【سؤال يومي】 إدارة مراقبة زيت التشحيم (سؤال مفتوح)
Thread Content
ما هي مؤشرات التحليل الفيزيائي والكيميائي لزيوت التشحيم في المؤسسات، وما هي معايير الجودة؟ معايير التوضيح المستندة إليها؟ هل هناك معايير خاصة بالشركة؟ المشاركة +3 ثروة (لا يقل عن 20 كلمة)، المحتوى المفصل +5 ثروة، المحتوى الخاص +10 ثروة
المؤشرات التي تقوم شركتنا بمراقبتها هي اللزوجة، والرطوبة، والشوائب الميكانيكية، ونقطة الاشتعال، وقيمة الحموضة. المعيار المقبول هو المعيار الوطني للزيت الجديد، ولا توجد معايير خاصة بالشركات (يرجى تقديم معيار خاص بأي شركة؛ فإذا وُجد، سيتم إضافة 5 نقاط ثروة).
الزيوت المخففة هي منتجات تتطلب تقنيات متقدمة، وهي عبارة عن خليط من الهيدروكربونات المعقدة، أما أداؤها الفعلي فهو نتيجة لتفاعلات فيزيائية أو كيميائية معقدة. تشمل الخصائص الأساسية لزيوت التشحيم الخصائص الفيزيائية والكيميائية العامة، والخصائص الفيزيائية والكيميائية الخاصة، بالإضافة إلى اختبارات المحاكاة على الأجهزة المخصصة. ١. الخصائص الفيزيائية والكيميائية العامة: لكل نوع من أنواع المواد التشحيمية خصائص فيزيائية وكيميائية عامة مشتركة، وذلك للدلالة على الجودة الداخلية لهذا المنتج. بالنسبة لزيوت التشحيم، فإن الخصائص الفيزيائية والكيميائية العامة هي كالتالي:
(١) المظهر (اللون)
لون الزيت غالبًا ما يعكس درجة تكريره واستقراره. بالنسبة للزيوت الأساسية، كلما كان مستوى التكرير أعلى، كان إزالة أكاسيد وكبريتيدات الهيدروكربونات أفضل، وبالتالي يصبح لون الزيت أفتح. لكن، حتى مع تطبيق نفس ظروف المعالجة، قد يختلف لون وشفافية الزيت الأساسي المُنتج من مصادر النفط والفئات المختلفة. بالنسبة لزيوت التشحيم الجديدة، فإن استخدام المواد المضافة جعل من اللون مؤشرًا لمستوى تكرير الزيت الأساسي، وبالتالي فقد هذا اللون معناه الأصلي. (٢) الكثافة: الكثافة هي أبسط وأكثر مؤشرات الخصائص الفيزيائية شيوعًا لزيوت التشحيم. تزداد كثافة زيوت التشحيم مع زيادة كميات الكربون والأكسجين والكبريت في تركيبها؛ وبالتالي، عند نفس اللزوجة أو نفس الوزن الجزيئي النسبي، فإن زيوت التشحيم التي تحتوي على نسبة عالية من الهيدروكربونات العطرية والراتنجات والقار تكون كثافتها هي الأعلى، وتليها تلك التي تحتوي على نسبة عالية من الحلقان النفطية، بينما تكون كثافتها أقل في الزيوت التي تحتوي على نسبة عالية من الألكانات. (٣) اللزوجة: تعكس اللزوجة قوة الاحتكاك الداخلي في الزيت، وهي مؤشر على خصائص الزيت من حيث القابلية للتدفق. بدون إضافة أي مواد مضافة وظيفية، كلما زادت اللزوجة، زادت قوة غشاء الزيت وساءت قابليته للتدفق. (٤) مؤشر اللزوجة: يُعبر مؤشر اللزوجة عن مدى تغير لزوجة الزيت مع تغير درجة الحرارة. كلما كان مؤشر اللزوجة أعلى، كان ذلك يدل على أن لزوجة الزيت تتأثر بدرجة الحرارة بشكل أقل، وبالتالي فإن خصائص اللزوجة مع درجة الحرارة تكون أفضل، والعكس صحيح. (٥) نقطة الاشتعال: نقطة الاشتعال هي مؤشر يدل على قابلية الزيت للتبخر. كلما كانت نوعية الزيت أخف، زادت قابليته للتبخر، وبالتالي يكون نقطة الاشتعال الخاصة به أقل. على العكس، كلما كان تقطير الزيت أثقل، قلت قابليته للتبخر، وارتفعت نقطة الاشتعال لديه. في الوقت نفسه، يُعد نقطة الاشتعال مؤشرًا على خطر اشتعال المنتجات النفطية. يتم تصنيف درجة خطورة المواد النفطية وفقًا لنقطة الاشتعال؛ فالمواد التي تكون نقطة اشتعالها أقل من 45 درجة مئوية تعتبر قابلة للاشتعال، بينما تلك التي تكون نقطة اشتعالها أعلى من 45 درجة مئوية تعتبر قابلة للاحتراق. ويُحظر تمامًا تسخين المواد النفطية إلى درجة اشتعالها أثناء عمليات تخزينها ونقلها. عندما تكون اللزوجة متساوية، كلما كان نقطة الاشتعال أعلى كان ذلك أفضل. لذلك، يجب على المستخدمين اختيار زيت التشحيم بناءً على درجة الحرارة المستخدمة وظروف عمل زيت التشحيم. يُعتقد عمومًا أنه يمكن استخدام المادة بأمان إذا كان نقطة الاشتعال أعلى من درجة الحرارة المستخدمة بمقدار 20 إلى 30 درجة مئوية. (٦) نقطة التجمد ونقطة التدفق: نقطة التجمد هي أعلى درجة حرارة يتوقف عندها تدفق الزيت تحت ظروف تبريد محددة. هناك فرق كبير بين تجمد المواد النفطية وتجمد المركبات النقية. لا يوجد درجة حرارة تجمد محددة للزيوت، فما يسمى بـ "التجمد" هو في الواقع فقدان الزيت لخاصية السيولة ككل، وليس بالضرورة أن تتحول جميع مكوناته إلى حالة صلبة. نقطة تجمد زيت التشحيم هي مؤشر جودة مهم يدل على قابلية تدفق زيت التشحيم في درجات الحرارة المنخفضة. له أهمية كبيرة في الإنتاج والنقل والاستخدام. لا يمكن استخدام زيوت التشحيم ذات نقطة تجمد مرتفعة في درجات الحرارة المنخفضة. على العكس، في المناطق ذات درجات الحرارة المرتفعة، لا حاجة لاستخدام زيوت تشحيم ذات نقطة تجمد منخفضة. لأن كلما كان نقطة التجمد لزيت التشحيم أقل، ارتفعت تكلفة إنتاجه، مما يؤدي إلى هدر غير ضروري. بشكل عام، يجب أن يكون نقطة التجمد لزيت التشحيم أقل بـ 5 إلى 7 درجات مئوية من أدنى درجة حرارة في بيئة الاستخدام. لكن من الضروري ذكر أنه عند اختيار زيت التشحيم ذو درجة الحرارة المنخفضة، يجب أخذ نقطة التكثف للزيت، ولزوجته في درجات الحرارة المنخفضة، بالإضافة إلى خصائصه مع درجة الحرارة، في الاعتبار بشكل كامل. لأن الزيوت ذات نقطة تكثف منخفضة، فإن لزوجتها في درجات الحرارة المنخفضة وخصائصها المتعلقة باللزوجة مع درجة الحرارة قد لا تتوافق أيضًا مع المتطلبات. كل من نقطة التكثف ونقطة الانسياب هما مؤشران على قدرة الزيوت على الانسياب في درجات الحرارة المنخفضة، ولا يوجد فرق جوهري بينهما، فقط طريقة القياس تختلف قليلاً. نقطة التجمد ونقطة التدفق لنفس الزيت ليستا متساويتين تمامًا؛ عمومًا، تكون نقطة التدفق أعلى بنحو 2 إلى 3 درجات مئوية من نقطة التجمد، لكن هناك استثناءات. (٧) قيمة الحموضة، وقيمة القلوية، وقيمة التعادل: تُعبر قيمة الحموضة عن كمية المواد الحمضية الموجودة في زيت التشحيم، ووحدة قياسها هي ملغ/كوه/غرام. يوجد نوعان من القيم الحمضية: القيم الحمضية القوية والقيم الحمضية الضعيفة، وعند جمعهما معًا نحصل على القيمة الحمضية الكلية (وتُختصر إلى TAN). ما نسميه عادةً “القيمة الحمضية”، هو في الواقع “القيمة الحمضية الكلية (TAN)”. القيمة القلوية هي مؤشر يدل على نسبة المواد القلوية في زيت التشحيم، ووحدتها: ملغ/كوه/جرام. ينقسم مؤشر القلوية أيضًا إلى قلوية قوية وقلوية ضعيفة، ويمثل مجموعهما المؤشر الكلي للقلوية (المختصر TBN). ما نسميه عادةً “القيمة القلوية” هو في الواقع “القيمة القلوية الكلية (TBN)”. في الواقع، يشمل قيمة التعادل القيمة الكلية للأحماض والقيمة الكلية للقواعد. لكن، ما لم يُذكر خلاف ذلك، فإن ما يُقصد بـ “القيمة المحايدة” في العادة هو في الواقع “القيمة الكلية للأحماض”， ووحدة قياسها أيضًا هي: mgKOH/g. (٨) الرطوبة: تعني الرطوبة نسبة الماء الموجود في زيت التشحيم، وعادةً ما تُقاس بالنسبة المئوية للوزن. يؤدي وجود الماء في زيت التشحيم إلى تدمير الطبقة الزيتية التي يشكلها الزيت، مما يقلل من فعالية التشحيم. كما أنه يسرع من عملية تآكل المعادن بواسطة الأحماض العضوية، مما يؤدي إلى تآكل الأجهزة، ويجعل الزيت عرضة لتكوين رواسب. باختصار، كلما قلت كمية الماء في زيت التشحيم، كان ذلك أفضل. (٩) الشوائب الميكانيكية: تُعني الشوائب الميكانيكية الترسبات أو المواد المعلقة على شكل هلامية الموجودة في زيت التشحيم، والتي لا تذوب في مذيبات مثل البنزين والإيثانول والبنزين. معظم هذه الشوائب عبارة عن رمل وحصى وقطع من الحديد، بالإضافة إلى بعض أملاح المعادن العضوية التي يصعب حلها في المذيبات، والتي تأتي نتيجة استخدام بعض المواد المضافة. عادةً، يتم الحفاظ على الشوائب الميكانيكية في زيوت التشحيم الأساسية أقل من 0.005% (ويُعتبر وجود شوائب أقل من 0.005% غير موجود). (10) الرماد ورماد كبريتات الكالسيوم: الرماد هو المواد غير القابلة للاحتراق التي تبقى بعد عملية الحرق في ظروف محددة. يُعتقد عمومًا أن تركيب الرماد يتكون من بعض العناصر المعدنية وأملاحها. للرماد مفهوم مختلف لدى أنواع الزيوت المختلفة؛ فبالنسبة للزيوت الأساسية أو تلك التي لا تحتوي على إضافات، يمكن استخدام الرماد لتحديد مستوى تكرير الزيت. بالنسبة للزيوت التي تحتوي على إضافات من أملاح المعادن (الزيوت الجديدة)، يصبح الرماد وسيلة للتحكم في كمية الإضافات المضافة. يتم استخدام رماد كبريتات الكالسيوم بدلاً من الرماد في الخارج. الطريقة هي: إضافة كمية صغيرة من حمض الكبريتيك المركز قبل حرق عينة الزيت وتحويلها إلى رماد، بحيث يتحول عناصر المعادن الموجودة في المضاف إلى كبريتات. (11) الكربون المتبقي: هو البقايا السوداء اللون التي تتكون من الزيت تحت ظروف تجريبية محددة، نتيجة للتسخين والتبخر والاحتراق. الكربون المتبقي هو مؤشر جودة مهم لزيوت التشحيم الأساسية، وهو بند محدد لتقييم خصائص زيت التشحيم ومدى تكريره. في الزيت الأساسي للمواد التشحيمية، يعتمد كمية الكربون المتبقي ليس فقط على التركيب الكيميائي للزيت، بل أيضًا على مستوى تنقية الزيت. أما المواد الرئيسية التي تؤدي إلى تكوّن الكربون المتبقي في الزيت، فهي: المواد اللاصقة الموجودة في الزيت، والقطران، بالإضافة إلى الهيدروكربونات الأروماتية متعددة الحلقات. تتحلل هذه المواد وتتكثف تحت ظروف نقص الأكسجين بفعل الحرارة الشديدة، مما يؤدي إلى تكوين فحم متبقي. كلما زادت درجة تنقية الزيوت، قلت قيمة الكربون المتبقي فيها. بشكل عام، كلما كانت قيمة الكربون المتبقي في الزيت الأساسي الخالي أقل، كان ذلك أفضل. حالياً، تحتوي العديد من الزيوت على إضافات من المعادن والكبريت والفوسفور والنيتروجين، وتتميز قيم الكربون المتبقي فيها بارتفاعها؛ ولذلك فإن قياس الكربون المتبقي في الزيوت المحتوية على إضافات قد فقد معناه الأصلي. تعد الشوائب الميكانيكية والرطوبة والرماد والكربون المتبقي من المؤشرات التي تعكس نقاء الزيت، كما أنها تدل على مستوى تنقية الزيت الأساسي المستخدم في التشحيم. ٢. الخصائص الفيزيائية والكيميائية الخاصة
