介绍
在潜在机器故障变得过于昂贵和严重之前检测它们的最有效方法之一是测量润滑油和发动机油中的磨损金属。 通常，这些元素还有助于识别失败的组件。 除了磨损元素外，被测元素还包括添加剂元素以及来自燃料和外部污染物的元素。 某些元素可以有多个源。
光谱学
光谱法是用于检测磨损及其严重程度的主要技术。 由于每种元素都具有独特的原子结构，因此能量的增加会导致每种元素释放特定波长（或颜色）的光。 不同元素的光谱线之间的差异有助于区分它们。 发射光的强度与样品中存在的元素量成正比，从而能够确定其浓度。
向元素添加能量的方法有多种，例如原子吸收光谱 （AAS）、电感耦合等离子体光谱 （ICP）、旋转圆盘电极光谱 （RDE）、X 射线荧光光谱 （XRF） 等。 每个都有其优点和缺点。
无花果。 1 电感耦合等离子体光谱（参考文献 2）
ICP 是最常用的方法。 它准确且可重复性高。 但它需要训练有素的技术人员和大量清洁的氩气、自动化和维护。 它非常适合高通量实验室。 氩气流在高温下电离，通过雾化器将少量稀释的样品液注入等离子体中，并记录、测量和分析光谱发射。 然而，这种方法不能很好地检测到大于 5 – 7 微米的颗粒，因为它们由于质量效应而在等离子体中没有完全蒸发，因此在高磨损的情况下可能会低估磨损元素的浓度。 此类样品可能需要额外的过程（例如酸消解）。
必须注意的是，根据测试设备和样品制备的类型，获得的结果可能会有很大差异。 在比较或绘制趋势分析结果时，理想情况下应该比较来自同一实验室、相同设备和相同方法的数据。 此外，还应考虑方法的准确性和检测限。 低值（低于 5 ppm）应谨慎解释。
各种ASTM光谱标准涵盖了不同的元素组和元素数量。 LUKOIL Marine 根据 ASTM D5185-18 进行元素分析
光谱化学元素的 A 到 Z
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检测到的元素 |
可能的来源 |
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元素 |
润滑剂 |
污染物 |
发动机 |
HYD 系统 |
别人 |
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铝 （Al） |
油脂增稠剂 |
巨类罚款， 污垢和尘土 |
活塞、轴承、 衬套、垫片 头部阻滞 / 气缸体， |
泵/电机外壳， 圆柱形压盖
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Air Comp 活塞、鼓风机、转子、推力轴承、涡轮增压器轴承、叶轮、 离合器、冷却器 |
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锑 （Sb） |
润滑脂添加剂 |
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轴承 （堆焊） |
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钡 （Ba） |
添加剂 油脂增稠剂 |
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硼 （B） |
限量 EP 添加剂， 油 |
水抑制剂、冷却剂（硼酸盐） |
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镉 （Cd） |
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轴承 |
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电镀 |
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钙 （Ca） |
洗涤剂添加剂 / 油脂增稠剂 |
“硬”水 / 污垢 |
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空气污染物 |
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氯 （Cl） |
AW & EP 添加剂 |
海水 |
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海水 |
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铬 （Cr） |
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冷却剂中的铬酸盐缓蚀剂 |
气缸套 / 环、曲轴 一些滚子轴承， 排气阀 |
轴承保持架， 轴 |
轴承、阀芯、 部分电镀材料 |
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钴 （Co） |
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一些滚子轴承 |
一些轴承 |
涡轮机部件 |
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铜 （Cu） |
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防卡化合物 |
轴承、衬套（腕销）、 机油冷却器、散热器、凸轮轴、离合器、 气门导管 / |
泵活塞和推力板， 冷却 器 圆柱形压盖 |
热交换器， 轴承、衬套、止推垫圈、黄铜（与锌配合）、青铜（与锡配合）、盘、耐磨板、密封剂和垫片 |
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铟 （In） |
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轴承覆盖层 |
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焊料 |
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铁 （Fe） |
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锈 |
气缸， 缸体， 齿轮， 曲轴， 环， 凸轮轴， 凸轮， 气门机构轴承， umps， |
泵/电机外壳、叶片、齿轮、活塞、杆、阀门 |
齿轮、轴、壳体、紧固件、曲轴、 轴、杆、环、轴承 止推垫圈 / |
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铅 （Pb） |
添加剂 |
漆 |
轴承、衬套、覆盖层、 |
海豹 |
焊料、防卡剂、汽油/汽油添加剂 |
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镁 （Mg） |
洗涤剂添加剂 |
海水 |
组件外壳、部分铝合金零件 |
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铝合金件 |
