Щелочное число TBN, методы определения ASTM D 2896 и ASTM D 4739 и разница между ними - презентация Lubrizol

[torcon 65 471]

Щелочное число TBN, методы определения ASTM D 2896 и ASTM D 4739 и разница между ними - презентация Lubrizol

 

Щелочное число является ключевой составляющей сбалансированного подхода к формулированию смазочных материалов.

Спецификации промышленных ассоциаций

• JASO DH-1 – заменила CD+, ограничение щелочного числа  до 10 – особое внимание контролю отложений на поршне

Спецификации производителей техники

• Cummins 20078 – ограничение щелочного числа до 10 – акцент на нейтрализацию газов системы рециркуляции (EGR)
• VW – минимальные значения щелочного числа в испытании на окисление масел легковых автомобилей
• Mercedes-Benz - Минимальные значения щелочного числа в спецификациях

Щелочное число отработанного масла

• Пороги пригодности – от производителей оборудования
• Спецификации – Scania

Коррозия клапана EGR

 

Что такое кислотное число и щелочное число? 

Количество щелочи (кислотное число)/кислоты (щелочное число), выраженное в мг KOH/г образца, необходимое для титрования образца, растворенного в определенном растворителе до определенной конечной концентрации.

 

Что является источниками кислот в тяжелых дизельных двигателях?

• Серная кислота выделяется преимущественно из топлива.

• Азотная кислота образуется при взаимодействии NOx с H2O в процессе сгорания.

• Органические кислоты образуются при окислении топливных продуктов в результате их частичного сгорания. Органические кислоты образуются при окислении смазочного материала и при гидролизе топливных компонентов, как в случае с транспортом на био-дизельном топливе.

 

Что является потенциальными источниками щелочи для нейтрализации кислот? 

• Прежде всего, оксиды щелочных металлов и гидроксиды в моющих присадках, содержащихся в смазочных материалах.

• Дополнительные источники щелочи содержатся в дисперсантах и аминных антиоксидантах.

 

Как мы измеряем кислотное число?

• ASTM D664 Кислотное число – широко используется для оценки ухудшения качества  масла в рабочих условиях и при испытании на двигателе.

•“Этот метод испытания состоит из процедур для определения кислотных составляющих смазочных материалов в смесях толуола и пропандиола”.

 

Как мы измеряем щелочное число – метод D2896 (ГОСТ 30050)?

•ASTM D2896 Величина щелочности – широко используется для оценки свежих масел. 

•Этот метод испытания включает определение щелочных составляющих смазочных материалов титрованием хлорной и уксусной кислотами.

 

Как мы измеряем щелочное число – метод D4739 (ГОСТ 11362)?

•ASTM D4739 щелочное число – широко используется для оценки ухудшения качества масла в рабочих условиях.

•Этот метод испытания включает определение щелочных составляющих смазочных материалов титрованием соляной кислотой в смеси изопропанола, толуола, хлороформа и воды. 

 

Эксперимент с моторным маслом стандарта API CJ-4

Добавление кислот к опытному образцу смазочного материала CJ-4

Во время эксперимента с титрованием образца смазочного материала были по отдельности добавлены серная, азотная и уксусная кислоты (как представитель класса органических кислот). В разные емкости с образцами было добавлено достаточное количество кислоты для уменьшения щелочного числа по методу D4739 на 25, 50, 75 и 100% соответственно. Щелочное число полученных в результате эксперимента смесей было измерено при помощи методов ASTM D2896 и ASTM D4739.

 

График снижения щелочного числа по ASTM D2896 для масла-прототипа CJ-4 с использованием разных кислот

Обратите внимание, что метод ASTM D2896 показывает только реакцию на добавление серной кислоты.

 

График снижения щелочного числа по ASTM D4739 для масла-прототипа CJ-4 с использованием разных кислот

 

Выводы

Разные источники кислот по-разному реагируют на различные методы измерения щелочного числа.