بالإضافة إلى الخصائص الفيزيائية والكيميائية العامة المذكورة أعلاه، يجب أن يتمتع كل نوع من زيوت التشحيم بخصائص فيزيائية وكيميائية خاصة تميز خصائص استخدامه. كلما كانت متطلبات الجودة أعلى، أو كانت الزيوت ذات استخدامات محددة، كانت خصائصها الفيزيائية والكيميائية الخاصة أكثر بروزًا. فيما يلي عرض موجز لطرق الاختبار التي تعكس هذه الخصائص الفيزيائية والكيميائية الخاصة:
(١) استقرار التأكسد
يُعبر استقرار التأكسد عن قدرة زيوت التشحيم على مقاومة التقادم، وتُعتبر هذه المواصفة ضرورية في بعض زيوت التشحيم الصناعية ذات العمر الطويل، ولذلك تُعتبر خاصية مهمة لهذه الأنواع من الزيوت. هناك العديد من الطرق لقياس استقرار الزيوت أمام عملية الأكسدة، وفي الأساس، يتم وضع كمية معينة من الزيت في بيئة تحتوي على الهواء (أو الأكسجين) ومحفزات معدنية، ثم يتم تعريض الزيت للأكسدة لفترة زمنية معينة عند درجة حرارة معينة. بعد ذلك، يتم قياس قيمة الحموضة في الزيت، وتغيرات اللزوجة، بالإضافة إلى تشكيل أي رواسب. تختلف ميول التأكسد الذاتي لجميع زيوت التشحيم حسب تركيبها الكيميائي والظروف الخارجية المحيطة بها. مع مرور الوقت أثناء الاستخدام، يحدث عملية أكسدة، مما يؤدي تدريجيًا إلى تكوين بعض المركبات مثل الألدهيدات والكيتونات والأحماض بالإضافة إلى المواد اللاصقة والقطرانية. أما استقرار الزيت أمام الأكسدة فهو الخاصية التي تمنع تكوّن هذه المواد التي قد تؤثر سلبًا على استخدام الزيت. (٢) الاستقرار الحراري: يُشير الاستقرار الحراري إلى قدرة الزيت على تحمل درجات الحرارة العالية، أي قدرة زيت التشحيم على مقاومة التحلل الحراري، وهو ما يُعرف بدرجة التحلل الحراري. يُطلب استقرار حراري في بعض زيوت التشحيم الهيدروليكية المقاومة للتآكل عالية الجودة، وزيوت الضواغط، وغيرها. تعتمد الاستقرار الحراري للزيوت بشكل أساسي على تركيب الزيت الأساسي، وغالبًا ما يكون للعديد من الإضافات التي لها درجات تحلل منخفضة تأثير سلبي على استقرار الزيت ； كما أن مضادات الأكسدة لا تستطيع تحسين الاستقرار الحراري للزيوت بشكل ملحوظ. (٣) الخصائص الزيتية وخصائص مقاومة الضغط العالي: الخصائص الزيتية تعني قدرة المواد القطبية الموجودة في الزيت على تكوين طبقة امتصاص فيزيائية كيميائية صلبة على سطح المعدن في نقاط الاحتكاك، مما يساعد في تحمل الأحمال العالية ومقاومة التآكل الناتج عن الاحتكاك. أما خصائص مقاومة الضغط العالي، فهي تعني أن المواد القطبية في الزيت تتفاعل كيميائيًا مع سطح المعدن تحت تأثير درجات الحرارة العالية والأحمال الكبيرة، مما يؤدي إلى تكوين طبقة رخوة ذات نقطة انصهار منخفضة (أو قابلة للتشكيل)، وهذه الطبقة تساعد في تحمل الصدمات والأحمال العالية ودرجات الحرارة العالية. (٤) التآكل والصدأ: يؤدي أكسدة الزيوت أو تأثير المواد المضافة إلى تآكل الفولاذ والمعادن غير الحديدية الأخرى. عادةً ما يتم إجراء اختبار التآكل عن طريق وضع قضيب من النحاس الأحمر في الزيت، وتركه عند درجة حرارة 100 درجة مئوية لمدة 3 ساعات، ثم ملاحظة التغيرات التي تطرأ على النحاس ； أما اختبار التآكل فهو يتمثل في تعرض سطح الفولاذ للتآكل تحت تأثير الماء وبخار الماء؛ ويتم تحديد مقاومة التآكل عن طريق إضافة 30 مل من الماء المقطر أو ماء البحر الصناعي إلى 300 مل من الزيت التجريبي، ثم وضع قضيب فولاذي فيه، والتحريك عند درجة حرارة 54 درجة مئوية لمدة 24 ساعة، وبعد ذلك يُلاحظ ما إذا كان القضيب قد تآكل أم لا. يجب أن تتمتع المواد الزيتية بخصائص مضادة لتآكل المعادن والصدأ، وفي معايير زيوت التشحيم الصناعية، يُعتبر كلا هذين الخاصيتين من الخصائص الإلزامية التي يجب اختبارها. (٥) مقاومة التكتل: أثناء عملية التشغيل، ينتج الزيت المخفف رغوة بسبب وجود الهواء فيه، وخاصة عندما يحتوي الزيت على مواد مضافة ذات خصائص سطحية، حيث يصبح من السهل جدًا تكون الرغوة، كما أن هذه الرغوة لا تختفي بسهولة. تؤدي الترطبات التي تتكون أثناء استخدام زيت التشحيم إلى تدمير طبقة الزيت، مما يسبب التلاحم بين أسطح الاحتكاك أو يزيد من التآكل، كما يعجل بتأكسد الزيت وفساده. بالإضافة إلى ذلك، فإنها تسبب انسداداً هوائياً في نظام التشحيم، مما يؤثر على دوران الزيت. لذلك، فإن مقاومة التفريغ الهوائي تعتبر مؤشرًا مهمًا لجودة زيوت التشحيم وما شابهها. (٦) الاستقرار تحت تأثير التحلل المائي: يُعبر مؤشر الاستقرار تحت تأثير التحلل المائي عن مدى استقرار الزيوت في وجود الماء والمعادن (خاصة النحاس). وعادةً، ما يؤدي ارتفاع قيمة الحموضة في الزيوت، أو وجود مواد مضافة تتحلل إلى مواد حمضية عند التعرض للماء، إلى جعل هذا المؤشر غير مطابق للمعايير. طريقة قياسها تتم عن طريق إضافة النفط المراد اختباره إلى كمية معينة من الماء، ثم خلطه مع صفيحة نحاسية في درجة حرارة معينة لفترة زمنية معينة، بعد ذلك يتم قياس قيمة الحموضة في طبقة الماء وكذلك فقدان الوزن لدى الصفيحة النحاسية. (٧) مقاومة الترطيب: غالبًا ما يختلط زيت التشحيم الصناعي أثناء الاستخدام بكميات من الماء المستخدم في التبريد. وإذا كانت قدرة زيت التشحيم على مقاومة الترطيب ضعيفة، فإنه سيتفاعل مع الماء المختلط معه لتكوين خليط مرطب، مما يجعل من الصعب إخراج الماء من قاع خزان الزيت، وبالتالي قد يؤدي ذلك إلى سوء في عملية التشحيم. لذلك، فإن مقاومة التجزؤ هي خاصية فيزيائية كيميائية مهمة جدًا لزيوت التشحيم الصناعية. عادةً، يتم خلط 40 مل من الزيت المراد اختباره مع 40 مل من الماء المقطر في درجة حرارة معينة، وذلك بعد التحريك الشديد لفترة معينة، ثم يتم مراقبة الوقت الذي يستغرقه فصل طبقة الزيت عن طبقة الماء وطبقة الإمولسيون، ليصبح الوزن 40-37-3 مل ； زيت التروس الصناعي يُحضّر عن طريق خلط الزيت مع الماء، وخلطهما عند درجة حرارة معينة وبسرعة 6000 دورة في الدقيقة لمدة 5 دقائق، ثم ترك الخليط لمدة 5 ساعات، بعد ذلك يتم قياس كمية الزيت والماء وطبقة الإمولسيون بالمليلتر. (٨) قيمة التخلص من الهواء: يوجد متطلب لذلك في معايير زيوت الهيدروليك، وذلك لأنه في أنظمة الهيدروليك، إذا لم يتم التخلص من الهواء المذاب في الزيت في الوقت المناسب، فإن ذلك سيؤثر على دقة وحساسية نقل الضغط في النظام، وفي الحالات الشديدة، قد لا يتمكن النظام من تلبية متطلبات الاستخدام. طريقة قياس هذه الخاصية مشابهة لطريقة قياس مقاومة التفريغ، لكنها تقيس الوقت اللازم لتحرر الهواء (الرذاذ) الموجود داخل المواد الزيتية. (٩) خصائص الختم بالمطاط: في الأنظمة الهيدروليكية، يُستخدم المطاط كمواد للختم في معظم الحالات. أما في الآلات، فإن الزيوت تتلامس حتمًا مع بعض مواد الختم. وقد يؤدي استخدام زيوت ذات خصائص ختم سيئة إلى تورم المطاط أو انكماشه أو تصلبه أو تشققه، مما يؤثر على قدرته على الختم. لذلك، من الضروري أن يكون هناك توافق جيد بين الزيوت والمطاط. تنص معايير زيت الهيدروليك على مؤشر ختم المطاط، وهو يُقاس من خلال التغيرات التي تحدث في حلقة المطاط ذات الحجم المعين بعد نقعها في الزيت لفترة معينة. (10) الاستقرار تحت التقطيع: عند استخدام الزيوت التي يتم إضافة مواد لزجة إليها، فإن التأثيرات الناتجة عن التقطيع الميكانيكي تؤدي إلى تقطيع البوليمرات ذات السلاسل الطويلة الموجودة في الزيت، مما يؤدي إلى انخفاض لزوجة الزيت وبالتالي يؤثر سلبًا على قدرته على التشحيم بشكل فعال. لذلك، فإن استقرار القص هو خاصية فيزيائية وكيميائية خاصة يجب قياسها في هذا النوع من الزيوت. هناك العديد من الطرق لقياس استقرار القص، مثل طريقة القص بالموجات فوق الصوتية، وطريقة القص باستخدام الفوهة، وطريقة القص بمضخة ويكس، وطريقة القص بآلة التروس FZG؛ وفي النهاية، تهدف كل هذه الطرق إلى قياس معدل انخفاض لزوجة الزيت. (11) القدرة على الذوبان
عادةً ما يتم التعبير عن القدرة على الذوبان باستخدام نقطة الأنيلين. تختلف نقاط الذوبان للمضافات المركبة في مستويات الزيوت المختلفة؛ فإن القيمة القصوى لزيوت الرماد المنخفض تكون أعلى من تلك الخاصة بالزيوت ذات القلوية العالية، كما أن القيمة القصوى للزيوت أحادية المرحلة تكون أعلى من تلك الخاصة بالزيوت متعددة المراحل. (12) القابلية للتبخر: تؤثر قابلية الزيت الأساسي للتبخر على استهلاك الوقود، واستقرار اللزوجة، ومقاومة الأكسدة. هذه الخصائص مهمة بشكل خاص للزيوت متعددة المراحل وزيوت توفير الطاقة. (13) خصائص مقاومة الصدأ: تشير هذه الخصائص إلى الخصائص الفيزيائية والكيميائية الخاصة التي يجب أن تتمتع بها الزيوت المضادة للصدأ. وتشمل طرق اختبارها اختبار الرطوبة، واختبار الضباب الملحي، واختبار الطبقات المتراكمة، بالإضافة إلى اختبار استبدال الماء. كما يوجد أيضًا اختبارات أخرى مثل اختبار الصندوق المغلق، واختبار التخزين على المدى الطويل. (14) الخصائص الكهربائية: تعتبر الخصائص الكهربائية من الخصائص المميزة لزيوت العزل، وتشمل بشكل رئيسي زاوية فقدان الوسيط، وثابت العزل الكهربائي، وجهد الاختراق، وجهد النبضات الكهربائية. يؤثر مستوى تنقية الزيت الأساسي، بالإضافة إلى الشوائب والرطوبة، بشكل كبير على الخصائص الكهربائية للزيت. (15) الخصائص الفيزيائية والكيميائية الخاصة للشحوم المُرطبة بالإضافة إلى الخصائص الفيزيائية والكيميائية العادية، فإن الشحوم المُستخدمة في أغراض محددة تتمتع أيضًا بخصائص فيزيائية وكيميائية خاصة بها. كما يتطلب الشحم ذو المقاومة العالية للماء إجراء اختبار المقاومة للماء ； يجب قياس عزم الدوران في درجات الحرارة المنخفضة للدهون ； يجب اختبار خصائص الزيت المُرطب متعدد الفوائد من حيث مقاومة الضغوط العالية ومقاومة الاحتكاك ومقاومة التآكل ； يجب إجراء اختبارات على الشحوم ذات العمر الطويل، مثل اختبارات عمر المحامل. هناك أيضًا طرق اختبار معينة لقياس هذه الخصائص. (16) خصائص فيزيائية وكيميائية خاصة أخرى: يجب أن يكون لكل نوع من أنواع الزيوت خصائص خاصة به، بالإضافة إلى خصائصه العامة. على سبيل المثال، يجب قياس سرعة التبريد لزيت القص ； يجب قياس استقرار التميع للزيت المُمَعَّد ； يجب قياس معامل مقاومة الزحف لزيت الدليل الهيدروليكي ； يجب قياس مدى انتشار رذاذ زيت التشحيم ； يجب قياس نقطة التكثف لزيت التبريد ； يجب قياس زيت التروس ذو درجة الحرارة المنخفضة من حيث نقاط الشق وما إلى ذلك. تتطلب هذه الخصائص تركيبًا كيميائيًا خاصًا للزيت الأساسي، أو إضافة بعض المواد المضافة الخاصة لضمانها.