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锰 （Mn） |
添加剂 |
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阀门，鼓风机，排气和进气阀
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合金零件（无铅） 汽油/汽油添加剂 |
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钼 （Mo） |
AW 添加剂， 摩擦改进剂 |
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活塞环覆盖层、衬垫 |
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抗空化抑制剂 |
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镍 （Ni） |
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残余燃料中结转的原油成分 |
轴承金属、阀杆/导管、 活塞上的环嵌件、涡轮增压器叶片、 |
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不锈钢部件， 高强度钢、齿轮 |
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磷 （P） |
AW & EP 添加剂 |
冷却 剂 |
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pH 缓冲液 |
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钾 （K） |
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冷却 剂 |
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pH 缓冲液 |
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硅 （Si） |
消泡添加剂 |
残留催化颗粒， 沙子， 空气中的灰尘， 防冻剂 |
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海豹 |
传动盘衬片 |
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白银 （Ag） |
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一些发动机轴承（例如 EMD 发动机） |
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轴承保持架，焊接 |
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钠 （Na） |
添加剂 油脂增稠剂 |
海水 冷却剂、污垢、残留燃料中携带的原油成分 |
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防冻、燃料中的海水污染 |
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硫 （S） |
AW & EP 添加剂 |
燃料中结转的原油成分 |
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锡 （Sn） |
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活塞覆盖层、环 轴承覆盖层 / 衬套的手腕和销钉， |
海豹 |
焊料 轴承覆盖层，青铜和白色金属合金部件
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钛 （Ti） |
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漆 |
弹簧 |
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（气体）涡轮机部件 / |
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钒 （V） |
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残余燃料中结转的原油成分 |
涡轮叶轮叶片、阀门、
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涡轮机部件 / 表面涂层 |
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锌 （Zn） |
AW 添加剂，Corr. & 氧化。 抑制剂 |
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黄铜合金的成分 |
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镀锌金属和镀层， 黄铜合金的成分 |
颗粒定量器 （PQ）
PQ 指数是衡量油中总铁磁性金属含量的指标。 Particle Quantifier 将润滑剂样品暴露在磁场中，黑色金属的存在会在磁场中产生失真。 如果 PQ 指数高，则样品中的铁磁金属含量高，并且可能会发生异常（磨料/粘合剂）磨损。
图 2. 颗粒定量器（参考文献 3）
通常，在侵蚀性摩擦条件（如磨损和粘附性）下的磨损往往会产生各种尺寸的磨损碎片。 因此，光谱学只能从通常小于 5-7 μm 的颗粒中捕获数据，随着时间的推移，当 PQ 值上升时，光谱学可能会趋于稳定甚至减少。
因此，PQ 是光谱测定的良好辅助手段。 PQ 和 Fe 的趋势（通过光谱法测量）可以更好地解释所发生磨损的类型和严重程度。 LUKOIL 对大多数进行光谱测定的样品进行 PQ 测试。
本文的一个版本首次出现在 2021 年 9 月的第 1 卷中。 十五;问题。 十、轮机师评鉴
引用：
- 废发动机油分析 – 用户解释指南，CIMAC No. 30/2011
- 废油分析光谱指南，Amtek Spectro Scientific，2016 年 6 月
- 派克 Kittiwake Analex 手册
- 油液分析用户指南，Agat Labs Ltd.
关于作者：
Sanjiv Wazir 是 LUKOIL Marine Lubricants 的技术顾问。 他是 IIT-Bombay 的机械工程师。 他是一名轮机工程师，也是轮机工程师协会的成员。 他是美国摩擦学家和润滑工程师协会（STLE）的认证润滑专家，也是印度摩擦学协会的成员。 他过去曾就船舶润滑的发展为 MER 做出贡献，早些时候也曾就“Lube Matters”下的油污染问题做出贡献。
您可以通过 sanjiv@lukoil.com 联系到他