Полагаться только лишь на запас щелочного числа при определении срока службы моторного масла очень опрометчиво.  

 

Эксперимент с моторным маслом API CH-4 на автобусах Евро III

Полевые испытания – автомобили соответствующие требованиям Евро-III, смазочный материал качества API CH-4, топливо с содержанием серы 350 ppm

ASTM D2896 - Щелочное число и ASTM D664 - Кислотное число

 

ASTM D4739 - Щелочное число и ASTM D664 - Кислотное число

 

Щелочное число ASTM D2896 и ASTM D4739

 

Результаты полевых испытаний

Щелочное число замеренное по ASTM D2896, имеет более высокое начальное значение и сохраняется почти постоянным в период до замены масла в ходе испытания.

Щелочное число замеренное по ASTM D4739, имеет более низкое начальное значение и существенно снижается в период до замены масла в ходе испытания.

Кислотное число и Щелочное число, замеренные по D4739, ближе к точке пересечения их значений в конце периода до замены масла.

 

Почему надо беспокоиться о щелочном числе?

Несмотря на то, что на сегодня в дизтопливе снизилось содержание серы, все еще важно уделять внимание щелочному числу. Щелочное число важно не только для того, чтобы нейтрализовать кислоты, появляющиеся в топливе, но и для того, чтобы противостоять окислению. Моющие присадки имеют другое назначение, например: обеспечение чистоты поршней.

 

Выводы:

Существует несколько источников появления кислот, могущих повлиять на работу смазочного материала. Их относительная концентрация  зависит от сочетания таких факторов, как топливо, рабочий цикл, температура, соответствие по вредным выбросам, состав масла.

 

Измерить количество этих кислот можно с помощью отработанной технологии, включая методы ASTM D2896 и ASTM D4739. Последний, на основе лабораторных данных, фиксирует понижение щелочного числа в присутствии почти всех кислот, которые можно обнаружить в зоне сгорания.

 

Ни один из методов не фиксирует понижение щелочного числа с учетом присутствия всех источников появления кислот, которые могут повлиять на смазочный материал.

 

По всему миру ширится тенденция к добавлению био-дизельной составляющей в дизтопливо. При этом существующие ныне методы ASTM D2896 и ASTM D4739 не фиксируют понижение щелочного числа вследствие наличия органических кислот или продуктов гидролиза таких составляющих.

 

С помощью правильно подобранного состава смазочного материала можно добиться нужных рабочих характеристик с учетом всех требований к регулированию содержания кислот, сажи/вязкости, износа, окисления, стойкости к деструкции, совместимости с материалами и совместимости с системами последующей очистки выхлопных газов.

 

Источник: Презентация Lubrizol Dave Lancaster региональный менеджер Lubrizol. (за выкладку спасибо PLM-Labs)

28a_Lubrizol_D.Lancaster_rus.ppt 

 

 

[AndyML 1 454]

 

 

http://www.oil-lab.com/downloads/TBN-1.pdf

Изменено 7 августа 2018 пользователем AndyML

[AndyML 1 454]

вопрос о разнице методов измерения щелочного для свежих и отработанных масел. Для различных типов аддитивов приведены коэффициенты путем деления результата для отработки на результат для свежего масла. Метод для отработанных масел всегда меньше, в частности для беззольных детергентов вполовину, а для амино-ингибиторов он всегда нулевой

Изменено 7 августа 2018 пользователем AndyML

[SL1 4 036]