(١) المظهر (اللون)
لون الزيت غالبًا ما يعكس درجة تكريره واستقراره. بالنسبة للزيوت الأساسية، كلما كان مستوى التكرير أعلى، كان إزالة أكاسيد وكبريتيدات الهيدروكربونات أفضل، وبالتالي يصبح لون الزيت أفتح. لكن، حتى مع تطبيق نفس ظروف المعالجة، قد يختلف لون وشفافية الزيت الأساسي المُنتج من مصادر النفط والفئات المختلفة. بالنسبة لزيوت التشحيم الجديدة، فإن استخدام المواد المضافة جعل من اللون مؤشرًا لمستوى تكرير الزيت الأساسي، وبالتالي فقد هذا اللون معناه الأصلي. (٢) الكثافة: الكثافة هي أبسط وأكثر مؤشرات الخصائص الفيزيائية شيوعًا لزيوت التشحيم. تزداد كثافة زيوت التشحيم مع زيادة كميات الكربون والأكسجين والكبريت في تركيبها؛ وبالتالي، عند نفس اللزوجة أو نفس الوزن الجزيئي النسبي، فإن زيوت التشحيم التي تحتوي على نسبة عالية من الهيدروكربونات العطرية والراتنجات والقار تكون كثافتها هي الأعلى، وتليها تلك التي تحتوي على نسبة عالية من الحلقان النفطية، بينما تكون كثافتها أقل في الزيوت التي تحتوي على نسبة عالية من الألكانات. (٣) اللزوجة: تعكس اللزوجة قوة الاحتكاك الداخلي في الزيت، وهي مؤشر على خصائص الزيت من حيث القابلية للتدفق. بدون إضافة أي مواد مضافة وظيفية، كلما زادت اللزوجة، زادت قوة غشاء الزيت وساءت قابليته للتدفق. (٤) مؤشر اللزوجة: يُعبر مؤشر اللزوجة عن مدى تغير لزوجة الزيت مع تغير درجة الحرارة. كلما كان مؤشر اللزوجة أعلى، كان ذلك يدل على أن لزوجة الزيت تتأثر بدرجة الحرارة بشكل أقل، وبالتالي فإن خصائص اللزوجة مع درجة الحرارة تكون أفضل، والعكس صحيح. (٥) نقطة الاشتعال: نقطة الاشتعال هي مؤشر يدل على قابلية الزيت للتبخر. كلما كانت نوعية الزيت أخف، زادت قابليته للتبخر، وبالتالي يكون نقطة الاشتعال الخاصة به أقل. على العكس، كلما كان تقطير الزيت أثقل، قلت قابليته للتبخر، وارتفعت نقطة الاشتعال لديه. في الوقت نفسه، يُعد نقطة الاشتعال مؤشرًا على خطر اشتعال المنتجات النفطية. يتم تصنيف درجة خطورة المواد النفطية وفقًا لنقطة الاشتعال؛ فالمواد التي تكون نقطة اشتعالها أقل من 45 درجة مئوية تعتبر قابلة للاشتعال، بينما تلك التي تكون نقطة اشتعالها أعلى من 45 درجة مئوية تعتبر قابلة للاحتراق. ويُحظر تمامًا تسخين المواد النفطية إلى درجة اشتعالها أثناء عمليات تخزينها ونقلها. عندما تكون اللزوجة متساوية، كلما كان نقطة الاشتعال أعلى كان ذلك أفضل. لذلك، يجب على المستخدمين اختيار زيت التشحيم بناءً على درجة الحرارة المستخدمة وظروف عمل زيت التشحيم. يُعتقد عمومًا أنه يمكن استخدام المادة بأمان إذا كان نقطة الاشتعال أعلى من درجة الحرارة المستخدمة بمقدار 20 إلى 30 درجة مئوية. (٦) نقطة التجمد ونقطة التدفق: نقطة التجمد هي أعلى درجة حرارة يتوقف عندها تدفق الزيت تحت ظروف تبريد محددة. هناك فرق كبير بين تجمد المواد النفطية وتجمد المركبات النقية. لا يوجد درجة حرارة تجمد محددة للزيوت، فما يسمى بـ "التجمد" هو في الواقع فقدان الزيت لخاصية السيولة ككل، وليس بالضرورة أن تتحول جميع مكوناته إلى حالة صلبة. نقطة تجمد زيت التشحيم هي مؤشر جودة مهم يدل على قابلية تدفق زيت التشحيم في درجات الحرارة المنخفضة. له أهمية كبيرة في الإنتاج والنقل والاستخدام. لا يمكن استخدام زيوت التشحيم ذات نقطة تجمد مرتفعة في درجات الحرارة المنخفضة. على العكس، في المناطق ذات درجات الحرارة المرتفعة، لا حاجة لاستخدام زيوت تشحيم ذات نقطة تجمد منخفضة. لأن كلما كان نقطة التجمد لزيت التشحيم أقل، ارتفعت تكلفة إنتاجه، مما يؤدي إلى هدر غير ضروري. بشكل عام، يجب أن يكون نقطة التجمد لزيت التشحيم أقل بـ 5 إلى 7 درجات مئوية من أدنى درجة حرارة في بيئة الاستخدام. لكن من الضروري ذكر أنه عند اختيار زيت التشحيم ذو درجة الحرارة المنخفضة، يجب أخذ نقطة التكثف للزيت، ولزوجته في درجات الحرارة المنخفضة، بالإضافة إلى خصائصه مع درجة الحرارة، في الاعتبار بشكل كامل. لأن الزيوت ذات نقطة تكثف منخفضة، فإن لزوجتها في درجات الحرارة المنخفضة وخصائصها المتعلقة باللزوجة مع درجة الحرارة قد لا تتوافق أيضًا مع المتطلبات. كل من نقطة التكثف ونقطة الانسياب هما مؤشران على قدرة الزيوت على الانسياب في درجات الحرارة المنخفضة، ولا يوجد فرق جوهري بينهما، فقط طريقة القياس تختلف قليلاً. نقطة التجمد ونقطة التدفق لنفس الزيت ليستا متساويتين تمامًا؛ عمومًا، تكون نقطة التدفق أعلى بنحو 2 إلى 3 درجات مئوية من نقطة التجمد، لكن هناك استثناءات. (٧) قيمة الحموضة، وقيمة القلوية، وقيمة التعادل: تُعبر قيمة الحموضة عن كمية المواد الحمضية الموجودة في زيت التشحيم، ووحدة قياسها هي ملغ/كوه/غرام. يوجد نوعان من القيم الحمضية: القيم الحمضية القوية والقيم الحمضية الضعيفة، وعند جمعهما معًا نحصل على القيمة الحمضية الكلية (وتُختصر إلى TAN). ما نسميه عادةً “القيمة الحمضية”، هو في الواقع “القيمة الحمضية الكلية (TAN)”. القيمة القلوية هي مؤشر يدل على نسبة المواد القلوية في زيت التشحيم، ووحدتها: ملغ/كوه/جرام. ينقسم مؤشر القلوية أيضًا إلى قلوية قوية وقلوية ضعيفة، ويمثل مجموعهما المؤشر الكلي للقلوية (المختصر TBN). ما نسميه عادةً “القيمة القلوية” هو في الواقع “القيمة القلوية الكلية (TBN)”. في الواقع، يشمل قيمة التعادل القيمة الكلية للأحماض والقيمة الكلية للقواعد. لكن، ما لم يُذكر خلاف ذلك، فإن ما يُقصد بـ “القيمة المحايدة” في العادة هو في الواقع “القيمة الكلية للأحماض”， ووحدة قياسها أيضًا هي: mgKOH/g. (٨) الرطوبة: تعني الرطوبة نسبة الماء الموجود في زيت التشحيم، وعادةً ما تُقاس بالنسبة المئوية للوزن. يؤدي وجود الماء في زيت التشحيم إلى تدمير الطبقة الزيتية التي يشكلها الزيت، مما يقلل من فعالية التشحيم. كما أنه يسرع من عملية تآكل المعادن بواسطة الأحماض العضوية، مما يؤدي إلى تآكل الأجهزة، ويجعل الزيت عرضة لتكوين رواسب. باختصار، كلما قلت كمية الماء في زيت التشحيم، كان ذلك أفضل. (٩) الشوائب الميكانيكية: تُعني الشوائب الميكانيكية الترسبات أو المواد المعلقة على شكل هلامية الموجودة في زيت التشحيم، والتي لا تذوب في مذيبات مثل البنزين والإيثانول والبنزين. معظم هذه الشوائب عبارة عن رمل وحصى وقطع من الحديد، بالإضافة إلى بعض أملاح المعادن العضوية التي يصعب حلها في المذيبات، والتي تأتي نتيجة استخدام بعض المواد المضافة. عادةً، يتم الحفاظ على الشوائب الميكانيكية في زيوت التشحيم الأساسية أقل من 0.005% (ويُعتبر وجود شوائب أقل من 0.005% غير موجود). (10) الرماد ورماد كبريتات الكالسيوم: الرماد هو المواد غير القابلة للاحتراق التي تبقى بعد عملية الحرق في ظروف محددة. يُعتقد عمومًا أن تركيب الرماد يتكون من بعض العناصر المعدنية وأملاحها. للرماد مفهوم مختلف لدى أنواع الزيوت المختلفة؛ فبالنسبة للزيوت الأساسية أو تلك التي لا تحتوي على إضافات، يمكن استخدام الرماد لتحديد مستوى تكرير الزيت. بالنسبة للزيوت التي تحتوي على إضافات من أملاح المعادن (الزيوت الجديدة)، يصبح الرماد وسيلة للتحكم في كمية الإضافات المضافة. يتم استخدام رماد كبريتات الكالسيوم بدلاً من الرماد في الخارج. الطريقة هي: إضافة كمية صغيرة من حمض الكبريتيك المركز قبل حرق عينة الزيت وتحويلها إلى رماد، بحيث يتحول عناصر المعادن الموجودة في المضاف إلى كبريتات. (11) الكربون المتبقي: هو البقايا السوداء اللون التي تتكون من الزيت تحت ظروف تجريبية محددة، نتيجة للتسخين والتبخر والاحتراق. الكربون المتبقي هو مؤشر جودة مهم لزيوت التشحيم الأساسية، وهو بند محدد لتقييم خصائص زيت التشحيم ومدى تكريره. في الزيت الأساسي للمواد التشحيمية، يعتمد كمية الكربون المتبقي ليس فقط على التركيب الكيميائي للزيت، بل أيضًا على مستوى تنقية الزيت. أما المواد الرئيسية التي تؤدي إلى تكوّن الكربون المتبقي في الزيت، فهي: المواد اللاصقة الموجودة في الزيت، والقطران، بالإضافة إلى الهيدروكربونات الأروماتية متعددة الحلقات. تتحلل هذه المواد وتتكثف تحت ظروف نقص الأكسجين بفعل الحرارة الشديدة، مما يؤدي إلى تكوين فحم متبقي. كلما زادت درجة تنقية الزيوت، قلت قيمة الكربون المتبقي فيها. بشكل عام، كلما كانت قيمة الكربون المتبقي في الزيت الأساسي الخالي أقل، كان ذلك أفضل. حالياً، تحتوي العديد من الزيوت على إضافات من المعادن والكبريت والفوسفور والنيتروجين، وتتميز قيم الكربون المتبقي فيها بارتفاعها؛ ولذلك فإن قياس الكربون المتبقي في الزيوت المحتوية على إضافات قد فقد معناه الأصلي. تعد الشوائب الميكانيكية والرطوبة والرماد والكربون المتبقي من المؤشرات التي تعكس نقاء الزيت، كما أنها تدل على مستوى تنقية الزيت الأساسي المستخدم في التشحيم. ٢. الخصائص الفيزيائية والكيميائية الخاصة
بالإضافة إلى الخصائص الفيزيائية والكيميائية العامة المذكورة أعلاه، يجب أن يتمتع كل نوع من زيوت التشحيم بخصائص فيزيائية وكيميائية خاصة تميز خصائص استخدامه. كلما كانت متطلبات الجودة أعلى، أو كانت الزيوت ذات استخدامات محددة، كانت خصائصها الفيزيائية والكيميائية الخاصة أكثر بروزًا. فيما يلي عرض موجز لطرق الاختبار التي تعكس هذه الخصائص الفيزيائية والكيميائية الخاصة:
(١) استقرار التأكسد
يُعبر استقرار التأكسد عن قدرة زيوت التشحيم على مقاومة التقادم، وتُعتبر هذه المواصفة ضرورية في بعض زيوت التشحيم الصناعية ذات العمر الطويل، ولذلك تُعتبر خاصية مهمة لهذه الأنواع من الزيوت. هناك العديد من الطرق لقياس استقرار الزيوت أمام عملية الأكسدة، وفي الأساس، يتم وضع كمية معينة من الزيت في بيئة تحتوي على الهواء (أو الأكسجين) ومحفزات معدنية، ثم يتم تعريض الزيت للأكسدة لفترة زمنية معينة عند درجة حرارة معينة. بعد ذلك، يتم قياس قيمة الحموضة في الزيت، وتغيرات اللزوجة، بالإضافة إلى تشكيل أي رواسب. تختلف ميول التأكسد الذاتي لجميع زيوت التشحيم حسب تركيبها الكيميائي والظروف الخارجية المحيطة بها. مع مرور الوقت أثناء الاستخدام، يحدث عملية أكسدة، مما يؤدي تدريجيًا إلى تكوين بعض المركبات مثل الألدهيدات والكيتونات والأحماض بالإضافة إلى المواد اللاصقة والقطرانية. أما استقرار الزيت أمام الأكسدة فهو الخاصية التي تمنع تكوّن هذه المواد التي قد تؤثر سلبًا على استخدام الزيت. (٢) الاستقرار الحراري: يُشير الاستقرار الحراري إلى قدرة الزيت على تحمل درجات الحرارة العالية، أي قدرة زيت التشحيم على مقاومة التحلل الحراري، وهو ما يُعرف بدرجة التحلل الحراري. يُطلب استقرار حراري في بعض زيوت التشحيم الهيدروليكية المقاومة للتآكل عالية الجودة، وزيوت الضواغط، وغيرها. تعتمد الاستقرار الحراري للزيوت بشكل أساسي على تركيب الزيت الأساسي، وغالبًا ما يكون للعديد من الإضافات التي لها درجات تحلل منخفضة تأثير سلبي على استقرار الزيت ； كما أن مضادات الأكسدة لا تستطيع تحسين الاستقرار الحراري للزيوت بشكل ملحوظ. (٣) الخصائص الزيتية وخصائص مقاومة الضغط العالي: الخصائص الزيتية تعني قدرة المواد القطبية الموجودة في الزيت على تكوين طبقة امتصاص فيزيائية كيميائية صلبة على سطح المعدن في نقاط الاحتكاك، مما يساعد في تحمل الأحمال العالية ومقاومة التآكل الناتج عن الاحتكاك. أما خصائص مقاومة الضغط العالي، فهي تعني أن المواد القطبية في الزيت تتفاعل كيميائيًا مع سطح المعدن تحت تأثير درجات الحرارة العالية والأحمال الكبيرة، مما يؤدي إلى تكوين طبقة رخوة ذات نقطة انصهار منخفضة (أو قابلة للتشكيل)، وهذه الطبقة تساعد في تحمل الصدمات والأحمال العالية ودرجات الحرارة العالية. (٤) التآكل والصدأ: يؤدي أكسدة الزيوت أو تأثير المواد المضافة إلى تآكل الفولاذ والمعادن غير الحديدية الأخرى. عادةً ما يتم إجراء اختبار التآكل عن طريق وضع قضيب من النحاس الأحمر في الزيت، وتركه عند درجة حرارة 100 درجة مئوية لمدة 3 ساعات، ثم ملاحظة التغيرات التي تطرأ على النحاس ； أما اختبار التآكل فهو يتمثل في تعرض سطح الفولاذ للتآكل تحت تأثير الماء وبخار الماء؛ ويتم تحديد مقاومة التآكل عن طريق إضافة 30 مل من الماء المقطر أو ماء البحر الصناعي إلى 300 مل من الزيت التجريبي، ثم وضع قضيب فولاذي فيه، والتحريك عند درجة حرارة 54 درجة مئوية لمدة 24 ساعة، وبعد ذلك يُلاحظ ما إذا كان القضيب قد تآكل أم لا. يجب أن تتمتع المواد الزيتية بخصائص مضادة لتآكل المعادن والصدأ، وفي معايير زيوت التشحيم الصناعية، يُعتبر كلا هذين الخاصيتين من الخصائص الإلزامية التي يجب اختبارها. (٥) مقاومة التكتل: أثناء عملية التشغيل، ينتج الزيت المخفف رغوة بسبب وجود الهواء فيه، وخاصة عندما يحتوي الزيت على مواد مضافة ذات خصائص سطحية، حيث يصبح من السهل جدًا تكون الرغوة، كما أن هذه الرغوة لا تختفي بسهولة. تؤدي الترطبات التي تتكون أثناء استخدام زيت التشحيم إلى تدمير طبقة الزيت، مما يسبب التلاحم بين أسطح الاحتكاك أو يزيد من التآكل، كما يعجل بتأكسد الزيت وفساده. بالإضافة إلى ذلك، فإنها تسبب