소개
비용이 너무 많이 들고 심각해지기 전에 잠재적인 기계 고장을 감지하는 가장 효과적인 방법 중 하나는 윤활유 및 엔진 오일의 마모 금속을 측정하는 것입니다. 종종 이러한 요소는 결함이 있는 구성 요소를 식별하는 데 도움이 될 수도 있습니다. 마모 요소 외에도 측정된 요소에는 첨가제 요소, 연료 및 외부 오염 물질의 요소가 포함됩니다. 일부 요소에는 여러 소스가 있을 수 있습니다.
분광학
분광법은 마모 및 그 심각도를 감지하는 데 사용되는 주요 기술입니다. 모든 원소는 고유한 원자 구조를 특징으로 하기 때문에 에너지를 추가하면 각 원소가 특정 파장(또는 색상)의 빛을 방출합니다. 서로 다른 요소의 스펙트럼 선 간의 차이는 서로 구별하는 데 도움이 됩니다. 방출되는 빛의 강도는 샘플에 존재하는 원소의 양에 비례하여 변하므로 농도를 결정할 수 있습니다.
원자 흡수 분광법(AAS), 유도 결합 플라즈마 분광법(ICP), 회전 디스크 전극 분광법(RDE), X선 형광 분광법(XRF) 등과 같이 요소에 에너지를 추가하는 다양한 방법이 있습니다. 각각에는 강점과 약점이 있습니다.
무화과. 1 유도 결합 플라즈마 분광법 (참조 2)
ICP는 가장 많이 사용되는 방법입니다. 정확하고 높은 반복성을 제공합니다. 그러나 숙련된 기술자와 많은 청정 아르곤 가스, 자동화 및 유지 보수가 필요합니다. 처리량이 많은 실험실에 매우 적합합니다. 아르곤 가스 흐름은 고온에서 이온화되고, 소량의 희석된 샘플 유체는 분무기를 통해 플라즈마에 주입되며, 스펙트럼 방출은 기록, 측정 및 분석됩니다. 그러나 5 – 7 미크론보다 큰 입자는 질량 효과로 인해 플라즈마에서 완전히 기화되지 않기 때문에 이 방법으로 잘 감지되지 않으므로 마모가 심한 경우 마모 요소 농도를 과소 평가할 수 있습니다. 이러한 샘플에는 추가 공정(예: 산 분해)이 필요할 수 있습니다.
테스트 장비 및 샘플 준비의 유형에 따라 얻은 결과가 상당히 다를 수 있다는 점에 유의해야 합니다. 추세 분석을 위해 결과를 비교하거나 플로팅할 때 이상적으로는 동일한 실험실, 동일한 장치 및 동일한 방법의 데이터를 비교해야 합니다. 또한 방법의 정확도와 검출 한계를 고려해야 합니다. 낮은 값(5ppm 미만)은 주의해서 해석해야 합니다.
분광학에 대한 다양한 ASTM 표준은 다양한 원소 세트 및 원소 수를 다룹니다. LUKOIL Marine은 ASTM D5185-18에 따라 원소 분석을 수행합니다.
분광 화학 원소의 A부터 Z까지
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감지된 요소 |
가능한 출처 |
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요소 |
윤 활 유 |
오염 물질 |
엔진 |
하이드 시스템 |
다른 |
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알루미늄(Al) |
그리스 증점제 |
캣 파인, 먼지 & 먼지 |
피스톤, 베어링, 부싱, 심 헤드 블록, 실린더 블록, |
펌프/모터 하우징, 실린더 땀샘
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공기 콤프 피스톤, 송풍기, 로터, 스러스트 베어링, 터보차저 베어링, 임펠러, 클러치, 쿨러 |
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안티몬 (Sb) |
그리스 첨가제 |
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베어링(오버레이) |
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바륨 (Ba) |
첨가물 그리스 농축기 |
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붕소 (B) |
제한된 EP 첨가제, 유지 |
수분 억제제, 냉각수(붕산염) |
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카드뮴 (Cd) |
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베어링 |
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도금의 |
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칼슘 (Ca) |
세제 첨가제, 그리스 농축기 |
“단단한”물, 오물 |
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공기 중 오염 물질 |
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염소 (Cl) |
AW & EP 첨가제 |
바닷물 |
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바닷물 |
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크롬 (Cr) |
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냉각제의 크로메이트 부식 방지제 |
실린더 라이너, 링, 크랭크 샤프트 일부 롤러 베어링, 배기 밸브 |
방위 감금소, 샤프트 |
베어링, 밸브 스풀, 일부 도금 재료 |
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코발트 (Co) |
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일부 롤러 베어링 |
일부 베어링 |
터빈 구성 요소 |
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구리 (Cu) |
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고착 방지 화합물 |
베어링, 부싱(손목 핀), 오일 쿨러, 라디에이터, 캠축, 클러치, 밸브 가이드, |
펌프 피스톤 & 돌격 판, 쿨러 실린더 땀샘 |
열교환기, 베어링, 부싱, 스러스트 와셔, 황동(Zn과 함께), 청동(주석과 함께), 디스크, 마모 플레이트, 실란트 및 개스킷 |
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인듐 (in) |
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베어링 오버레이 |
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땜납 |
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철 (Fe) |
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녹 |
실린더, 블록, 기어, 크랭크축, 링, 캠축, 캠, 밸브 트레인 베어링, umps, |
펌프/모터 하우징, 베인, 기어, 피스톤, 로드, 밸브 |
기어, 샤프트, 하우징, 패스너, 크랭크 샤프트, 샤프트, 로드, 링, 베어링 스러스트 와셔, |
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납(Pb) |
첨가물 |
페인트 |
베어링, 부싱, 오버레이, |
물개 |
솔더, 고착 방지, 휘발유/가솔린 첨가제 |
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마그네슘 (mg) |
세제 첨가제 |
바닷물 |
