Как известно, пузырьки воздуха и пена в смазочных маслах могут негативно сказываться как на самом масле, так и на оборудовании. Однако в процессе производства, хранения, транспортировки и эксплуатации невозможно полностью исключить присутствие в смазочных маслах некоторого количества захваченного воздуха. Часть этого воздуха остаётся растворённой в масле и не проявляется внешне, поэтому видимой пены или пузырьков не наблюдается. Другая же часть воздуха не растворяется и существует в виде свободного газа, образуя пузырьки и пену, которые легко различимы невооружённым глазом. Растворённый в смазочном масле воздух, как правило, представляет собой незначительную угрозу; основная опасность связана с свободным воздухом — то есть с пузырьками и пеной, — присутствующими в масле.

Таблица 1: Воздух в смазочном масле и связанные с ним опасности

Воздух, растворённый в смазочном масле:	Пена и воздушные пузырьки в смазочном масле:
Примечание: Смазочные масла способны растворять определённое количество воздуха; в обычных условиях минеральные смазочные масла обычно содержат около 9% растворённого воздуха.	Примечание: Воздух, не растворённый в смазочном материале, то есть свободный воздух.
Внешний вид: Растворяется в смазочном материале и не проявляет никаких видимых признаков.	Внешний вид: Пена плавает на поверхности смазочного материала, тогда как часть её остаётся в виде воздушных пузырьков, захваченных внутри смазки.
Причины:	Причины:
При контакте смазочного масла с окружающим воздухом в него естественным образом растворяется воздух. Количество воздуха, которое может раствориться в смазочном масле, зависит от температуры, давления и внутренней растворимости масла для воздуха.	Это, как правило, обусловлено попаданием воздуха в смазочное масло, что приводит к образованию пузырьков. Примерами служат перемешивание при работе оборудования, всасывание воздуха в всасывающую магистраль, утечки в масляной системе или уплотнениях, а также турбулентное течение в сливной линии, которое перемешивает масло и захватывает воздух, — и это лишь некоторые из факторов.
Влияние:	Влияние:
При нормальных условиях неблагоприятных эффектов не возникнет. При значительных изменениях температуры и давления растворённый воздух выделяется, в результате чего в ранее не содержащем пузырьки масле образуются пузырьки.	Пена и пузырьки могут приводить к проблемам с смазкой, а также к неисправностям оборудования. Вред, наносимый смазочным маслам: ускоряет окислительное разрушение; нарушает целостность смазочной плёнки, что приводит к недостаточной смазке; повышает сжимаемость масла — например, в гидравлических жидкостях, применяемых для передачи мощности, увеличение сжимаемости может вызывать эксплуатационные проблемы; пузырьки в зонах высокого давления сжимаются, что приводит к образованию высоких температур и, как следствие, к термическому разрушению масла (микродизелинг); вызывает перелив смазочного материала; провоцирует кавитацию в оборудовании; снижает теплоотводящую способность смазки; а также ухудшает стабильность работы оборудования — и это далеко не все последствия.

1. Опасности пенообразования смазочных материалов:

Поскольку пена может вызывать многочисленные неблагоприятные последствия, резервуар смазочного масла служит не только для хранения масла и отвода тепла, но и для выпуска захваченных пузырьков воздуха. Более крупный объём резервуара облегчает удаление пузырьков; кроме того, достаточное расстояние между линией возврата и линией всасывания, а также установка перегородки, разделяющей эти две линии, дополнительно способствуют выделению пузырьков и осаждению загрязняющих примесей. При необходимости между зонами возврата и всасывания можно также установить фильтрующую сетку, что помогает ускорить выпуск пузырьков. Если пузырьки воздуха попадают в смазочное масло, они должны как можно быстрее подниматься к поверхности масла; в противном случае замедленное удаление пузырьков приведёт к усиленному пенообразованию. К факторам, влияющим на скорость выхода воздуха из смазочного масла, относятся следующие:

Размер пузырьков: большие пузырьки, как правило, легко выделяются, тогда как мелкие пузырьки, застрявшие в смазочном материале, отрываются гораздо труднее и могут нанести значительный ущерб.

Вязкость смазочного материала: смазочные материалы с более высокой вязкостью характеризуются более низкой скоростью выделения воздуха по сравнению с материалами меньшей вязкости.

Температура: Низкие температуры повышают вязкость смазочного масла, что, в свою очередь, снижает скорость выделения пузырьков.

Окисление смазочного материала: окислительная деградация смазки включает ухудшение свойств базового масла и истощение присадок, что может негативно сказываться на её антивспенивающих характеристиках.

Загрязнение смазочного материала: распространённым примером является попадание воды, когда вода смешивается со смазкой. Это снижает поверхностное натяжение смазки, препятствуя подъёму крупных пузырьков воздуха на поверхность; вместо этого пузырьки распадаются на мелкие капли, которые остаются взвешенными в смазке. Помимо воды, наличие в смазке других масел или растворителей также может ухудшать её способность к отводу воздуха.