انسداداً هوائياً في نظام التشحيم، مما يؤثر على دوران الزيت. لذلك، فإن مقاومة التفريغ الهوائي تعتبر مؤشرًا مهمًا لجودة زيوت التشحيم وما شابهها. (٦) الاستقرار تحت تأثير التحلل المائي: يُعبر مؤشر الاستقرار تحت تأثير التحلل المائي عن مدى استقرار الزيوت في وجود الماء والمعادن (خاصة النحاس). وعادةً، ما يؤدي ارتفاع قيمة الحموضة في الزيوت، أو وجود مواد مضافة تتحلل إلى مواد حمضية عند التعرض للماء، إلى جعل هذا المؤشر غير مطابق للمعايير. طريقة قياسها تتم عن طريق إضافة النفط المراد اختباره إلى كمية معينة من الماء، ثم خلطه مع صفيحة نحاسية في درجة حرارة معينة لفترة زمنية معينة، بعد ذلك يتم قياس قيمة الحموضة في طبقة الماء وكذلك فقدان الوزن لدى الصفيحة النحاسية. (٧) مقاومة الترطيب: غالبًا ما يختلط زيت التشحيم الصناعي أثناء الاستخدام بكميات من الماء المستخدم في التبريد. وإذا كانت قدرة زيت التشحيم على مقاومة الترطيب ضعيفة، فإنه سيتفاعل مع الماء المختلط معه لتكوين خليط مرطب، مما يجعل من الصعب إخراج الماء من قاع خزان الزيت، وبالتالي قد يؤدي ذلك إلى سوء في عملية التشحيم. لذلك، فإن مقاومة التجزؤ هي خاصية فيزيائية كيميائية مهمة جدًا لزيوت التشحيم الصناعية. عادةً، يتم خلط 40 مل من الزيت المراد اختباره مع 40 مل من الماء المقطر في درجة حرارة معينة، وذلك بعد التحريك الشديد لفترة معينة، ثم يتم مراقبة الوقت الذي يستغرقه فصل طبقة الزيت عن طبقة الماء وطبقة الإمولسيون، ليصبح الوزن 40-37-3 مل ； زيت التروس الصناعي يُحضّر عن طريق خلط الزيت مع الماء، وخلطهما عند درجة حرارة معينة وبسرعة 6000 دورة في الدقيقة لمدة 5 دقائق، ثم ترك الخليط لمدة 5 ساعات، بعد ذلك يتم قياس كمية الزيت والماء وطبقة الإمولسيون بالمليلتر. (٨) قيمة التخلص من الهواء: يوجد متطلب لذلك في معايير زيوت الهيدروليك، وذلك لأنه في أنظمة الهيدروليك، إذا لم يتم التخلص من الهواء المذاب في الزيت في الوقت المناسب، فإن ذلك سيؤثر على دقة وحساسية نقل الضغط في النظام، وفي الحالات الشديدة، قد لا يتمكن النظام من تلبية متطلبات الاستخدام. طريقة قياس هذه الخاصية مشابهة لطريقة قياس مقاومة التفريغ، لكنها تقيس الوقت اللازم لتحرر الهواء (الرذاذ) الموجود داخل المواد الزيتية. (٩) خصائص الختم بالمطاط: في الأنظمة الهيدروليكية، يُستخدم المطاط كمواد للختم في معظم الحالات. أما في الآلات، فإن الزيوت تتلامس حتمًا مع بعض مواد الختم. وقد يؤدي استخدام زيوت ذات خصائص ختم سيئة إلى تورم المطاط أو انكماشه أو تصلبه أو تشققه، مما يؤثر على قدرته على الختم. لذلك، من الضروري أن يكون هناك توافق جيد بين الزيوت والمطاط. تنص معايير زيت الهيدروليك على مؤشر ختم المطاط، وهو يُقاس من خلال التغيرات التي تحدث في حلقة المطاط ذات الحجم المعين بعد نقعها في الزيت لفترة معينة. (10) الاستقرار تحت التقطيع: عند استخدام الزيوت التي يتم إضافة مواد لزجة إليها، فإن التأثيرات الناتجة عن التقطيع الميكانيكي تؤدي إلى تقطيع البوليمرات ذات السلاسل الطويلة الموجودة في الزيت، مما يؤدي إلى انخفاض لزوجة الزيت وبالتالي يؤثر سلبًا على قدرته على التشحيم بشكل فعال. لذلك، فإن استقرار القص هو خاصية فيزيائية وكيميائية خاصة يجب قياسها في هذا النوع من الزيوت. هناك العديد من الطرق لقياس استقرار القص، مثل طريقة القص بالموجات فوق الصوتية، وطريقة القص باستخدام الفوهة، وطريقة القص بمضخة ويكس، وطريقة القص بآلة التروس FZG؛ وفي النهاية، تهدف كل هذه الطرق إلى قياس معدل انخفاض لزوجة الزيت. (11) القدرة على الذوبان
عادةً ما يتم التعبير عن القدرة على الذوبان باستخدام نقطة الأنيلين. تختلف نقاط الذوبان للمضافات المركبة في مستويات الزيوت المختلفة؛ فإن القيمة القصوى لزيوت الرماد المنخفض تكون أعلى من تلك الخاصة بالزيوت ذات القلوية العالية، كما أن القيمة القصوى للزيوت أحادية المرحلة تكون أعلى من تلك الخاصة بالزيوت متعددة المراحل. (12) القابلية للتبخر: تؤثر قابلية الزيت الأساسي للتبخر على استهلاك الوقود، واستقرار اللزوجة، ومقاومة الأكسدة. هذه الخصائص مهمة بشكل خاص للزيوت متعددة المراحل وزيوت توفير الطاقة. (13) خصائص مقاومة الصدأ: تشير هذه الخصائص إلى الخصائص الفيزيائية والكيميائية الخاصة التي يجب أن تتمتع بها الزيوت المضادة للصدأ. وتشمل طرق اختبارها اختبار الرطوبة، واختبار الضباب الملحي، واختبار الطبقات المتراكمة، بالإضافة إلى اختبار استبدال الماء. كما يوجد أيضًا اختبارات أخرى مثل اختبار الصندوق المغلق، واختبار التخزين على المدى الطويل. (14) الخصائص الكهربائية: تعتبر الخصائص الكهربائية من الخصائص المميزة لزيوت العزل، وتشمل بشكل رئيسي زاوية فقدان الوسيط، وثابت العزل الكهربائي، وجهد الاختراق، وجهد النبضات الكهربائية. يؤثر مستوى تنقية الزيت الأساسي، بالإضافة إلى الشوائب والرطوبة، بشكل كبير على الخصائص الكهربائية للزيت. (15) الخصائص الفيزيائية والكيميائية الخاصة للشحوم المُرطبة بالإضافة إلى الخصائص الفيزيائية والكيميائية العادية، فإن الشحوم المُستخدمة في أغراض محددة تتمتع أيضًا بخصائص فيزيائية وكيميائية خاصة بها. كما يتطلب الشحم ذو المقاومة العالية للماء إجراء اختبار المقاومة للماء ； يجب قياس عزم الدوران في درجات الحرارة المنخفضة للدهون ； يجب اختبار خصائص الزيت المُرطب متعدد الفوائد من حيث مقاومة الضغوط العالية ومقاومة الاحتكاك ومقاومة التآكل ； يجب إجراء اختبارات على الشحوم ذات العمر الطويل، مثل اختبارات عمر المحامل. هناك أيضًا طرق اختبار معينة لقياس هذه الخصائص. (16) خصائص فيزيائية وكيميائية خاصة أخرى: يجب أن يكون لكل نوع من أنواع الزيوت خصائص خاصة به، بالإضافة إلى خصائصه العامة. على سبيل المثال، يجب قياس سرعة التبريد لزيت القص ； يجب قياس استقرار التميع للزيت المُمَعَّد ； يجب قياس معامل مقاومة الزحف لزيت الدليل الهيدروليكي ； يجب قياس مدى انتشار رذاذ زيت التشحيم ； يجب قياس نقطة التكثف لزيت التبريد ； يجب قياس زيت التروس ذو درجة الحرارة المنخفضة من حيث نقاط الشق وما إلى ذلك. تتطلب هذه الخصائص تركيبًا كيميائيًا خاصًا للزيت الأساسي، أو إضافة بعض المواد المضافة الخاصة لضمانها.
تشمل الخصائص الأساسية لزيوت التشحيم الخصائص الفيزيائية والكيميائية العامة، والخصائص الفيزيائية والكيميائية الخاصة، بالإضافة إلى اختبارات المحاكاة على الأجهزة المخصصة. ١. الخصائص الفيزيائية والكيميائية العامة: لكل نوع من أنواع المواد التشحيمية خصائص فيزيائية وكيميائية عامة مشتركة، وذلك للدلالة على الجودة الداخلية لهذا المنتج. بالنسبة لزيوت التشحيم، فإن الخصائص الفيزيائية والكيميائية العامة هي كالتالي:
(١) المظهر (اللون)
لون الزيت غالبًا ما يعكس درجة تكريره واستقراره. بالنسبة للزيوت الأساسية، كلما كان مستوى التكرير أعلى، كان إزالة أكاسيد وكبريتيدات الهيدروكربونات أفضل، وبالتالي يصبح لون الزيت أفتح. لكن، حتى مع تطبيق نفس ظروف المعالجة، قد يختلف لون وشفافية الزيت الأساسي المُنتج من مصادر النفط والفئات المختلفة. بالنسبة لزيوت التشحيم الجديدة، فإن استخدام المواد المضافة جعل من اللون مؤشرًا لمستوى تكرير الزيت الأساسي، وبالتالي فقد هذا اللون معناه الأصلي. (٢) الكثافة: الكثافة هي أبسط وأكثر مؤشرات الخصائص الفيزيائية شيوعًا لزيوت التشحيم. تزداد كثافة زيوت التشحيم مع زيادة كميات الكربون والأكسجين والكبريت في تركيبها؛ وبالتالي، عند نفس اللزوجة أو نفس الوزن الجزيئي النسبي، فإن زيوت التشحيم التي تحتوي على نسبة عالية من الهيدروكربونات العطرية والراتنجات والقار تكون كثافتها هي الأعلى، وتليها تلك التي تحتوي على نسبة عالية من الحلقان النفطية، بينما تكون كثافتها أقل في الزيوت التي تحتوي على نسبة عالية من الألكانات. (٣) اللزوجة: تعكس اللزوجة قوة الاحتكاك الداخلي في الزيت، وهي مؤشر على خصائص الزيت من حيث القابلية للتدفق. بدون إضافة أي مواد مضافة وظيفية، كلما زادت اللزوجة، زادت قوة غشاء الزيت وساءت قابليته للتدفق. (٤) مؤشر اللزوجة: يُعبر مؤشر اللزوجة عن مدى تغير لزوجة الزيت مع تغير درجة الحرارة. كلما كان مؤشر اللزوجة أعلى، كان ذلك يدل على أن لزوجة الزيت تتأثر بدرجة الحرارة بشكل أقل، وبالتالي فإن خصائص اللزوجة مع درجة الحرارة تكون أفضل، والعكس صحيح. (٥) نقطة الاشتعال: نقطة الاشتعال هي مؤشر يدل على قابلية الزيت للتبخر. كلما كانت نوعية الزيت أخف، زادت قابليته للتبخر، وبالتالي يكون نقطة الاشتعال الخاصة به أقل. على العكس، كلما كان تقطير الزيت أثقل، قلت قابليته للتبخر، وارتفعت نقطة الاشتعال لديه. في الوقت نفسه، يُعد نقطة الاشتعال مؤشرًا على خطر اشتعال المنتجات النفطية. يتم تصنيف درجة خطورة المواد النفطية وفقًا لنقطة الاشتعال؛ فالمواد التي تكون نقطة اشتعالها أقل من 45 درجة مئوية تعتبر قابلة للاشتعال، بينما تلك التي تكون نقطة اشتعالها أعلى من 45 درجة مئوية تعتبر قابلة للاحتراق. ويُحظر تمامًا تسخين المواد النفطية إلى درجة اشتعالها أثناء عمليات تخزينها ونقلها. عندما تكون اللزوجة متساوية، كلما كان نقطة الاشتعال أعلى كان ذلك أفضل. لذلك، يجب على المستخدمين اختيار زيت التشحيم بناءً على درجة الحرارة المستخدمة وظروف عمل زيت التشحيم. يُعتقد عمومًا أنه يمكن استخدام المادة بأمان إذا كان نقطة الاشتعال أعلى من درجة الحرارة المستخدمة بمقدار 20 إلى 30 درجة مئوية. (٦) نقطة التجمد ونقطة التدفق: نقطة التجمد هي أعلى درجة حرارة يتوقف عندها تدفق الزيت تحت ظروف تبريد محددة. هناك فرق كبير بين تجمد المواد النفطية وتجمد المركبات النقية. لا يوجد درجة حرارة تجمد محددة للزيوت، فما يسمى بـ "التجمد" هو في الواقع فقدان الزيت لخاصية السيولة ككل، وليس بالضرورة أن تتحول جميع مكوناته إلى حالة صلبة. نقطة تجمد زيت التشحيم هي مؤشر جودة مهم يدل على قابلية تدفق زيت التشحيم في درجات الحرارة المنخفضة. له أهمية كبيرة في الإنتاج والنقل والاستخدام. لا يمكن استخدام زيوت التشحيم ذات نقطة تجمد مرتفعة في درجات الحرارة المنخفضة. على العكس، في المناطق ذات درجات الحرارة المرتفعة، لا حاجة لاستخدام زيوت تشحيم ذات نقطة تجمد منخفضة. لأن كلما كان نقطة التجمد لزيت التشحيم أقل، ارتفعت تكلفة إنتاجه، مما يؤدي إلى هدر غير ضروري. بشكل عام، يجب أن يكون نقطة التجمد لزيت التشحيم أقل بـ 5 إلى 7 درجات مئوية من أدنى درجة حرارة في بيئة الاستخدام. لكن من الضروري ذكر أنه عند اختيار زيت التشحيم ذو درجة الحرارة المنخفضة، يجب أخذ نقطة التكثف للزيت، ولزوجته في درجات الحرارة المنخفضة، بالإضافة إلى خصائصه مع درجة الحرارة، في الاعتبار بشكل كامل. لأن الزيوت ذات نقطة تكثف منخفضة، فإن لزوجتها في درجات الحرارة المنخفضة وخصائصها المتعلقة باللزوجة مع درجة الحرارة قد لا تتوافق أيضًا مع المتطلبات. كل من نقطة التكثف ونقطة الانسياب هما مؤشران على قدرة الزيوت على الانسياب في درجات الحرارة المنخفضة، ولا يوجد فرق جوهري بينهما، فقط طريقة القياس تختلف قليلاً. نقطة التجمد ونقطة التدفق لنفس الزيت ليستا متساويتين تمامًا؛ عمومًا، تكون نقطة التدفق أعلى بنحو 2 إلى 3 درجات مئوية من نقطة التجمد، لكن هناك استثناءات. (٧) قيمة الحموضة، وقيمة القلوية، وقيمة التعادل: تُعبر قيمة الحموضة عن كمية المواد الحمضية الموجودة في زيت التشحيم، ووحدة قياسها هي ملغ/كوه/غرام. يوجد نوعان من القيم الحمضية: القيم الحمضية القوية والقيم الحمضية الضعيفة، وعند جمعهما معًا نحصل على القيمة الحمضية الكلية (وتُختصر إلى TAN). ما نسميه عادةً “القيمة الحمضية”، هو في الواقع “القيمة الحمضية الكلية (TAN)”. القيمة القلوية هي مؤشر يدل على نسبة المواد القلوية في زيت التشحيم، ووحدتها: ملغ/كوه/جرام. ينقسم مؤشر القلوية أيضًا إلى قلوية قوية وقلوية ضعيفة، ويمثل مجموعهما المؤشر الكلي للقلوية (المختصر TBN). ما نسميه عادةً “القيمة القلوية” هو في الواقع “القيمة القلوية الكلية (TBN)”. في الواقع، يشمل قيمة التعادل القيمة الكلية للأحماض والقيمة الكلية للقواعد. لكن، ما لم يُذكر خلاف ذلك، فإن ما يُقصد بـ “القيمة المحايدة” في العادة هو في الواقع “القيمة الكلية للأحماض”， ووحدة قياسها أيضًا هي: mgKOH/g. (٨) الرطوبة: تعني الرطوبة نسبة الماء الموجود في زيت التشحيم، وعادةً ما تُقاس بالنسبة المئوية للوزن. يؤدي وجود الماء في زيت التشحيم إلى تدمير الطبقة الزيتية التي يشكلها الزيت، مما يقلل من فعالية التشحيم. كما أنه يسرع من عملية تآكل المعادن بواسطة الأحماض العضوية، مما يؤدي إلى تآكل الأجهزة، ويجعل الزيت عرضة لتكوين رواسب. باختصار، كلما قلت كمية الماء في زيت التشحيم، كان ذلك أفضل. (٩) الشوائب الميكانيكية: تُعني الشوائب الميكانيكية الترسبات أو المواد المعلقة على شكل هلامية الموجودة في زيت التشحيم، والتي لا تذوب في مذيبات مثل البنزين والإيثانول والبنزين. معظم هذه الشوائب عبارة عن