구성 요소 하우징, 일부 알루미늄 합금 부품 |
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알루미늄 합금 부속 |
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망간(Mn) |
첨가물 |
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밸브, 송풍기, 배기 및 흡기 밸브
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합금 부품(무연) 휘발유/가솔린 첨가제 |
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몰리브덴 (Mo) |
AW 첨가제, 마찰 조절제 |
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피스톤 링 오버레이, 라이너 |
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항-캐비테이션 억제제 |
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니켈 (Ni) |
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잔류 연료에 이월된 원유 구성 성분 |
베어링 금속, 밸브 스템/가이드, 피스톤의 링 인서트, 터보 차저 블레이드, |
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스테인레스 스틸 구성 요소, 고장력강, 기어 |
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인 (P) |
AW & EP 첨가제 |
냉각 액 |
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pH 버퍼 |
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칼륨 (K) |
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냉각 액 |
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pH 버퍼 |
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실리콘 (Si) |
소포제 첨가제 |
고양이 벌금, 모래, 공기 중 먼지, 부동액 |
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물개 |
변속기 디스크 라이닝 |
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실버(Ag) |
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일부 엔진 베어링(예: EMD 엔진) |
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베어링 케이지, 솔더 |
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나트륨 (Na) |
첨가제 그리스 농축기 |
바닷물 냉각수, 먼지, 잔류 연료로 이월된 원유 구성 성분 |
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부동액, 연료의 해수 오염 |
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유황 (S) |
AW & EP 첨가제 |
연료로 이월된 원유 성분 |
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주석 (Sn) |
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피스톤 오버레이, 링 베어링 오버레이, 부싱의 손목 & 핀, |
물개 |
땜 납 베어링 오버레이, 브론즈 & 화이트 메탈 합금 성분
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티타늄 (Ti) |
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페인트 |
스프링스 |
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(가스) 터빈 구성 요소, |
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바나듐 (V) |
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잔류 연료에 이월된 원유 구성 성분 |
터빈 임펠러 블레이드, 밸브,
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터빈 구성 요소, 표면 코팅 |
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아연(Zn) |
AW 첨가제, Corr. & 산화. 억제제 |
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황동 합금의 구성 요소 |
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직류 전기를 통한 금속 & 도금의, 황동 합금의 구성 요소 |
미립자 정량자(PQ)
PQ 지수는 오일의 총 강자성 금속 함량을 측정한 것입니다. Particle Quantifier는 윤활유 샘플을 자기장에 노출시키며, 철 금속의 존재는 자기장에 왜곡을 일으킵니다. PQ 지수가 높으면 샘플의 강자성 금속 함량이 높고 비정상적(연마성/접착제) 마모가 발생할 가능성이 있습니다.
그림 2. Particulate Quantifier(참조 3)
일반적으로 마모 및 접착과 같은 공격적인 마찰 조건에서의 마모는 다양한 크기에 걸쳐 마모 파편을 생성하는 경향이 있습니다. 결과적으로, 일반적으로 크기가 5-7 μm 미만인 입자의 데이터만 캡처하는 분광법은 PQ 값이 증가하는 동안 시간이 지남에 따라 정체되거나 감소하는 경향이 있을 수 있습니다.
따라서 PQ는 분광법의 좋은 부속품입니다. PQ 및 Fe(분광법으로 측정)의 추세를 통해 발생하는 마모의 종류와 심각도를 더 잘 해석할 수 있습니다. LUKOIL은 분광법이 수행되는 대부분의 샘플에 대해 PQ 테스트를 수행합니다.
이 기사는 2021년 9월 Vol. XV; 출판하다. X. 해양 엔지니어 검토
참조:
- 중고 엔진 오일 분석 – 사용자 해석 가이드, CIMAC No. 30/2011
- 중고 오일 분석을 위한 분광학 가이드, Amtek Spectro Scientific, 06/2016
- Parker Kittiwake Analex 브로셔
- 오일 분석 사용자 가이드, Agat Labs Ltd.
저자 소개:
Sanjiv Wazir는 LUKOIL Marine Lubricants의 기술 고문입니다. 그는 IIT-봄베이 출신의 기계 엔지니어입니다. 그는 해양 엔지니어이자 해양 엔지니어 협회(Institute of Marine Engineers)의 회원입니다. 그는 미국 STLE(Society of Tribologists & Lubrication Engineers)의 공인 윤활 전문가이며 인도 마찰 학회(Tribological Society of India)의 회원입니다. 그는 과거에 해양 윤활 개발에 대해 MER에 기여했으며, 이전에는 “Lube Matters“에서 오일 오염 문제에 대해 기여했습니다.
그는 sanjiv@lukoil.com 에서 연락 할 수 있습니다.