Проблема, которая еще более усложняет вопрос определения TBN, заключается в том, что используются два общепринятых метода измерения: 1) ASTM D-2896, часто, в основном, используется для свежих масел, и 2) ASTM D-4739, который часто используется для отработанных масел. Эти два метода схожи тем, что они измеряют количество кислоты в масле до момента, пока не будет полностью сработана вся база. TBN рассчитывается исходя из количества кислоты, необходимой для полной нейтрализации масла. Разница между этими двумя методами заключается в выборе используемой кислоты и растворителе, в котором масло растворяется для проведения теста. D-2896 использует более сильную кислоту, чем D-4739 и растворитель с более полярной системой. Комбинация более сильной кислоты и более полярного растворителя приводит к методу с более повторяемым результатом и гарантирует, что вся присутствующая база измеряется. Для некоторых типов смазочных добавок D-4739 не измеряет все компоненты используемой базы. В таблице 1 приведены некоторые типичные значения для отношения TBN по D-4739 / TBN по D-2896 для ряда типов добавок. В общем, D-4739 дает более низкий результат, но разница между этими двумя методами не имеет определенной зависимости. Результаты D-4739 являются низкими для всех беззольных добавок, особенно для некоторых аминовых ингибиторов окисления. Независимо от этих различий, мы решили привести только TBN D-4739, так как этот метод принят для отработанных масел.
Таблица 1
Разница между ASTM D-2896 и D-4739
Тип присадки D-4739 / D-2896 Соотношение
(Типичное значение)
Фенатный детергент 0,96
Сульфонатный детергент 0,96
Беззольный диспрегатор 0,48
Аминовый антиоксидант 0,00

 

Возможно, слово "база" надо было переводить как: "щелочь". В английском в химии не особо силен.

Вообще, интересная статья. Здесь она целиком: http://www.oil-lab.com/downloads/TBN-1.pdf

[Dimmy 11 148]

Ну вот, что и требовалось доказать. Разница между 4739 и 2896 не постоянна и отличается от масла к маслу. В случае беззольных добавок метод 4739 показывает низкий результат. Вот ярчайший пример (по ASTM D-2896 у него не менее 6.5): 

 

 

Теперь что заметил я: у полнозольных, "простых" масел разница между методами 1-1.2. А если пробежать по ряду малозольников, то разброс уже в рамках 1.3-1.8.

[torcon 65 471]

Ни разу не видел такой разницы на деле всегда жестко около 1.5 ед, остальная разница просто разброд и шатание лабораторий...

[Strelec 1 627]

Не совсем понимаю, зачем вообще тогда метод для свежего масла, если в итоге оцениваем старение масла по методу для старого? Сразу бы и делали анализы одним методом для старого.

 

Извиняюсь за офф-топ, но мне это напоминает покупку пива на розлив. Заказываешь полтора литра - тебе наливают в 1,5 литровую бутылку, но по факту наливают на 100-150 мл меньше.

Так и тут. У свежего масла заявлено щелочное 8,0 (например), но как только ты залил это масло в мотор и завёл его - масло считается не свежим и его щелочное уже считается 6,5.

Изменено 17 августа 2018 пользователем Strelec

[torcon 65 471]

потому что не адекватно измерять одним методом разные масла. Один одни виды показывает, другой другие. То что ASTM D 2896 показывает выше щелочное и лучше видит слабые основания известно давно. Но для отработки он не адекватен. ASTM D 4739 видит как раз обработку теми кислотами, которые вырабатываются двигателем, серные и азотные и их производные. 

[Primus 380]

On 8/7/2018 at 4:54 PM, SL1 said:

 Комбинация более сильной кислоты и более полярного растворителя приводит к методу с более повторяемым результатом и гарантирует, что вся присутствующая база измеряется. Для некоторых типов смазочных добавок D-4739 не измеряет все компоненты используемой базы....

 

Возможно, слово "база" надо было переводить как: "щелочь". В английском в химии не особо силен.

 

Тем, кто не владеет хорошо английским, общий смысл статьи был, естественно, понятен, но вот цитируемый выше перевод требует уточнения. В оригинале он выглядит так: 

 

The combination of a stronger acid and a more polar solvent results in a more repeatable method., and insures that all of the base present is measured. For some lubricant additive types, D-4739 does not measure all the base that is present. 