رمل وحصى وقطع من الحديد، بالإضافة إلى بعض أملاح المعادن العضوية التي يصعب حلها في المذيبات، والتي تأتي نتيجة استخدام بعض المواد المضافة. عادةً، يتم الحفاظ على الشوائب الميكانيكية في زيوت التشحيم الأساسية أقل من 0.005% (ويُعتبر وجود شوائب أقل من 0.005% غير موجود). (10) الرماد ورماد كبريتات الكالسيوم: الرماد هو المواد غير القابلة للاحتراق التي تبقى بعد عملية الحرق في ظروف محددة. يُعتقد عمومًا أن تركيب الرماد يتكون من بعض العناصر المعدنية وأملاحها. للرماد مفهوم مختلف لدى أنواع الزيوت المختلفة؛ فبالنسبة للزيوت الأساسية أو تلك التي لا تحتوي على إضافات، يمكن استخدام الرماد لتحديد مستوى تكرير الزيت. بالنسبة للزيوت التي تحتوي على إضافات من أملاح المعادن (الزيوت الجديدة)، يصبح الرماد وسيلة للتحكم في كمية الإضافات المضافة. يتم استخدام رماد كبريتات الكالسيوم بدلاً من الرماد في الخارج. الطريقة هي: إضافة كمية صغيرة من حمض الكبريتيك المركز قبل حرق عينة الزيت وتحويلها إلى رماد، بحيث يتحول عناصر المعادن الموجودة في المضاف إلى كبريتات. (11) الكربون المتبقي: هو البقايا السوداء اللون التي تتكون من الزيت تحت ظروف تجريبية محددة، نتيجة للتسخين والتبخر والاحتراق. الكربون المتبقي هو مؤشر جودة مهم لزيوت التشحيم الأساسية، وهو بند محدد لتقييم خصائص زيت التشحيم ومدى تكريره. في الزيت الأساسي للمواد التشحيمية، يعتمد كمية الكربون المتبقي ليس فقط على التركيب الكيميائي للزيت، بل أيضًا على مستوى تنقية الزيت. أما المواد الرئيسية التي تؤدي إلى تكوّن الكربون المتبقي في الزيت، فهي: المواد اللاصقة الموجودة في الزيت، والقطران، بالإضافة إلى الهيدروكربونات الأروماتية متعددة الحلقات. تتحلل هذه المواد وتتكثف تحت ظروف نقص الأكسجين بفعل الحرارة الشديدة، مما يؤدي إلى تكوين فحم متبقي. كلما زادت درجة تنقية الزيوت، قلت قيمة الكربون المتبقي فيها. بشكل عام، كلما كانت قيمة الكربون المتبقي في الزيت الأساسي الخالي أقل، كان ذلك أفضل. حالياً، تحتوي العديد من الزيوت على إضافات من المعادن والكبريت والفوسفور والنيتروجين، وتتميز قيم الكربون المتبقي فيها بارتفاعها؛ ولذلك فإن قياس الكربون المتبقي في الزيوت المحتوية على إضافات قد فقد معناه الأصلي. تعد الشوائب الميكانيكية والرطوبة والرماد والكربون المتبقي من المؤشرات التي تعكس نقاء الزيت، كما أنها تدل على مستوى تنقية الزيت الأساسي المستخدم في التشحيم. ٢. الخصائص الفيزيائية والكيميائية الخاصة
بالإضافة إلى الخصائص الفيزيائية والكيميائية العامة المذكورة أعلاه، يجب أن يتمتع كل نوع من زيوت التشحيم بخصائص فيزيائية وكيميائية خاصة تميز خصائص استخدامه. كلما كانت متطلبات الجودة أعلى، أو كانت الزيوت ذات استخدامات محددة، كانت خصائصها الفيزيائية والكيميائية الخاصة أكثر بروزًا. فيما يلي عرض موجز لطرق الاختبار التي تعكس هذه الخصائص الفيزيائية والكيميائية الخاصة:
(١) استقرار التأكسد
يُعبر استقرار التأكسد عن قدرة زيوت التشحيم على مقاومة التقادم، وتُعتبر هذه المواصفة ضرورية في بعض زيوت التشحيم الصناعية ذات العمر الطويل، ولذلك تُعتبر خاصية مهمة لهذه الأنواع من الزيوت. هناك العديد من الطرق لقياس استقرار الزيوت أمام عملية الأكسدة، وفي الأساس، يتم وضع كمية معينة من الزيت في بيئة تحتوي على الهواء (أو الأكسجين) ومحفزات معدنية، ثم يتم تعريض الزيت للأكسدة لفترة زمنية معينة عند درجة حرارة معينة. بعد ذلك، يتم قياس قيمة الحموضة في الزيت، وتغيرات اللزوجة، بالإضافة إلى تشكيل أي رواسب. تختلف ميول التأكسد الذاتي لجميع زيوت التشحيم حسب تركيبها الكيميائي والظروف الخارجية المحيطة بها. مع مرور الوقت أثناء الاستخدام، يحدث عملية أكسدة، مما يؤدي تدريجيًا إلى تكوين بعض المركبات مثل الألدهيدات والكيتونات والأحماض بالإضافة إلى المواد اللاصقة والقطرانية. أما استقرار الزيت أمام الأكسدة فهو الخاصية التي تمنع تكوّن هذه المواد التي قد تؤثر سلبًا على استخدام الزيت. (٢) الاستقرار الحراري: يُشير الاستقرار الحراري إلى قدرة الزيت على تحمل درجات الحرارة العالية، أي قدرة زيت التشحيم على مقاومة التحلل الحراري، وهو ما يُعرف بدرجة التحلل الحراري. يُطلب استقرار حراري في بعض زيوت التشحيم الهيدروليكية المقاومة للتآكل عالية الجودة، وزيوت الضواغط، وغيرها. تعتمد الاستقرار الحراري للزيوت بشكل أساسي على تركيب الزيت الأساسي، وغالبًا ما يكون للعديد من الإضافات التي لها درجات تحلل منخفضة تأثير سلبي على استقرار الزيت ； كما أن مضادات الأكسدة لا تستطيع تحسين الاستقرار الحراري للزيوت بشكل ملحوظ. (٣) الخصائص الزيتية وخصائص مقاومة الضغط العالي: الخصائص الزيتية تعني قدرة المواد القطبية الموجودة في الزيت على تكوين طبقة امتصاص فيزيائية كيميائية صلبة على سطح المعدن في نقاط الاحتكاك، مما يساعد في تحمل الأحمال العالية ومقاومة التآكل الناتج عن الاحتكاك. أما خصائص مقاومة الضغط العالي، فهي تعني أن المواد القطبية في الزيت تتفاعل كيميائيًا مع سطح المعدن تحت تأثير درجات الحرارة العالية والأحمال الكبيرة، مما يؤدي إلى تكوين طبقة رخوة ذات نقطة انصهار منخفضة (أو قابلة للتشكيل)، وهذه الطبقة تساعد في تحمل الصدمات والأحمال العالية ودرجات الحرارة العالية. (٤) التآكل والصدأ: يؤدي أكسدة الزيوت أو تأثير المواد المضافة إلى تآكل الفولاذ والمعادن غير الحديدية الأخرى. عادةً ما يتم إجراء اختبار التآكل عن طريق وضع قضيب من النحاس الأحمر في الزيت، وتركه عند درجة حرارة 100 درجة مئوية لمدة 3 ساعات، ثم ملاحظة التغيرات التي تطرأ على النحاس ； أما اختبار التآكل فهو يتمثل في تعرض سطح الفولاذ للتآكل تحت تأثير الماء وبخار الماء؛ ويتم تحديد مقاومة التآكل عن طريق إضافة 30 مل من الماء المقطر أو ماء البحر الصناعي إلى 300 مل من الزيت التجريبي، ثم وضع قضيب فولاذي فيه، والتحريك عند درجة حرارة 54 درجة مئوية لمدة 24 ساعة، وبعد ذلك يُلاحظ ما إذا كان القضيب قد تآكل أم لا. يجب أن تتمتع المواد الزيتية بخصائص مضادة لتآكل المعادن والصدأ، وفي معايير زيوت التشحيم الصناعية، يُعتبر كلا هذين الخاصيتين من الخصائص الإلزامية التي يجب اختبارها. (٥) مقاومة التكتل: أثناء عملية التشغيل، ينتج الزيت المخفف رغوة بسبب وجود الهواء فيه، وخاصة عندما يحتوي الزيت على مواد مضافة ذات خصائص سطحية، حيث يصبح من السهل جدًا تكون الرغوة، كما أن هذه الرغوة لا تختفي بسهولة. تؤدي الترطبات التي تتكون أثناء استخدام زيت التشحيم إلى تدمير طبقة الزيت، مما يسبب التلاحم بين أسطح الاحتكاك أو يزيد من التآكل، كما يعجل بتأكسد الزيت وفساده. بالإضافة إلى ذلك، فإنها تسبب انسداداً هوائياً في نظام التشحيم، مما يؤثر على دوران الزيت. لذلك، فإن مقاومة التفريغ الهوائي تعتبر مؤشرًا مهمًا لجودة زيوت التشحيم وما شابهها. (٦) الاستقرار تحت تأثير التحلل المائي: يُعبر مؤشر الاستقرار تحت تأثير التحلل المائي عن مدى استقرار الزيوت في وجود الماء والمعادن (خاصة النحاس). وعادةً، ما يؤدي ارتفاع قيمة الحموضة في الزيوت، أو وجود مواد مضافة تتحلل إلى مواد حمضية عند التعرض للماء، إلى جعل هذا المؤشر غير مطابق للمعايير. طريقة قياسها تتم عن طريق إضافة النفط المراد اختباره إلى كمية معينة من الماء، ثم خلطه مع صفيحة نحاسية في درجة حرارة معينة لفترة زمنية معينة، بعد ذلك يتم قياس قيمة الحموضة في طبقة الماء وكذلك فقدان الوزن لدى الصفيحة النحاسية. (٧) مقاومة الترطيب: غالبًا ما يختلط زيت التشحيم الصناعي أثناء الاستخدام بكميات من الماء المستخدم في التبريد. وإذا كانت قدرة زيت التشحيم على مقاومة الترطيب ضعيفة، فإنه سيتفاعل مع الماء المختلط معه لتكوين خليط مرطب، مما يجعل من الصعب إخراج الماء من قاع خزان الزيت، وبالتالي قد يؤدي ذلك إلى سوء في عملية التشحيم. لذلك، فإن مقاومة التجزؤ هي خاصية فيزيائية كيميائية مهمة جدًا لزيوت التشحيم الصناعية. عادةً، يتم خلط 40 مل من الزيت المراد اختباره مع 40 مل من الماء المقطر في درجة حرارة معينة، وذلك بعد التحريك الشديد لفترة معينة، ثم يتم مراقبة الوقت الذي يستغرقه فصل طبقة الزيت عن طبقة الماء وطبقة الإمولسيون، ليصبح الوزن 40-37-3 مل ； زيت التروس الصناعي يُحضّر عن طريق خلط الزيت مع الماء، وخلطهما عند درجة حرارة معينة وبسرعة 6000 دورة في الدقيقة لمدة 5 دقائق، ثم ترك الخليط لمدة 5 ساعات، بعد ذلك يتم قياس كمية الزيت والماء وطبقة الإمولسيون بالمليلتر. (٨) قيمة التخلص من الهواء: يوجد متطلب لذلك في معايير زيوت الهيدروليك، وذلك لأنه في أنظمة الهيدروليك، إذا لم يتم التخلص من الهواء المذاب في الزيت في الوقت المناسب، فإن ذلك سيؤثر على دقة وحساسية نقل الضغط في النظام، وفي الحالات الشديدة، قد لا يتمكن النظام من تلبية متطلبات الاستخدام. طريقة قياس هذه الخاصية مشابهة لطريقة قياس مقاومة التفريغ، لكنها تقيس الوقت اللازم لتحرر الهواء (الرذاذ) الموجود داخل المواد الزيتية. (٩) خصائص الختم بالمطاط: في الأنظمة الهيدروليكية، يُستخدم المطاط كمواد للختم في معظم الحالات. أما في الآلات، فإن الزيوت تتلامس حتمًا مع بعض مواد الختم. وقد يؤدي استخدام زيوت ذات خصائص ختم سيئة إلى تورم المطاط أو انكماشه أو تصلبه أو تشققه، مما يؤثر على قدرته على الختم. لذلك، من الضروري أن يكون هناك توافق جيد بين الزيوت والمطاط. تنص معايير زيت الهيدروليك على مؤشر ختم المطاط، وهو يُقاس من خلال التغيرات التي تحدث في حلقة المطاط ذات الحجم المعين بعد نقعها في الزيت لفترة معينة. (10) الاستقرار تحت التقطيع: عند استخدام الزيوت التي يتم إضافة مواد لزجة إليها، فإن التأثيرات الناتجة عن التقطيع الميكانيكي تؤدي إلى تقطيع البوليمرات ذات السلاسل الطويلة الموجودة في الزيت، مما يؤدي إلى انخفاض لزوجة الزيت وبالتالي يؤثر سلبًا على قدرته على التشحيم بشكل فعال. لذلك، فإن استقرار القص هو خاصية فيزيائية وكيميائية خاصة يجب قياسها في هذا النوع من الزيوت. هناك العديد من الطرق لقياس استقرار القص، مثل طريقة القص بالموجات فوق الصوتية، وطريقة القص باستخدام الفوهة، وطريقة القص بمضخة ويكس، وطريقة القص بآلة التروس FZG؛ وفي النهاية، تهدف كل هذه الطرق إلى قياس معدل انخفاض لزوجة الزيت. (11) القدرة على الذوبان
عادةً ما يتم التعبير عن القدرة على الذوبان باستخدام نقطة الأنيلين. تختلف نقاط الذوبان للمضافات المركبة في مستويات الزيوت المختلفة؛ فإن القيمة القصوى لزيوت الرماد المنخفض تكون أعلى من تلك الخاصة بالزيوت ذات القلوية العالية، كما أن القيمة القصوى للزيوت أحادية المرحلة تكون أعلى من تلك الخاصة بالزيوت متعددة المراحل. (12) القابلية للتبخر: تؤثر قابلية الزيت الأساسي للتبخر على استهلاك الوقود، واستقرار اللزوجة، ومقاومة الأكسدة. هذه الخصائص مهمة بشكل خاص للزيوت متعددة المراحل وزيوت توفير الطاقة. (13) خصائص مقاومة الصدأ: تشير هذه الخصائص إلى الخصائص الفيزيائية والكيميائية الخاصة التي يجب أن تتمتع بها الزيوت المضادة للصدأ. وتشمل طرق اختبارها اختبار الرطوبة، واختبار الضباب الملحي، واختبار الطبقات المتراكمة، بالإضافة إلى اختبار استبدال الماء. كما يوجد أيضًا اختبارات أخرى مثل اختبار الصندوق المغلق، واختبار التخزين على المدى الطويل. (14) الخصائص الكهربائية: تعتبر الخصائص الكهربائية من الخصائص المميزة لزيوت العزل، وتشمل بشكل رئيسي زاوية فقدان الوسيط، وثابت العزل الكهربائي، وجهد الاختراق، وجهد النبضات الكهربائية. يؤثر مستوى تنقية الزيت الأساسي، بالإضافة إلى الشوائب والرطوبة، بشكل كبير على الخصائص الكهربائية للزيت. (15) الخصائص الفيزيائية والكيميائية الخاصة للشحوم المُرطبة بالإضافة إلى الخصائص الفيزيائية والكيميائية العادية، فإن الشحوم المُستخدمة في أغراض محددة تتمتع أيضًا بخصائص فيزيائية وكيميائية خاصة بها. كما يتطلب الشحم ذو المقاومة العالية للماء إجراء اختبار المقاومة للماء ； يجب قياس عزم الدوران في درجات الحرارة المنخفضة للدهون ； يجب اختبار خصائص الزيت المُرطب متعدد الفوائد من حيث مقاومة الضغوط العالية ومقاومة الاحتكاك ومقاومة التآكل ； يجب إجراء اختبارات على الشحوم ذات العمر الطويل، مثل اختبارات عمر المحامل. هناك أيضًا طرق اختبار معينة لقياس هذه الخصائص. (16) خصائص فيزيائية وكيميائية خاصة أخرى: يجب أن يكون لكل نوع من أنواع الزيوت خصائص خاصة به، بالإضافة إلى خصائصه العامة. على سبيل المثال، يجب قياس سرعة التبريد لزيت القص ； يجب قياس استقرار التميع للزيت المُمَعَّد ； يجب قياس معامل مقاومة الزحف لزيت الدليل الهيدروليكي ； يجب قياس مدى انتشار رذاذ زيت التشحيم ； يجب قياس نقطة التكثف لزيت التبريد ； يجب قياس زيت التروس ذو درجة الحرارة المنخفضة من حيث نقاط الشق وما إلى ذلك. تتطلب هذه الخصائص تركيبًا كيميائيًا خاصًا للزيت الأساسي، أو إضافة بعض المواد المضافة الخاصة لضمانها.
