一、前言

  潤滑油中添加劑元素含量是油品質(zhì)量和使用性能的重要指標(biāo)之一，磨損顆粒和污染物元素含量是監(jiān)控潤滑油使用性能和預(yù)測各種潤滑機(jī)械故障的重要參數(shù)，因此設(shè)備在用油中磨損金屬、添加劑和污染物元素含量的測定是油液狀態(tài)監(jiān)測的一個重要診斷參數(shù)，由此可獲取設(shè)備的潤滑和磨損狀態(tài)信息及油品的污染狀態(tài)等信息，對設(shè)備的潛在故障進(jìn)行預(yù)警，大限度地提高設(shè)備地可靠性。

  對于在用油磨損金屬、添加劑和污染物元素地測定，上廣泛采用美國材料與試驗(yàn)協(xié)會標(biāo)準(zhǔn)ASTM D5185-95和ASTM D6595-00（2005）。目前我國現(xiàn)有國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 17476-1998《使用過的潤滑油中添加劑元素、磨損金屬和污染物以及基礎(chǔ)油中某些元素測定法（電感耦合等離子體發(fā)射光譜法）》，即為等效采用ASTM D5185-95建立的國家標(biāo)準(zhǔn)，所用設(shè)備為電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀，該方法檢出限低，用于元素含量低的測定結(jié)果準(zhǔn)確，但對于樣品含量較高的元素需要在測試前進(jìn)行稀釋處理，對于硫元素的測定要求儀器具備真空系統(tǒng)或使用惰性氣體驅(qū)氣，在使用過程中也需要惰性氣體做載氣，運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用相對較高，對儀器操作人員要求也較高，設(shè)備價格較高。美國材料與試驗(yàn)協(xié)會標(biāo)準(zhǔn)ASTM D6595-00（2005），是美國液壓標(biāo)準(zhǔn)中在用液壓油中磨損金屬和污染物元素含量的測定方法，采用石化行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)NB/SH/T 0865-2013《再用潤滑油中磨損金屬和污染物元素測定旋轉(zhuǎn)圓盤電極原子發(fā)射光譜法》，采用旋轉(zhuǎn)圓盤電極原子發(fā)射光譜法測定在用潤滑油中磨損金屬及污染物元素含量，現(xiàn)廣泛應(yīng)用于國內(nèi)外眾多油品分析檢測和油液監(jiān)測實(shí)驗(yàn)室，可以實(shí)現(xiàn)對在用油元素含量的測定和趨勢分析。該方法所用設(shè)備為旋轉(zhuǎn)圓盤電極原子發(fā)射光譜儀，儀器功能全面，無需氣源，操作簡易，維護(hù)方便，對使用人員要求低，樣品無需任何前處理，分析快速、準(zhǔn)確。

  通過選取典型樣品進(jìn)行測試，測試結(jié)果就可以*在用油元素趨勢分析的工作需要。

表1 在用油監(jiān)測主要元素

二、旋轉(zhuǎn)圓盤電極技術(shù)

  旋轉(zhuǎn)圓盤電極原子發(fā)射光譜儀在潤滑油行業(yè)中應(yīng)用廣泛，早在1941年美國鐵路行業(yè)即采用發(fā)射光譜分析方法，監(jiān)測在用內(nèi)燃機(jī)車潤滑油中的磨粒元素種類和含量，極大的改善了機(jī)車運(yùn)轉(zhuǎn)的可靠性，減少了零部件的更換率。美國三軍聯(lián)合油液監(jiān)測機(jī)構(gòu)JOAP（Joint Oil Analysis Program）將該設(shè)備為軍對油料分析的標(biāo)準(zhǔn)儀器，極大地推動了該設(shè)備地應(yīng)用。迄今該設(shè)備在潤滑油行業(yè)用于在用油分析已有60多年歷史，成為這一領(lǐng)域常用地設(shè)備之一。

三、測試試驗(yàn)

