В практике имеются случаи, когда при нагревании масла частицы механических примесей слипаются (коагулируют) и образуют вместе с присадкой губчатую массу. В депо при плохом качестве масла это наблюдается в процессе определения температуры вспышки. Выделяющаяся при нагреве смолистая масса обволакивает термометр, искажая его показания, и в этих условиях температуру вспышки определить невозможно.
Если температура начала коагуляции выше температуры охлаждаемых маслом поверхностей, то режим работы дизелей не будет нарушен. В противном случае образующаяся в результате слипания масса начинает оседать на нагретых поверхностях, ухудшаются условия теплоотдачи и возможен прогар поршней. Чем ниже температура коагуляции, тем интенсивнее будет происходить выделение смолистой массы. Поэтому в инструктивных указаниях ЦТ от 16 апреля 1973 г. по применению масел температура коагуляции введена в качестве браковочного параметра. Анализ проводится в приборе для определения температуры вспышки в закрытом тигле (ГОСТ 1421—53) с механической мешалкой.
В процессе нагрева через каждые 10—12° С отбирается капельная проба масла с последующей оценкой диспергирующей способности методом «пятна». Далее строится график, по которому при D/d=3 (практически полная потеря диспергирующей способности [1]) выявляется температура полная коагуляции. Перемешивание масла, для того чтобы исключить смещение начала процесса, прекращают до наступления свертывания при температуре примерно 170—180° С.
Очень важно оценить также термическую стабильность молекул свежих присадок. Для этого был сконструирован специальный прибор, с помощью которого определялась величина коэффициента теплоотдачи от находящегося в масле нагретого стержня.
Одновременно проводилось наблюдении за состоянием поверхности стержня. Как показали опыты, иностранные и отечественные присадки начинают изменять свой состав уже при температуре 220— 250°С. Разложение сопровождается выделением газообразных углеводородов. Несмотря на то что изменения, происходящие в маслах, необратимы (за исключением масла фирмы Кастрол CRD-30), в большинстве случаев они не связаны с потерей ими диспергирующей способности. Исключение составляет широко распространенное на транспорте масло грунты В с присадкой ВНИИ НП-360. Интересно отметить, что само по себе выделение газов (в тех случаях, когда не образуется сплошной пленки и отсутствует слипание механических примесей) интенсифицирует процесс теплоотдачи и тем самым способствует охлаждению поршней.
Особо следует остановиться на методике определения температуры свертывания присадки, содержащейся в свежих маслах. В работе [1] исследуемый параметр рекомендуется оценивать по максимальной величине градиента щелочного числа (падение щелочности, отнесенное к приросту температуры нагрева). Перед определением щелочности термически обработанные масла подвергали фильтрации для улавливания коагулировавших частиц присадки. Такая методика не давала точного значения параметра, так как градиент зачастую не был достаточно четко выражен.
В дальнейшем методика была изменена. Перед нагреванием в свежее масло добавляли ламповую сажу, что давало возможность применять метод «пятна», используемый в аналогичных целях при анализе работающих масел. Сажу получали в процессе сжигания в керосиновой лампе дизельного топлива. Над лампой располагали плиту, охлаждаемую кипящей водой, на которой и собиралась сажа.
Как известно, при работе дизелей находящиеся в картере масла подвергаются интенсивным механическим воздействиям. Поэтому было предложено интенсифицировать процесс перемешивания сажи с маслом и в лабораторных условиях, используя ультразвуковую установку УЗМ-10 с излучателем частотой 20 нГц. Обычно концентрация механических примесей в маслах, определяемая на биологическом фильтре, не превышает 0,5%. Поэтому сажу в масло добавляли в том же количестве. С целью выявления необходимой продолжительности обработки ультразвуком были поставлены специальные опыты. Для облегчения диспергирования часть проб нагревали до 70°С (нагрев ограничивали условиями техники безопасности). Степень дисперсности оценивалась методом «пятна». Отношение размеров пятен растекания и загрязнения D/dпосле обработки ультразвуком приведено в табл. 2. Использовалось масло М-14ВЦ.
Из приведенных данных следует, что даже сравнительно небольшой нагрев масла способствует диспергированию. Однако нагрев, как и всякая другая дополнительная операция, связан с затратой времени, поэтому от него отказались.
Таблица 2
№ пробы | Начальная температура, °C | D/d при времени обработки, ч | |||
0,5 | 1,0 | 2,0 | 4,0 | ||
1 | 20 | 2,46 | 1,84 | 1,77 | 1,68 |
2 | 20 | 1,83 | 1,80 | 1,76 | 1,61 |
3 | 20 | 2,84 | 2,08 | 1,79 | 1,75 |
(Средняя величина) | 20 | 2,38 | 1,91 | 1,78 | 1,68 |
1 | 70 | 1,77 | 1,82 | 1,80 | — |
2 | 70 | 2,03 | 1,85 | 1,91 | — |
3 | 70 | 1,92 | 1,83 | 1,84 | — |
(Средняя величина) | 70 | 1,91 | 1,83 | 1,85 | — |
Длительность облучения была принята равной 2 ч. Точность определения составляла ±2—3°.
Часть диспергируемой сажи с течением времени оседает на дне сосуда. Для проверки влияния концентрации сажистых частиц в масле на точность определения температуры коагуляции были поставлены специальные опыты, в которых одна и та же проба анализировалась через 5, 45, 100 и 150 ч после перемешивания. Разность результатов отдельных определений не превышала ±3°С. Проверка свежих товарных масел группы Б по описанной методике показала, что в зависимости от качества изготовления отдельных партий температура коагуляции может колебаться в пределах от 180 до 260° С, что указывает на недостаточную термическую стабильность присадки ВНИИ НП-360.