(١) المظهر (اللون)
لون الزيت غالبًا ما يعكس درجة تكريره واستقراره. بالنسبة للزيوت الأساسية، كلما كان مستوى التكرير أعلى، كان إزالة أكاسيد وكبريتيدات الهيدروكربونات أفضل، وبالتالي يصبح لون الزيت أفتح. لكن، حتى مع تطبيق نفس ظروف المعالجة، قد يختلف لون وشفافية الزيت الأساسي المُنتج من مصادر النفط والفئات المختلفة. بالنسبة لزيوت التشحيم الجديدة، فإن استخدام المواد المضافة جعل من اللون مؤشرًا لمستوى تكرير الزيت الأساسي، وبالتالي فقد هذا اللون معناه الأصلي. (٢) الكثافة: الكثافة هي أبسط وأكثر مؤشرات الخصائص الفيزيائية شيوعًا لزيوت التشحيم. تزداد كثافة زيوت التشحيم مع زيادة كميات الكربون والأكسجين والكبريت في تركيبها؛ وبالتالي، عند نفس اللزوجة أو نفس الوزن الجزيئي النسبي، فإن زيوت التشحيم التي تحتوي على نسبة عالية من الهيدروكربونات العطرية والراتنجات والقار تكون كثافتها هي الأعلى، وتليها تلك التي تحتوي على نسبة عالية من الحلقان النفطية، بينما تكون كثافتها أقل في الزيوت التي تحتوي على نسبة عالية من الألكانات. (٣) اللزوجة: تعكس اللزوجة قوة الاحتكاك الداخلي في الزيت، وهي مؤشر على خصائص الزيت من حيث القابلية للتدفق. بدون إضافة أي مواد مضافة وظيفية، كلما زادت اللزوجة، زادت قوة غشاء الزيت وساءت قابليته للتدفق. (٤) مؤشر اللزوجة: يُعبر مؤشر اللزوجة عن مدى تغير لزوجة الزيت مع تغير درجة الحرارة. كلما كان مؤشر اللزوجة أعلى، كان ذلك يدل على أن لزوجة الزيت تتأثر بدرجة الحرارة بشكل أقل، وبالتالي فإن خصائص اللزوجة مع درجة الحرارة تكون أفضل، والعكس صحيح. (٥) نقطة الاشتعال: نقطة الاشتعال هي مؤشر يدل على قابلية الزيت للتبخر. كلما كانت نوعية الزيت أخف، زادت قابليته للتبخر، وبالتالي يكون نقطة الاشتعال الخاصة به أقل. على العكس، كلما كان تقطير الزيت أثقل، قلت قابليته للتبخر، وارتفعت نقطة الاشتعال لديه. في الوقت نفسه، يُعد نقطة الاشتعال مؤشرًا على خطر اشتعال المنتجات النفطية. يتم تصنيف درجة خطورة المواد النفطية وفقًا لنقطة الاشتعال؛ فالمواد التي تكون نقطة اشتعالها أقل من 45 درجة مئوية تعتبر قابلة للاشتعال، بينما تلك التي تكون نقطة اشتعالها أعلى من 45 درجة مئوية تعتبر قابلة للاحتراق. ويُحظر تمامًا تسخين المواد النفطية إلى درجة اشتعالها أثناء عمليات تخزينها ونقلها. عندما تكون اللزوجة متساوية، كلما كان نقطة الاشتعال أعلى كان ذلك أفضل. لذلك، يجب على المستخدمين اختيار زيت التشحيم بناءً على درجة الحرارة المستخدمة وظروف عمل زيت التشحيم. يُعتقد عمومًا أنه يمكن استخدام المادة بأمان إذا كان نقطة الاشتعال أعلى من درجة الحرارة المستخدمة بمقدار 20 إلى 30 درجة مئوية. (٦) نقطة التجمد ونقطة التدفق: نقطة التجمد هي أعلى درجة حرارة يتوقف عندها تدفق الزيت تحت ظروف تبريد محددة. هناك فرق كبير بين تجمد المواد النفطية وتجمد المركبات النقية. لا يوجد درجة حرارة تجمد محددة للزيوت، فما يسمى بـ "التجمد" هو في الواقع فقدان الزيت لخاصية السيولة ككل، وليس بالضرورة أن تتحول جميع مكوناته إلى حالة صلبة. نقطة تجمد زيت التشحيم هي مؤشر جودة مهم يدل على قابلية تدفق زيت التشحيم في درجات الحرارة المنخفضة. له أهمية كبيرة في الإنتاج والنقل والاستخدام. لا يمكن استخدام زيوت التشحيم ذات نقطة تجمد مرتفعة في درجات الحرارة المنخفضة. على العكس، في المناطق ذات درجات الحرارة المرتفعة، لا حاجة لاستخدام زيوت تشحيم ذات نقطة تجمد منخفضة. لأن كلما كان نقطة التجمد لزيت التشحيم أقل، ارتفعت تكلفة إنتاجه، مما يؤدي إلى هدر غير ضروري. بشكل عام، يجب أن يكون نقطة التجمد لزيت التشحيم أقل بـ 5 إلى 7 درجات مئوية من أدنى درجة حرارة في بيئة الاستخدام. لكن من الضروري ذكر أنه عند اختيار زيت التشحيم ذو درجة الحرارة المنخفضة، يجب أخذ نقطة التكثف للزيت، ولزوجته في درجات الحرارة المنخفضة، بالإضافة إلى خصائصه مع درجة الحرارة، في الاعتبار بشكل كامل. لأن الزيوت ذات نقطة تكثف منخفضة، فإن لزوجتها في درجات الحرارة المنخفضة وخصائصها المتعلقة باللزوجة مع درجة الحرارة قد لا تتوافق أيضًا مع المتطلبات. كل من نقطة التكثف ونقطة الانسياب هما مؤشران على قدرة الزيوت على الانسياب في درجات الحرارة المنخفضة، ولا يوجد فرق جوهري بينهما، فقط طريقة القياس تختلف قليلاً. نقطة التجمد ونقطة التدفق لنفس الزيت ليستا متساويتين تمامًا؛ عمومًا، تكون نقطة التدفق أعلى بنحو 2 إلى 3 درجات مئوية من نقطة التجمد، لكن هناك استثناءات. (٧) قيمة الحموضة، وقيمة القلوية، وقيمة التعادل: تُعبر قيمة الحموضة عن كمية المواد الحمضية الموجودة في زيت التشحيم، ووحدة قياسها هي ملغ/كوه/غرام. يوجد نوعان من القيم الحمضية: القيم الحمضية القوية والقيم الحمضية الضعيفة، وعند جمعهما معًا نحصل على القيمة الحمضية الكلية (وتُختصر إلى TAN). ما نسميه عادةً “القيمة الحمضية”، هو في الواقع “القيمة الحمضية الكلية (TAN)”. القيمة القلوية هي مؤشر يدل على نسبة المواد القلوية في زيت التشحيم، ووحدتها: ملغ/كوه/جرام. ينقسم مؤشر القلوية أيضًا إلى قلوية قوية وقلوية ضعيفة، ويمثل مجموعهما المؤشر الكلي للقلوية (المختصر TBN). ما نسميه عادةً “القيمة القلوية” هو في الواقع “القيمة القلوية الكلية (TBN)”. في الواقع، يشمل قيمة التعادل القيمة الكلية للأحماض والقيمة الكلية للقواعد. لكن، ما لم يُذكر خلاف ذلك، فإن ما يُقصد بـ “القيمة المحايدة” في العادة هو في الواقع “القيمة الكلية للأحماض”， ووحدة قياسها أيضًا هي: mgKOH/g. (٨) الرطوبة: تعني الرطوبة نسبة الماء الموجود في زيت التشحيم، وعادةً ما تُقاس بالنسبة المئوية للوزن. يؤدي وجود الماء في زيت التشحيم إلى تدمير الطبقة الزيتية التي يشكلها الزيت، مما يقلل من فعالية التشحيم. كما أنه يسرع من عملية تآكل المعادن بواسطة الأحماض العضوية، مما يؤدي إلى تآكل الأجهزة، ويجعل الزيت عرضة لتكوين رواسب. باختصار، كلما قلت كمية الماء في زيت التشحيم، كان ذلك أفضل. (٩) الشوائب الميكانيكية: تُعني الشوائب الميكانيكية الترسبات أو المواد المعلقة على شكل هلامية الموجودة في زيت التشحيم، والتي لا تذوب في مذيبات مثل البنزين والإيثانول والبنزين. معظم هذه الشوائب عبارة عن رمل وحصى وقطع من الحديد، بالإضافة إلى بعض أملاح المعادن العضوية التي يصعب حلها في المذيبات، والتي تأتي نتيجة استخدام بعض المواد المضافة. عادةً، يتم الحفاظ على الشوائب الميكانيكية في زيوت التشحيم الأساسية أقل من 0.005% (ويُعتبر وجود شوائب أقل من 0.005% غير موجود). (10) الرماد ورماد كبريتات الكالسيوم: الرماد هو المواد غير القابلة للاحتراق التي تبقى بعد عملية الحرق في ظروف محددة. يُعتقد عمومًا أن تركيب الرماد يتكون من بعض العناصر المعدنية وأملاحها. للرماد مفهوم مختلف لدى أنواع الزيوت المختلفة؛ فبالنسبة للزيوت الأساسية أو تلك التي لا تحتوي على إضافات، يمكن استخدام الرماد لتحديد مستوى تكرير الزيت. بالنسبة للزيوت التي تحتوي على إضافات من أملاح المعادن (الزيوت الجديدة)، يصبح الرماد وسيلة للتحكم في كمية الإضافات المضافة. يتم استخدام رماد كبريتات الكالسيوم بدلاً من الرماد في الخارج. الطريقة هي: إضافة كمية صغيرة من حمض الكبريتيك المركز قبل حرق عينة الزيت وتحويلها إلى رماد، بحيث يتحول عناصر المعادن الموجودة في المضاف إلى كبريتات. (11) الكربون المتبقي: هو البقايا السوداء اللون التي تتكون من الزيت تحت ظروف تجريبية محددة، نتيجة للتسخين والتبخر والاحتراق. الكربون المتبقي هو مؤشر جودة مهم لزيوت التشحيم الأساسية، وهو بند محدد لتقييم خصائص زيت التشحيم ومدى تكريره. في الزيت الأساسي للمواد التشحيمية، يعتمد كمية الكربون المتبقي ليس فقط على التركيب الكيميائي للزيت، بل أيضًا على مستوى تنقية الزيت. أما المواد الرئيسية التي تؤدي إلى تكوّن الكربون المتبقي في الزيت، فهي: المواد اللاصقة الموجودة في الزيت، والقطران، بالإضافة إلى الهيدروكربونات الأروماتية متعددة الحلقات. تتحلل هذه المواد وتتكثف تحت ظروف نقص الأكسجين بفعل الحرارة الشديدة، مما يؤدي إلى تكوين فحم متبقي. كلما زادت درجة تنقية الزيوت، قلت قيمة الكربون المتبقي فيها. بشكل عام، كلما كانت قيمة الكربون المتبقي في الزيت الأساسي الخالي أقل، كان ذلك أفضل. حالياً، تحتوي العديد من الزيوت على إضافات من المعادن والكبريت والفوسفور والنيتروجين، وتتميز قيم الكربون المتبقي فيها بارتفاعها؛ ولذلك فإن قياس الكربون المتبقي في الزيوت المحتوية على إضافات قد فقد معناه الأصلي. تعد الشوائب الميكانيكية والرطوبة والرماد والكربون المتبقي من المؤشرات التي تعكس نقاء الزيت، كما أنها تدل على مستوى تنقية الزيت الأساسي المستخدم في التشحيم. ٢. الخصائص الفيزيائية والكيميائية الخاصة
بالإضافة إلى الخصائص الفيزيائية والكيميائية العامة المذكورة أعلاه، يجب أن يتمتع كل نوع من زيوت التشحيم بخصائص فيزيائية وكيميائية خاصة تميز خصائص استخدامه. كلما كانت متطلبات الجودة أعلى، أو كانت الزيوت ذات استخدامات محددة، كانت خصائصها الفيزيائية والكيميائية الخاصة أكثر بروزًا. فيما يلي عرض موجز لطرق الاختبار التي تعكس هذه الخصائص الفيزيائية والكيميائية الخاصة:
(١) استقرار التأكسد
