット
- Oil Analysis User Guide, Agat Labs Ltd.
著者について:
Sanjiv Wazir は、LUKOIL Marine Lubricants のテクニカルアドバイザーです。 彼はIIT-Bombayの機械エンジニアです。 彼は海洋技術者であり、海洋技術者協会のメンバーです。 彼は、米国のSociety of Tribologists & Lubrication Engineers(STLE)の認定潤滑スペシャリストであり、インドトライボロジー学会の会員です。 彼は過去にMERの船舶用潤滑油の開発に貢献し、それ以前には「Lube Matters」のオイル汚染問題に貢献しました。
彼は sanjiv@lukoil.com で連絡を取ることができます