 

Да, когда речь идет о химии, то основное значение слово "base" - это щелочь или основание. Щелочи являются водорастворимыми сильными основаниями, но не наоборот. То есть, в статье шла речь о том, что при использовании метода D-4739 могут быть не обнаружены некоторые щелочные присадки в масле и из-за этого тест на щелочное число может показать более низкое значение. В частности, если присутствуют беззольные антиокислительные присадки, то данный метод может показать более низкий TBN, чем он есть в реальности. Особенно это касается случаев, если использовались антиокислительные присадки аминного типа. 

 

К сожалению, сейчас, наверное, трудно установить авторство статьи, но на эти моменты обращала внимание своих клиентов лаборатория WearCheck при переходе на метод D-4739 для отработки. 

Изменено 7 февраля 2022 пользователем Primus

[torcon 65 471]

Primus вот это скорее всего и касается Mobil1 ESP серии. Когда щелочное в отработках быстро снижается, но кислотное еще не растет. 

Пример: https://www.oil-club.ru/forum/topic/25866-mobil1-esp-formula-5w-30-na-audi-q5-posle-5540km/page/2/

и тоже самое, на той же машине с приближенным режимом на Lubrizol: https://www.oil-club.ru/forum/topic/25878-motul-specific-504-507-5w-30-na-audi-q5-posle-4965km/

 

[Primus 380]

On 2/8/2022 at 7:04 AM, torcon said:

Primus вот это скорее всего и касается Mobil1 ESP серии. Когда щелочное в отработках быстро снижается, но кислотное еще не растет. 

 

Оно скорее всего так и есть. Это, наверное, также относится и к Mobil1 Formula M 5W-40, которым я интересовался у Dimmy. Ну, просто не верится в то, что масла Мобил, предназначенные для удлиненных интервалов, умирают так быстро. Не исключено, конечно, что у нас это происходит быстрее, чем в Европе, но не настолько же. Может, попробовать сделать как в рекомендациях из ASTM D4739, пункт 5.3.3 ?

 

5.3.3 В случае когда предметом исследования является снижение щелочного числа масла в процессе эксплуатации, необходимо отдать предпочтение этому методу испытаний и все значения, в том числе в отношении неработавшего масла, должны определяться этим методом. Щелочные числа, полученные этим методом не должны увязываться с щелочными числами, полученными другим методом испытаний, в частности, методом D2896.

[Аргентум 6 312]

@bmwservice твое (пензойлево) бариевое мыло показало меньше щелочного - это норма.

Я уже писал, что в ряду щелочноземельных металлов - растворимость солей (кстати, оснований - наоборот) - растет от бария к магнию.

Потому магниевые присадки поднимают щелочное (особенно с солями магния в ядре - типа карбоната).  Растворимость аффектит нехило титрование.

 

А старое бариевое мыло - не дает эффекта. Несмотря на то, что его много. И несмотря на то, что -

как щелочь - барий свирепее магния в несколько раз (нейтрализатор - лучше).

Сульфат бария, правда, вообще нерастворимая хрень (если серную нейтрализовать), а сульфат магния растворим , но в масле это особой роли не сыграет.

Кароче бариевое масло - некислый нейтрализатор, несмотря на низкое щелочное ).

У него минусы другие )) 

1. lspi )))

2. токсичность

Изменено 15 февраля пользователем Аргентум

[torcon 65 471]

Infineum 

 

Щелочное число (BN) является количественной мерой щелочности.
• Ранее известное как общее базовое число (TBN).
• Концентрация базы
• Выражается как эквивалентная нейтрализующая способность КОН (единицы мг КОН/г).
• Добавляют кислоту до тех пор, пока раствор не нейтрализуется.

 

 Два метода испытаний

• АСТМ D 2896
• Используется хлорная кислота, чрезвычайно сильная кислота.
• Измеряет «все»
– Сильные основания, слабые основания, некоторые соли и т. д.
• Дает более высокие цифры
• Используется для свежих масел.

 

• АСТМ D 4739
• Используется соляная кислота, сильная кислота.
• Измеряет «эффективнее»
- Прочные основания
• Дает меньшие цифры
• Используется для отработанных масел.