يُعبر استقرار التأكسد عن قدرة زيوت التشحيم على مقاومة التقادم، وتُعتبر هذه المواصفة ضرورية في بعض زيوت التشحيم الصناعية ذات العمر الطويل، ولذلك تُعتبر خاصية مهمة لهذه الأنواع من الزيوت. هناك العديد من الطرق لقياس استقرار الزيوت أمام عملية الأكسدة، وفي الأساس، يتم وضع كمية معينة من الزيت في بيئة تحتوي على الهواء (أو الأكسجين) ومحفزات معدنية، ثم يتم تعريض الزيت للأكسدة لفترة زمنية معينة عند درجة حرارة معينة. بعد ذلك، يتم قياس قيمة الحموضة في الزيت، وتغيرات اللزوجة، بالإضافة إلى تشكيل أي رواسب. تختلف ميول التأكسد الذاتي لجميع زيوت التشحيم حسب تركيبها الكيميائي والظروف الخارجية المحيطة بها. مع مرور الوقت أثناء الاستخدام، يحدث عملية أكسدة، مما يؤدي تدريجيًا إلى تكوين بعض المركبات مثل الألدهيدات والكيتونات والأحماض بالإضافة إلى المواد اللاصقة والقطرانية. أما استقرار الزيت أمام الأكسدة فهو الخاصية التي تمنع تكوّن هذه المواد التي قد تؤثر سلبًا على استخدام الزيت. (٢) الاستقرار الحراري: يُشير الاستقرار الحراري إلى قدرة الزيت على تحمل درجات الحرارة العالية، أي قدرة زيت التشحيم على مقاومة التحلل الحراري، وهو ما يُعرف بدرجة التحلل الحراري. يُطلب استقرار حراري في بعض زيوت التشحيم الهيدروليكية المقاومة للتآكل عالية الجودة، وزيوت الضواغط، وغيرها. تعتمد الاستقرار الحراري للزيوت بشكل أساسي على تركيب الزيت الأساسي، وغالبًا ما يكون للعديد من الإضافات التي لها درجات تحلل منخفضة تأثير سلبي على استقرار الزيت ； كما أن مضادات الأكسدة لا تستطيع تحسين الاستقرار الحراري للزيوت بشكل ملحوظ. (٣) الخصائص الزيتية وخصائص مقاومة الضغط العالي: الخصائص الزيتية تعني قدرة المواد القطبية الموجودة في الزيت على تكوين طبقة امتصاص فيزيائية كيميائية صلبة على سطح المعدن في نقاط الاحتكاك، مما يساعد في تحمل الأحمال العالية ومقاومة التآكل الناتج عن الاحتكاك. أما خصائص مقاومة الضغط العالي، فهي تعني أن المواد القطبية في الزيت تتفاعل كيميائيًا مع سطح المعدن تحت تأثير درجات الحرارة العالية والأحمال الكبيرة، مما يؤدي إلى تكوين طبقة رخوة ذات نقطة انصهار منخفضة (أو قابلة للتشكيل)، وهذه الطبقة تساعد في تحمل الصدمات والأحمال العالية ودرجات الحرارة العالية. (٤) التآكل والصدأ: يؤدي أكسدة الزيوت أو تأثير المواد المضافة إلى تآكل الفولاذ والمعادن غير الحديدية الأخرى. عادةً ما يتم إجراء اختبار التآكل عن طريق وضع قضيب من النحاس الأحمر في الزيت، وتركه عند درجة حرارة 100 درجة مئوية لمدة 3 ساعات، ثم ملاحظة التغيرات التي تطرأ على النحاس ； أما اختبار التآكل فهو يتمثل في تعرض سطح الفولاذ للتآكل تحت تأثير الماء وبخار الماء؛ ويتم تحديد مقاومة التآكل عن طريق إضافة 30 مل من الماء المقطر أو ماء البحر الصناعي إلى 300 مل من الزيت التجريبي، ثم وضع قضيب فولاذي فيه، والتحريك عند درجة حرارة 54 درجة مئوية لمدة 24 ساعة، وبعد ذلك يُلاحظ ما إذا كان القضيب قد تآكل أم لا. يجب أن تتمتع المواد الزيتية بخصائص مضادة لتآكل المعادن والصدأ، وفي معايير زيوت التشحيم الصناعية، يُعتبر كلا هذين الخاصيتين من الخصائص الإلزامية التي يجب اختبارها. (٥) مقاومة التكتل: أثناء عملية التشغيل، ينتج الزيت المخفف رغوة بسبب وجود الهواء فيه، وخاصة عندما يحتوي الزيت على مواد مضافة ذات خصائص سطحية، حيث يصبح من السهل جدًا تكون الرغوة، كما أن هذه الرغوة لا تختفي بسهولة. تؤدي الترطبات التي تتكون أثناء استخدام زيت التشحيم إلى تدمير طبقة الزيت، مما يسبب التلاحم بين أسطح الاحتكاك أو يزيد من التآكل، كما يعجل بتأكسد الزيت وفساده. بالإضافة إلى ذلك، فإنها تسبب انسداداً هوائياً في نظام التشحيم، مما يؤثر على دوران الزيت. لذلك، فإن مقاومة التفريغ الهوائي تعتبر مؤشرًا مهمًا لجودة زيوت التشحيم وما شابهها. (٦) الاستقرار تحت تأثير التحلل المائي: يُعبر مؤشر الاستقرار تحت تأثير التحلل المائي عن مدى استقرار الزيوت في وجود الماء والمعادن (خاصة النحاس). وعادةً، ما يؤدي ارتفاع قيمة الحموضة في الزيوت، أو وجود مواد مضافة تتحلل إلى مواد حمضية عند التعرض للماء، إلى جعل هذا المؤشر غير مطابق للمعايير. طريقة قياسها تتم عن طريق إضافة النفط المراد اختباره إلى كمية معينة من الماء، ثم خلطه مع صفيحة نحاسية في درجة حرارة معينة لفترة زمنية معينة، بعد ذلك يتم قياس قيمة الحموضة في طبقة الماء وكذلك فقدان الوزن لدى الصفيحة النحاسية. (٧) مقاومة الترطيب: غالبًا ما يختلط زيت التشحيم الصناعي أثناء الاستخدام بكميات من الماء المستخدم في التبريد. وإذا كانت قدرة زيت التشحيم على مقاومة الترطيب ضعيفة، فإنه سيتفاعل مع الماء المختلط معه لتكوين خليط مرطب، مما يجعل من الصعب إخراج الماء من قاع خزان الزيت، وبالتالي قد يؤدي ذلك إلى سوء في عملية التشحيم. لذلك، فإن مقاومة التجزؤ هي خاصية فيزيائية كيميائية مهمة جدًا لزيوت التشحيم الصناعية. عادةً، يتم خلط 40 مل من الزيت المراد اختباره مع 40 مل من الماء المقطر في درجة حرارة معينة، وذلك بعد التحريك الشديد لفترة معينة، ثم يتم مراقبة الوقت الذي يستغرقه فصل طبقة الزيت عن طبقة الماء وطبقة الإمولسيون، ليصبح الوزن 40-37-3 مل ； زيت التروس الصناعي يُحضّر عن طريق خلط الزيت مع الماء، وخلطهما عند درجة حرارة معينة وبسرعة 6000 دورة في الدقيقة لمدة 5 دقائق، ثم ترك الخليط لمدة 5 ساعات، بعد ذلك يتم قياس كمية الزيت والماء وطبقة الإمولسيون بالمليلتر. (٨) قيمة التخلص من الهواء: يوجد متطلب لذلك في معايير زيوت الهيدروليك، وذلك لأنه في أنظمة الهيدروليك، إذا لم يتم التخلص من الهواء المذاب في الزيت في الوقت المناسب، فإن ذلك سيؤثر على دقة وحساسية نقل الضغط في النظام، وفي الحالات الشديدة، قد لا يتمكن النظام من تلبية متطلبات الاستخدام. طريقة قياس هذه الخاصية مشابهة لطريقة قياس مقاومة التفريغ، لكنها تقيس الوقت اللازم لتحرر الهواء (الرذاذ) الموجود داخل المواد الزيتية. (٩) خصائص الختم بالمطاط: في الأنظمة الهيدروليكية، يُستخدم المطاط كمواد للختم في معظم الحالات. أما في الآلات، فإن الزيوت تتلامس حتمًا مع بعض مواد الختم. وقد يؤدي استخدام زيوت ذات خصائص ختم سيئة إلى تورم المطاط أو انكماشه أو تصلبه أو تشققه، مما يؤثر على قدرته على الختم. لذلك، من الضروري أن يكون هناك توافق جيد بين الزيوت والمطاط. تنص معايير زيت الهيدروليك على مؤشر ختم المطاط، وهو يُقاس من خلال التغيرات التي تحدث في حلقة المطاط ذات الحجم المعين بعد نقعها في الزيت لفترة معينة. (10) الاستقرار تحت التقطيع: عند استخدام الزيوت التي يتم إضافة مواد لزجة إليها، فإن التأثيرات الناتجة عن التقطيع الميكانيكي تؤدي إلى تقطيع البوليمرات ذات السلاسل الطويلة الموجودة في الزيت، مما يؤدي إلى انخفاض لزوجة الزيت وبالتالي يؤثر سلبًا على قدرته على التشحيم بشكل فعال. لذلك، فإن استقرار القص هو خاصية فيزيائية وكيميائية خاصة يجب قياسها في هذا النوع من الزيوت. هناك العديد من الطرق لقياس استقرار القص، مثل طريقة القص بالموجات فوق الصوتية، وطريقة القص باستخدام الفوهة، وطريقة القص بمضخة ويكس، وطريقة القص بآلة التروس FZG؛ وفي النهاية، تهدف كل هذه الطرق إلى قياس معدل انخفاض لزوجة الزيت. (11) القدرة على الذوبان
عادةً ما يتم التعبير عن القدرة على الذوبان باستخدام نقطة الأنيلين. تختلف نقاط الذوبان للمضافات المركبة في مستويات الزيوت المختلفة؛ فإن القيمة القصوى لزيوت الرماد المنخفض تكون أعلى من تلك الخاصة بالزيوت ذات القلوية العالية، كما أن القيمة القصوى للزيوت أحادية المرحلة تكون أعلى من تلك الخاصة بالزيوت متعددة المراحل. (12) القابلية للتبخر: تؤثر قابلية الزيت الأساسي للتبخر على استهلاك الوقود، واستقرار اللزوجة، ومقاومة الأكسدة. هذه الخصائص مهمة بشكل خاص للزيوت متعددة المراحل وزيوت توفير الطاقة. (13) خصائص مقاومة الصدأ: تشير هذه الخصائص إلى الخصائص الفيزيائية والكيميائية الخاصة التي يجب أن تتمتع بها الزيوت المضادة للصدأ. وتشمل طرق اختبارها اختبار الرطوبة، واختبار الضباب الملحي، واختبار الطبقات المتراكمة، بالإضافة إلى اختبار استبدال الماء. كما يوجد أيضًا اختبارات أخرى مثل اختبار الصندوق المغلق، واختبار التخزين على المدى الطويل. (14) الخصائص الكهربائية: تعتبر الخصائص الكهربائية من الخصائص المميزة لزيوت العزل، وتشمل بشكل رئيسي زاوية فقدان الوسيط، وثابت العزل الكهربائي، وجهد الاختراق، وجهد النبضات الكهربائية. يؤثر مستوى تنقية الزيت الأساسي، بالإضافة إلى الشوائب والرطوبة، بشكل كبير على الخصائص الكهربائية للزيت. (15) الخصائص الفيزيائية والكيميائية الخاصة للشحوم المُرطبة بالإضافة إلى الخصائص الفيزيائية والكيميائية العادية، فإن الشحوم المُستخدمة في أغراض محددة تتمتع أيضًا بخصائص فيزيائية وكيميائية خاصة بها. كما يتطلب الشحم ذو المقاومة العالية للماء إجراء اختبار المقاومة للماء ； يجب قياس عزم الدوران في درجات الحرارة المنخفضة للدهون ； يجب اختبار خصائص الزيت المُرطب متعدد الفوائد من حيث مقاومة الضغوط العالية ومقاومة الاحتكاك ومقاومة التآكل ； يجب إجراء اختبارات على الشحوم ذات العمر الطويل، مثل اختبارات عمر المحامل. هناك أيضًا طرق اختبار معينة لقياس هذه الخصائص. (16) خصائص فيزيائية وكيميائية خاصة أخرى: يجب أن يكون لكل نوع من أنواع الزيوت خصائص خاصة به، بالإضافة إلى خصائصه العامة. على سبيل المثال، يجب قياس سرعة التبريد لزيت القص ； يجب قياس استقرار التميع للزيت المُمَعَّد ； يجب قياس معامل مقاومة الزحف لزيت الدليل الهيدروليكي ； يجب قياس مدى انتشار رذاذ زيت التشحيم ； يجب قياس نقطة التكثف لزيت التبريد ； يجب قياس زيت التروس ذو درجة الحرارة المنخفضة من حيث نقاط الشق وما إلى ذلك. تتطلب هذه الخصائص تركيبًا كيميائيًا خاصًا للزيت الأساسي، أو إضافة بعض المواد المضافة الخاصة لضمانها.
اللزوجة، الرطوبة، قيمة الحموضة، نقطة الاشتعال، والشوائب، وفقًا للمعايير الوطنية
اللزوجة، الرطوبة، قيمة الحموضة، نقطة الاشتعال، والشوائب الميكانيكية
لا توجد معايير خاصة بالشركات لللزوجة، ونقطة الاشتعال، ونقطة الانحناء، ونسبة الماء، والحموضة، والشوائب الميكانيكية، وغيرها؛ لذا يتم إرسال العينات لإجراء الفحوصات في مختبرات خارجية. وفقًا لمعايير تغيير زيت السيارات المختلفة، SHS
شركتنا كسولة نوعًا ما، فلا يتم تحليل زيوت التشحيم تقريبًا، بل يتم استبدالها بشكل دوري فقط. لكن يجب تحليل زيت التسخين لدينا بانتظام: نقطة الاشتعال المفتوحة، اللزوجة الحركية، الرطوبة، الشوائب الميكانيكية، القيمة الحمضية، الكثافة، اللون، ووجود أو عدم وجود أحماض وقلويات قابلة للذوبان في الماء.