2. Антипенящие и воздухоотводящие свойства смазочного масла:

Воздух, введённый в смазочное масло, присутствует в двух формах: в виде пузырьков, остающихся диспергированными в масле, и в виде пены, плавающей на его поверхности. Когда пузырьки поднимаются к поверхности, они сливаясь образуют пену. Время, необходимое пузырькам для достижения поверхности масла, называется свойством смазочного материала по отводу воздуха. Что касается пены, находящейся на поверхности масла, то время, требующееся для её разрушения и рассасывания, определяется как характеристика пены или антипенное свойство. Свойство смазочного материала по отводу воздуха нельзя улучшить за счёт добавления антипенных присадок, тогда как антипенное свойство можно повысить путём соответствующего состава присадок. Следовательно, антипенные присадки на основе силикона или растворимые в масле ПАГ‑соединения, применяемые для снижения пенообразования, не способны улучшить свойство смазочного материала по отводу воздуха. Напротив, чрезмерное введение антипенных добавок может существенно ослабить это свойство, затрудняя выход включённых в масло пузырьков воздуха.

Таблица 2: Сравнение антивспенивающих и воздухоотводящих свойств смазочных масел

Воздухоотводящие свойства смазочных масел	Пеногасящие свойства смазочных масел
Описание: Время, необходимое для того, чтобы пузырьки воздуха в смазочном масле поднялись к его поверхности.	Примечание: Время, необходимое для разрушения и исчезновения пены на поверхности нефти.
Проектируйте коэффициент циркуляции масла в резервуаре или его габариты таким образом, чтобы смазочное масло находилось в резервуаре дольше времени, необходимого для выделения воздуха из масла, обеспечивая тем самым достаточное время для выхода и удаления пузырьков воздуха.	Пена должна быстро разрушаться и рассеиваться, чтобы предотвратить её длительную стабильность, которая могла бы привести к чрезмерному накоплению пены, вызывая разлив нефти и ухудшение теплоотвода.
Крупные пузырьки поднимаются быстро и с большей вероятностью выделяются.	Маленькие пузырьки сливаются в один большой и затем лопаются.
В масле с высокой вязкостью пузырьки поднимаются медленнее.	Для смазочных материалов с одинаковой рецептурой масла более высокой вязкости с большей вероятностью образуют стабильную пену, что означает, что эта пена труднее разрушается.
Применение присадок не улучшает отвод воздуха.	Стойкость пены можно повысить за счёт применения антивспенивающих добавок.
Опасности: повышенная сжимаемость гидравлической жидкости; при высоком давлении быстрое сжатие пузырьков воздуха приводит к образованию высоких температур, что вызывает разложение смазочного масла; кавитационное повреждение деталей; а также недостаточная смазка.	Опасность: Ухудшает теплоотвод и ускоряет окисление и деградацию смазочного масла.

3. Причины чрезмерного пенообразования в смазочном масле:

Причины чрезмерного пенообразования в смазочном масле можно разделить на две группы: факторы, связанные с оборудованием, и внутренние свойства самого смазочного материала.

 

К причинам, связанным с смазочным материалом, относятся: высокая вязкость масла; понижение температуры масла (что также повышает его вязкость); загрязнение смазочного материала (водой, другими маслами, жидкостями, химическими веществами или примесями); окислительная деградация смазки (по мере эксплуатации масло ухудшается); а также истощение присадок — загрязнение может привести к преждевременному расходу присадок, кроме того, существует вероятность удаления антипенящихся добавок фильтрующим элементом.

К причинам, связанным с оборудованием, относятся: утечки воздуха, недостаточная герметизация, попадание воздуха в масляные магистрали, включение воздуха в масло при работе механизмов, неправильная конструкция резервуара, недостаточное время пребывания масла в резервуаре, а также чрезмерно высокая скорость разбрызгивания смазочного материала и другие факторы.

В практическом применении чрезмерное пенообразование нередко обусловлено совокупностью факторов, что требует комплексного анализа. При устранении избыточного пенообразования в смазочных маслах правильным подходом является выявление первопричины и её устранение на источнике, а не бесконтрольное добавление противопенных присадок.

4. Стандарт испытаний на свойства по выпуску воздуха для смазочных масел:

К распространённым стандартам, определяющим свойство смазочных масел по отводу воздуха, относятся ASTM D3427, ISO 9120 и IP 313. Все эти стандарты используют одинаковый метод испытания — метод импингера. В ходе испытания заданный объём образца масла подвергают воздействию установленных давления и температуры, одновременно пропуская через него непрерывную струю воздуха, что приводит к насыщению смазочного материала включённым воздухом. Затем пузырьки воздуха продолжают образовываться до тех пор, пока их объём не начнёт уменьшаться; время измеряют до момента стабилизации объёма пузырьков и прекращения дальнейшего их рассасывания. Свойство смазочного материала по отводу воздуха определяется как время (в минутах), необходимое для снижения объёма пузырьков в образце масла до 0,2% от первоначального значения, то есть время, требующееся при заданных условиях для того, чтобы смазочный материал отдал 99,8% включённого воздуха. Более короткое время отвода свидетельствует о лучшей эффективности отвода воздуха.