（一）儀器與材料

  1、斯派超科技公司SPECTROIL M/C-W 型油料發(fā)射光譜儀。

  2、可加熱地超聲波均化器，均化樣品用。

  3、石墨棒電極和圓盤電極。

  4、樣品盒。

  5、電極切削器，打磨棒電極用。

  6、標(biāo)油。

  7、清洗溶劑，用于清洗溢出或?yàn)R到樣品臺上的樣品。

（二）樣品的選擇

  選取如下樣品進(jìn)行測試，包括：一個在用車用油，一個在用汽輪機(jī)油，一個在用齒輪油，一個在用柴油機(jī)油，一個液壓油，一個軍用油及一個校準(zhǔn)標(biāo)樣（100ppm）。

四、結(jié)果

（一）影響因素

  1、光譜干擾

  大部分的光譜干擾都可以通過正確選擇光譜線消除，高濃度的添加劑元素會對測試磨損金屬的光譜線產(chǎn)生干擾，儀器廠商通常會在出廠校準(zhǔn)時對光譜干擾做以補(bǔ)償，也可通過背景校正扣除光譜干擾。當(dāng)無法通過選擇譜線和背景校正扣除光譜干擾時，需要通過儀器廠商提供的計算機(jī)軟件進(jìn)行必要的校正。

  2、粘度影響

  在用油的粘度差異直接影響圓盤電極攜帶樣品的能力，儀器的內(nèi)標(biāo)可以補(bǔ)償部分差異。對在用油的分析應(yīng)用中，H的483.10譜線已作為工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)用于內(nèi)標(biāo)。如果待測樣品和基線樣品的粘度不同，同時又不使用內(nèi)標(biāo)，有可能影響在用油的趨勢分析。

  3、顆粒尺寸

  當(dāng)樣品中含有粒徑大于10微米尺寸的顆粒時，測試結(jié)果會比其真實(shí)結(jié)果偏低。這是因?yàn)檫x擇圓盤電極樣品泵送系統(tǒng)不能將大顆粒有效泵送至激發(fā)間隙，且激發(fā)能量也不足以讓其充分蒸發(fā)。

  4、取樣

  在用油必須要有代表性。規(guī)范的取樣程序是保證得到準(zhǔn)確分析結(jié)果的關(guān)鍵，取樣程序按照GB/T 4756《石油液體手工取樣法》的標(biāo)準(zhǔn)要求。

  5、樣品處理

  在用油中含有顆粒狀物質(zhì)，為了保證其具有代表性，必須在取樣品前將樣品搖勻。對于經(jīng)過若干天運(yùn)輸、存放或比較粘稠的樣品，在取樣之前需將其先放置在可加熱的超聲波浴槽中超聲，使聚集顆粒均勻分散在樣品中，從浴槽中取出后將油樣搖勻再倒入樣品盒中測試。

  6、樣品量

  為獲取較好的重復(fù)性結(jié)果，需要保證每次倒入樣品盒的樣品量基本一致。

（二）樣品測試結(jié)果

  對上述樣品依次測定，因數(shù)據(jù)較多，故未按樣品列出，按元素整理結(jié)果于下表中（單位均為mg/kg,按磨損金屬表2-1、污染物表2-2和添加劑元素表2-3分別列出，交叉元素不再重復(fù)羅列），允許差值為依據(jù)ASTM D6595-00（2005）精密度的要求計算而得。

表2-1 樣品（磨損金屬）的測定結(jié)果

表2-2 樣品（污染物元素）的測定結(jié)果

表2-2 樣品（污染物元素）的測定結(jié)果

五、結(jié)論

  1、油液光譜分析技術(shù)廣泛應(yīng)用于油液監(jiān)測，應(yīng)用旋轉(zhuǎn)圓盤電極原子發(fā)射儀測定油品中的磨損顆粒、添加劑元素和污染物含量，測試速度快、成本低、可靠性高，完夠滿足在用油元素含量測定的需要。

  2、通過旋轉(zhuǎn)圓盤電極原子發(fā)射儀測定在用油中磨損金屬、添加劑元素和污染物元素的含量，有助于判斷添加劑的損耗，探究設(shè)備的磨損機(jī)理和預(yù)測磨損發(fā)展的趨勢，在潤滑油行業(yè)廣泛應(yīng)用。