الكثافة: الكثافة تعني مدى قدرة مادة التشحيم على مقاومة التشوه تحت تأثير قوى خارجية. يتم تحديد الكثافة عادةً باستخدام مقياس الغوص الإسفيني؛ فكلما زادت الكثافة، قل مقياس الغوص الإسفيني، وبالتالي تزداد قوة المرونة. درجة الكثافة: تقسمها جمعية مواد التشحيم الأمريكية (NLGI) إلى تسع درجات، من 000 إلى 6، أي تسع درجات في المجموع. درجة الغمر المخروطي: درجة الغمر المخروطي هي مقياس للكثافة اللزجة للشحم. كلما زادت درجة الثني، كان الشحم أكثر ليونة. يتم استخدام مخروط قياسي للغوص في زيت التشحيم الذي يكون عنده درجة حرارة معينة، خلال 5 ثوانٍ، ويتم قياس عمق الغوص بوحدة 1/10 مم، وذلك لتحديد مدى صعوبة حقن زيت التشحيم في نقاط التشحيم المطلوبة. نقطة القطرة: تشير نقطة القطرة إلى درجة الحرارة التي يسقط عندها أول قطرة من مادة التشحيم من فتحة جهاز الاختبار تحت ظروف معينة (وليست درجة الانصهار)، وهي تحدد بشكل تقريبي أعلى درجة حرارة يمكن استخدام المادة فيها. بالنسبة للدهون القائمة على الصابون، يجب أن تكون درجة الحرارة المستخدمة أقل من نقطة الانهيار بمقدار 20 إلى 30 درجة مئوية. التطاير: ويُعرف أيضًا بفقدان التبخر، وهو يشير إلى النسبة المئوية للوزن الذي يفقده الشحم عند تبخره تحت ظروف درجة الحرارة المحددة؛ كلما كان فقدان التبخر أقل، كان ذلك أفضل. يعتمد تبخر مادة التشحيم بشكل أساسي على خصائص زيت التشحيم وتركيبة مكوناته. الثبات الميكانيكي: ويُعرف أيضًا بالثبات الهيكلي أو الثبات القصي، وهو يشير إلى قدرة الزيت التشحيم على منع تغير قوامه عند تعرضه للقص الميكانيكي؛ كلما كان مقدار التغير في القوام أقل، كان الثبات الميكانيكي أفضل. الاستقرار أمام الأكسدة: ويُعرف أيضًا باسم الاستقرار الكيميائي، وهو يشير بشكل أساسي إلى قدرة مادة التشحيم على مقاومة تأثيرات الحرارة وأكسجين الهواء أثناء التخزين لفترات طويلة أو أثناء الاستخدام في درجات حرارة عالية. ويعتبر هذا المؤشر من المعايير الرئيسية لقياس قدرة مادة التشحيم على مقاومة الشيخوخة، ويمكن قياسه باستخدام “طريقة قنبلة الأكسجين”. استقرار الكولويد: يشير استقرار الكولويد إلى مدى قدرة مادة التشحيم على الحفاظ على بنيتها الكولويدية أثناء الاستخدام والنقل والتخزين، أو مدى ميلها إلى إطلاق الزيت. ويعتبر استقرار الكولويد في مادة التشحيم أمرًا مهمًا في التطبيقات التي تتطلب درجات حرارة عالية وأحمالًا كبيرة. المقاومة للتآكل: المقاومة للتآكل هي القدرة التي تمتلكها الشحمية على منع التآكل في أسطح الاحتكاك، وذلك عن طريق الحفاظ على طبقة زيتية على سطح الأجزاء المتحركة. عادةً، يتم قياس مقاومة الاحتكاك باستخدام جهاز الكرات الأربع لتحدي قيمة الحمل الحرج PB ； قيمة PD لحمل التلدين ； مؤشرات التآكل الشاملة. جهاز اختبار تيمكن لقياس قيمة OK وغيرها. مقاومة الماء (القدرة على مقاومة الماء): تُعرف مقاومة الماء أيضًا باختبار المقاومة للماء، وهي تشير إلى قدرة الزيت المخفف على مقاومة غسله بالماء، أو قدرته على مقاومة تلف بنيته نتيجة امتصاص الماء. يتم قياس النسبة المئوية للكتلة التي يفقدها الشحم تحت ظروف معينة عند تعرضه للماء؛ فكلما قلت الكمية المفقودة، قل التغير في خصائصه عند التعرض للماء. الأداء في درجات الحرارة المنخفضة: أحد المؤشرات المهمة لقياس أداء مادة التشحيم في درجات الحرارة المنخفضة هو عزم الدوران في درجات الحرارة المنخفضة، أي مدى قدرة مادة التشحيم على منع دوران المحامل ذات السرعة المنخفضة في درجات حرارة تقل عن -20 درجة مئوية. يتم تحديد عزم الدوران في درجات الحرارة المنخفضة من خلال متوسط قيم عزم البدء وعزم الدوران بعد 60 دقيقة من التشغيل. القدرة المضادة للتآكل (الحماية): القدرة المضادة للتآكل هي قدرة مادة التشحيم على منع التآكل في المعادن التي تتلامس معها، وتُستخدم لقياس قدرة هذه المادة على حماية المعادن من الصدأ في الظروف الرطبة والحارة. يجب أن تمنع هذه المادة تآكل المعادن في درجات الحرارة العادية والرطوبة العالية. القدرة على الضخ: تعني القدرة على الضخ مدى سهولة نقل الشحم المُخفف إلى فوهات الأنابيب في نظام التوزيع وفوهات الأدوات المستخدمة في ذلك، تحت تأثير الضغط. مقاومة تورم المطاط: مقاومة تورم المطاط تعني عدم حدوث ظاهرة الذوبان أو التسرب أو التورم والتشوه المفرط في المنتجات المطاطية مثل أجزاء الختم نتيجة تأثير الشحم. التشقق التجويفي: يشير التشقق التجويفي إلى ميل مواد التشحيم إلى تكوين تجاويف أثناء عملها المستمر داخل المحامل، حيث تشكل كمية من مواد التشحيم غير العاملة بجانب المسار الدوار جدران هذه التجاويف، فتعمل بدورها كختم ومستودع للزيت. الحساسية تجاه الفقاعات الهوائية: في نظام توزيع الشحم المُرطب، تتكون فقاعات هوائية بسبب انخفاض الضغط، مما يمنع الشحم من الوصول إلى مكان الاستخدام. بعض الدهون يسهل أن تظهر لديها هذه الظاهرة، أي أنها حساسة لظاهرة التجويف. القوة الترابطية: القوة الترابطية هي قوة الجذب بين جزيئات مادة معينة، مما يؤدي إلى ترابطها مع بعضها البعض. وهذه القوة تعمل على عرقلة تدفق المادة المخمدة للحرارة. الالتصاق: الالتصاق هو القدرة التي يتمتع بها مادة التشحيم على الالتصاق بسطح مسارات المحامل التي يتم تشحيمها. الخاصية اللزجة: هي الخاصية التي تجعل الشحم المُخفف يقل كثافته عند تعرضه لقوى القص، ويزداد كثافته مرة أخرى عند توقف هذه القوى.
لكل نوع من زيوت التشحيم مجموعة من معايير الجودة، وتقوم المصانع بالتحكم في الإنتاج وفقًا لهذه المؤشرات، ولا يتم إخراج المنتج للسوق إلا بعد اجتيازه الفحوصات. هناك أنواع متعددة من زيوت التشحيم، ولكل نوع استخداماته الخاصة. وهناك نوعان من المعايير المستخدمة لتقييم هذه الزيوت؛ النوع الأول هو المعايير المشتركة، والتي يجب أن تتوافق بها جميع منتجات زيوت التشحيم أو معظمها، رغم أن القيم الدقيقة قد تختلف من منتج لآخر ； الفئة الأخرى هي تلك التي يختلف فيها المواصفات حسب الغرض، حيث لكل نوع مؤشراته الخاصة. يمكن تقسيم الفئة الأولى إلى ثلاث فئات أخرى:
1. المؤشرات الفيزيائية والكيميائية: وهي تعبر عن الجودة الداخلية للمنتج، بالإضافة إلى الخصائص الفيزيائية والكيميائية الأساسية لزيوت التشحيم. وهي متطلبات أساسية، وعادةً ما يتم قياسها في المختبرات باستخدام أدوات زجاجية ووفقًا للطرق المعيارية، وهو أمر سريع ويوفر الوقت والجهد. من أمثلة ذلك اللزوجة ونقطة الاشتعال، وعادةً ما يتم قياسها في كل عملية إنتاج. في السنوات الأخيرة، ظهرت العديد من أجهزة القياس الآلية للمؤشرات الفيزيائية والكيميائية، والتي لا توفر الجهد البشري فحسب، بل تزيد أيضًا من سرعة القياس، كما تقلل من أخطاء القياس الناتجة عن التدخل البشري وترفع من دقة النتائج. 2. مؤشرات الأداء: تُشير إلى الخصائص التي يجب أن يتمتع بها زيت التشحيم أثناء الاستخدام، مثل مقاومة الأكسدة ومقاومة التفريغ الهوائي والقدرة على التعامل مع الضغوط العالية، وهناك طرق قياس معيارية لهذه المؤشرات، لكن معدات الاختبار معقدة ومكلفة، كما أنها تتطلب وقتًا وجهدًا كبيرين، بالإضافة إلى اشتراطات معينة لمؤهلات العاملين. ولا تستطيع بعض مصانع إنتاج زيوت التشحيم البسيطة توفير هذه المعدات. وبالإضافة إلى فحص جودة المنتج، يمكن استخدام هذه المؤشرات في تطوير منتجات جديدة. ليس من الضروري إجراء هذا الاختبار في كل دفعة من المنتجات، بل يتم إجراؤه فقط عند حدوث تغييرات في المواد الخام أو العمليات أو التركيبات، كإجراء لضمان الجودة. ٣. اختبارات على الجهاز المحاكي: يتم استخدام آلات اختبار مخصصة لهذا الغرض، أو محركات حقيقية تمثل النماذج المستخدمة في الواقع. وتكون ظروف الاختبار مشابهة للظروف الفعلية أثناء الاستخدام، ولذلك فإن نتائج الاختبار تعكس بشكل دقيق أداء زيوت التشحيم في الاستخدام الفعلي، كما أنها توفر أساسًا موثوقًا لتقييم جودة زيوت التشحيم. تتبع اختبارات الأجهزة المحاكية طرقًا قياسية للإجراء، وتتطلب هذه الطرق استثمار كميات كبيرة من الجهد البشري والموارد المادية والوقت أثناء التنفيذ، ولا يمكن للشركات ذات الحجم المحدود أو التي تفتقر إلى الموارد المالية القيام بها.
1. المؤشرات الفيزيائية والكيميائية: وهي تعبر عن الجودة الداخلية للمنتج، بالإضافة إلى الخصائص الفيزيائية والكيميائية الأساسية لزيوت التشحيم. وهي متطلبات أساسية، وعادةً ما يتم قياسها في المختبرات باستخدام أدوات زجاجية ووفقًا للطرق المعيارية، وهو أمر سريع ويوفر الوقت والجهد. من أمثلة ذلك اللزوجة ونقطة الاشتعال، وعادةً ما يتم قياسها في كل عملية إنتاج. في السنوات الأخيرة، ظهرت العديد من أجهزة القياس الآلية للمؤشرات الفيزيائية والكيميائية، والتي لا توفر الجهد البشري فحسب، بل تزيد أيضًا من سرعة القياس، كما تقلل من أخطاء القياس الناتجة عن التدخل البشري وترفع من دقة النتائج. 2. مؤشرات الأداء: تُشير إلى الخصائص التي يجب أن يتمتع بها زيت التشحيم أثناء الاستخدام، مثل مقاومة الأكسدة ومقاومة التفريغ الهوائي والقدرة على التعامل مع الضغوط العالية، وهناك طرق قياس معيارية لهذه المؤشرات، لكن معدات الاختبار معقدة ومكلفة، كما أنها تتطلب وقتًا وجهدًا كبيرين، بالإضافة إلى اشتراطات معينة لمؤهلات العاملين. ولا تستطيع بعض مصانع إنتاج زيوت التشحيم البسيطة توفير هذه المعدات. وبالإضافة إلى فحص جودة المنتج، يمكن استخدام هذه المؤشرات في تطوير منتجات جديدة. ليس من الضروري إجراء هذا الاختبار في كل دفعة من المنتجات، بل يتم إجراؤه فقط عند حدوث تغييرات في المواد الخام أو العمليات أو التركيبات، كإجراء لضمان الجودة. ٣. اختبارات على الجهاز المحاكي: يتم استخدام آلات اختبار مخصصة لهذا الغرض، أو محركات حقيقية تمثل النماذج المستخدمة في الواقع. وتكون ظروف الاختبار مشابهة للظروف الفعلية أثناء الاستخدام، ولذلك فإن نتائج الاختبار تعكس بشكل دقيق أداء زيوت التشحيم في الاستخدام الفعلي، كما أنها توفر أساسًا موثوقًا لتقييم جودة زيوت التشحيم. تتبع اختبارات الأجهزة المحاكية طرقًا قياسية للإجراء، وتتطلب هذه الطرق استثمار كميات كبيرة من الجهد البشري والموارد المادية والوقت أثناء التنفيذ، ولا يمكن للشركات ذات الحجم المحدود أو التي تفتقر إلى الموارد المالية القيام بها.
1. المؤشرات الفيزيائية والكيميائية: تُعبر عن الجودة الداخلية للمنتج، وهي الخصائص الفيزيائية والكيميائية الأساسية لزيوت التشحيم، وتُعتبر متطلبات أساسية. يتم قياسها عادةً في المختبرات باستخدام أدوات زجاجية ووفقًا للطرق المعيارية، وهو أمر سريع ويوفر الوقت والجهد، مثل اللزوجة ونقطة الاشتعال، وعادةً ما يتم قياسها في كل عملية إنتاج. 2. مؤشرات الأداء: تُشير إلى الخصائص التي يجب أن يتمتع بها زيت التشحيم أثناء الاستخدام، مثل مقاومة الأكسدة ومقاومة التفريغ الهوائي والقدرة على التعامل مع الضغوط العالية، وهناك طرق قياس معيارية لهذه المؤشرات، لكن معدات الاختبار معقدة ومكلفة، كما أنها تتطلب وقتًا وجهدًا كبيرين، بالإضافة إلى اشتراطات معينة لمؤهلات العاملين. ولا تستطيع بعض مصانع إنتاج زيوت التشحيم البسيطة توفير هذه المعدات. وبالإضافة إلى فحص جودة المنتج، يمكن استخدام هذه المؤشرات في تطوير منتجات جديدة. 3. يتم تحديد مستويات الجودة وفقًا لتصنيفات API (الرابطة الأمريكية للبترول)، حيث يبدأ أسماء زيوت البنزين بالحرف S، مثل SE، SJ، S، إلخ. يبدأ أسماء زيوت الديزل بالحرف “C”， مثل CD، CF، CH وغيرها. يُرمز لزيت التروس بالحرف G، مثل G-4، G-5 وما إلى ذلك. كلما تقدم الرقم التسلسلي، كانت جودة الوقود أعلى. بالإضافة إلى معايير API، هناك أيضًا بعض الهيئات الموثوقة التي وضعت معايير خاصة بها لتقييم جودة زيوت المحركات. سنقدم لكم الآن نبذة عن بعض المنظمات الدولية التي تقوم بتقييم مستوى جودة زيوت المحركات. من المؤكد أن بعض الأصدقاء يعرفون ACEA؛ فهي رابطة مصنعي السيارات الأوروبيين، وهي منظمة تأسست في مايو 1991 خلفاً لـ CCMC، التي كانت رابطة مصنعي السيارات في السوق الأوروبية المشتركة وهي سلف ACEA، وكانت تؤدي وظائف مشابهة لها. تقوم منظمة ACEA بتعديل مواصفات زيوت التشحيم الخاصة بالسيارات كل سنتين، وبعض هذه المواصفات متطابقة مع مواصفات API. وهناك أيضًا منظمة تُعرف باسم ILSAC، أي اللجنة الدولية لتوحيد معايير ومصادقة المواد التشحيم. تتكون من رابطة مصنعي السيارات الأمريكية ورابطة مصنعي السيارات اليابانية. أصدرت ILSAC في أكتوبر 1990 مواصفات الاختبار GF-1 لزيوت محركات السيارات الصغيرة. JASO، وهي منظمة معايير السيارات اليابانية، تُعد أيضًا إحدى الجهات المسؤولة عن تقييم محركات السيارات. تتكون هذه المنظمة من شركات النفط اليابانية، وشركات المواد المضافة، وشركات تصنيع السيارات، بالإضافة إلى الحكومة اليابانية. المعايير التي تضعها المنظمة تُطبق في اليابان ودول المحيط الهادئ، وتُستخدم كتكملة لمعايير اختبار API. كما وضعت القيادات العسكرية للولايات المتحدة وألمانيا وفرنسا معاييرها الخاصة لضمان جودة زيوت الطائرات العسكرية. بالإضافة إلى المنظمات الدولية المذكورة أعلاه، وضعت بعض شركات تصنيع السيارات الشهيرة معاييرها الخاصة أيضًا. على سبيل المثال، وضعت كل من شركة كومنز الأمريكية، وشركة مرسيدس الألمانية، وشركة بي إم دبليو، وشركة فولكسفاغن، وشركة بورشه، وشركة فولفو السويدية معاييرها الخاصة لاختبار زيوت التشحيم، وهذه المعايير أكثر صرامة وتشددًا من معايير API. يوجد في الصين 7 شركات فقط التي تحقق معايير API، بينما عدد الشركات التي تلتزم بمعايير اختبار الزيوت في مصانع السيارات أقل من ذلك. حالياً، أكبر شركة محلية لإنتاج الزيوت الحاصلة على هذه الشهادات هي شركة بكين ييتونغ للبتروكيماويات المحدودة. تقوم الدول والشركات حول العالم بوضع مواصفات لزيوت المحركات بهدف ضمان أن الزيوت التي تنتجها شركات تصنيع الزيوت تلبي متطلبات استخدام السيارات. لذلك، عند شراء زيت المحرك، يجب على المستهلكين التأكد مما إذا كانت الشركة المصنعة قد حازت على اعتماد من الهيئات الرسمية المذكورة أعلاه.