Таблица 3: Требования к выпуску воздуха для распространённых смазочных масел

Виды смазочных масел	Вязкость смазочного материала (ISO VG)
	32	46	68	100	150	Выше 320
Турбинное масло/смазочное турбинное масло (включая масло для паровых турбин, газовых турбин и гидротурбин) (в соответствии со стандартами DIN 51515 и ISO 8068).	5	5	6	-	-	-
Гидравлическое масло HLP/HM (Согласно DIN 51524/2 и ISO 11158)	5	10	13	21	32	-
Масло для трансмиссии, масло для циркуляционной системы CKC/CLP (Согласно DIN 51517/3 и ISO 12925/1)	-	-	-	-	-

Приведённая выше таблица отражает международные требования к свойствам по выделению воздуха у различных смазочных масел. Указанные в таблице значения по выделению воздуха соответствуют минимальным требованиям; в практическом применении важно обеспечить, чтобы показатели по выделению воздуха данного смазочного масла соответствовали или превышали эти минимальные нормы.

       

Различные виды оборудования предъявляют разные требования к свойствам смазочных масел по отводу воздуха; некоторые, например гидравлические масла и масла для паровых турбин, требуют особенно высокой эффективности удаления воздуха, и международные стандарты устанавливают чёткие требования к таким маслам. После ввода в эксплуатацию отвод воздуха также является важным параметром испытаний. При оценке свойств по отводу воздуха у высоко‑вязких смазочных материалов температура устанавливается на уровне 75 °C, что выше стандартной температуры проведения испытаний для большинства смазочных материалов.

5. Стандарт испытания на свойство масел по выделению воздуха:

Общепринятыми стандартами для испытания противопенящих свойств смазочных масел (то есть их пенообразующих характеристик) являются ASTM D892, ISO 6247 и IP 146. При заданных температурных и давленческих условиях в образец масла подаётся воздух, что приводит к насыщению смазочного материала пузырьками. По мере подъёма этих пузырьков к поверхности масла образуется пена. Через 5 минут аэрацию прекращают, и сразу после выключения воздушного насоса измеряют объём образовавшейся пены. Ещё через 10 минут после остановки насоса объём пены фиксируют повторно. Полученные два значения указывают как результаты испытания; таким образом, результатом являются две числовые величины, отражающие объёмы пены. В рамках данного испытания определяют противопенящие свойства смазочного масла при трёх различных температурах: сначала при 24 °C, затем при 93,5 °C и, наконец, снова при 24 °C. Каждое смазочное масло проходит испытание на противопенящие свойства посредством трёх последовательных серий экспериментов; процедуры во всех сериях одинаковы и выполняются в соответствии с вышеупомянутыми методами испытаний. Каждая серия даёт результат, выраженный двумя числами — соответствующими объёмам пены, образовавшимся в ходе испытания. В таблице 4 I, II и III обозначают значения пенообразующих характеристик одного и того же смазочного материала, измеренные соответственно при трёх разных температурах.

Таблица 4: Основные требования к антивспенивающим свойствам распространённых промышленных смазочных масел

Виды смазочных масел	Три набора экспериментов по испытанию сопротивления пены	Требования к пеностойкости смазочных масел различных вязкостей (классы вязкости ISO VG)
Турбинное масло/смазочное турбинное масло (включая масло для паровых турбин, газовых турбин и гидротурбин) (в соответствии со стандартами DIN 51515 и ISO 8068).		32	46	68	100	150	>320
	Я	450/0				-	-
	II	50/0
	III	450/0
Гидравлическое масло HLP/HM (Согласно DIN 51524/2 и ISO 11158)	Я	150/0 75/0 150/0
	II
	III
Промышленное трансмиссионное масло; масло для систем циркуляции CKC/CLP (Согласно DIN 51517/3 и ISO 12925/1)	Я	100/0; 100/10 100/0; 100/10 100/0; 100/10						150/60
	II
	III

Данные, приведённые в таблице, отражают базовые требования; показатель воздухоотделения промышленных смазочных масел должен соответствовать или превышать значения, указанные в таблице.

Данный материал предоставлен информационной сетью China Lubricant и не отражает позицию данной платформы; он предназначен исключительно для справки. Выражаем благодарность автору оригинала, чьи авторские права принадлежат ему. В случае выявления нарушений просим оставить сообщение на платформе, и мы незамедлительно удалим соответствующий материал.