DIN 51558-2 Prüfung von Mineralölen - Bestimmung der Neutralisationszahl - Teil 2: Titration mit Farbindikator, Isolieröle

Die vom Deutschen Institut für Normung (DIN) herausgegebene Norm „DIN 51558-2 Prüfung von Mineralölen - Bestimmung der Neutralisationszahl - Teil 2: Titration mit Farbindikator, Isolieröle“ beschreibt ein Prüfverfahren zur Bestimmung der Neutralisationszahl von Isolierölen, bei denen es sich um Mineralöle handelt, die hauptsächlich als elektrische Isolierflüssigkeiten in Transformatoren, Kondensatoren, Kabeln und ähnlichen Geräten verwendet werden.

Die Neutralisationszahl gibt den Gehalt an sauren Bestandteilen im Öl an. Sie dient als wichtiger Qualitäts- und Zustandsparameter.

• Neue Isolieröle weisen typischerweise einen sehr niedrigen Säuregehalt auf (nahe Null oder leicht sauer).
• Während des Betriebs können Oxidation, thermische Belastung oder Verunreinigungen die Anzahl der Neutralisationen erhöhen, indem sie die Bildung saurer Zersetzungsprodukte verursachen.
• Diese Methode hilft dabei, die Alterung, die Oxidationsstabilität und den Bedarf an Wartung oder Austausch zu beurteilen, indem relative Veränderungen des Ölzustands im Laufe der Zeit erfasst werden.

Dieser Parameter ist in der Elektroindustrie von entscheidender Bedeutung für die Überwachung des Zustands von Transformatorenöl, da ein übermäßiger Säuregehalt die Verschlechterung der Isolierung, Korrosion oder Schlammbildung beschleunigen kann.

Das Prüfverfahren ist eine Farbindikatortitration:

• Eine Probe des Isolieröls wird in einem geeigneten Lösungsmittelgemisch (typischerweise Toluol + Ethanol oder Isopropanol) gelöst.
• Der Lösung wird ein Farbindikator (üblicherweise p-Naphtholbenzol oder ein ähnlicher pH-empfindlicher Farbstoff) zugesetzt, der in Gegenwart von Säuren eine charakteristische Farbe annimmt.
• Die Lösung wird mit einer standardisierten alkoholischen Kaliumhydroxidlösung titriert (z. B. 0,1 mol/L oder 0,01 mol/L, je nach gewünschtem Säuregrad).
• Der Endpunkt ist erreicht, wenn der Indikator seine Farbe ändert (von Orange/Rot zu Grün/Blau, je nach verwendetem Indikator).
• Die Neutralisationszahl wird berechnet und in mg KOH/g Fett angegeben (die Menge an Kaliumhydroxid, die benötigt wird, um saure Bestandteile in 1 Gramm Probe zu neutralisieren).

Bei dieser Methode handelt es sich um eine potentiometrische oder visuelle Endpunktbestimmungsmethode, die für die typischerweise sehr niedrigen Säurewerte in Isolierölen optimiert ist.

Während die Norm DIN 51558-1 ein allgemeines farbbasiertes Titrationsverfahren für andere Mineralöle (insbesondere nicht für Isolieröle) beschreibt, ist die Norm DIN 51558-2 an die spezifischen Anforderungen und den niedrigen Säurebereich von Transformatoren-/Isolierölen angepasst. Dieses Verfahren wird häufig in Verbindung mit anderen Prüfungen wie der Bestimmung des Wassergehalts (Karl-Fischer-Titration), der Durchschlagspannung oder der Oxidationsstabilität angewendet.

Diese Methode ist nach wie vor ein klassisches Analyseverfahren, das in Erdöl- und elektrischen Isolationsprüflaboratorien weltweit breite Akzeptanz findet.

Kurz gesagt, die Norm DIN 51558-2 enthält ein Prüfverfahren zur Beurteilung der korrosiven Wirkung von Schmierstoffen und verwandten Flüssigkeiten auf Kupfer. Dieses Verfahren dient primär dazu, festzustellen, ob Mineralöle, Getriebeöle, Hydraulikflüssigkeiten oder andere Produkte auf Erdölbasis korrosive Schwefelverbindungen oder andere aggressive Substanzen enthalten, die Kupfer oder Kupferlegierungen schädigen könnten.

Dieser Test ist besonders wichtig für Schmierstoffe, die in Systemen mit folgenden Komponenten verwendet werden:

• Bronzene Tierkreiszeichen
• Reisbestandteile
• Kupfervorkommen
• Elektrische Spulen und Steckverbinder

Die Hauptziele der Norm DIN 51558-2 sind folgende:

• Zur Beurteilung der chemischen Kompatibilität zwischen Schmierstoffen und Kupfer.
• Nachweis des Vorhandenseins aktiver Schwefelverbindungen.
• Um vorzeitige Korrosion von Nichteisenmetallen zu verhindern.
• Um die langfristige Zuverlässigkeit mechanischer Systeme zu gewährleisten.

Kupferkorrosion kann zu Folgendem führen:

• Oberflächenlochbildung
• Erhöhte Reibung
• Verunreinigung von Ölsystemen
• Verkürzte Lebensdauer der Geräte

Dieses Prüfverfahren basiert auf dem Prinzip, einen polierten Kupferstreifen unter kontrollierten Temperatur- und Zeitbedingungen einem Schmierstoff auszusetzen. Der Prüfprozess umfasst im Wesentlichen folgende Schritte:

• Ein Kupferstreifen wird auf eine einheitliche Oberfläche poliert.
• Der Teststreifen wird in das Testöl getaucht.
• Die Probe wird auf eine bestimmte Temperatur (üblicherweise um die 100 Grad) erhitzt.
• Nach einer gewissen Belichtungszeit (z. B. 3 Stunden) wird der Streifen entfernt.
• Der Grad der Verfärbung oder Korrosion wird visuell anhand einer standardisierten Bewertungsskala verglichen.

Nach der Prüfung wird der Kupferstreifen anhand eines Klassifizierungssystems bewertet, das typischerweise in folgenden Bereich fällt:

• Klasse 1: Leichte Anlaufspuren (akzeptabel)
• Klasse 2-3: Mäßige Farbveränderung.
• Klasse 4 Starke Korrosion (für viele Anwendungen ungeeignet)

Je dunkler und unregelmäßiger die Verfärbung an der Oberfläche ist, desto aggressiver ist das Schmiermittel.

Die Norm DIN 51558-2 findet in folgenden Bereichen häufig Anwendung:

• Getriebeöle
• Motoröle
• Hydraulikflüssigkeiten
• Turbinenöle
• Getriebeflüssigkeiten

Die Sektoren, die auf diesen Test angewiesen sind, sind:

• Automobilproduktion
• Industriemaschinen
• Stromerzeugung
• Schiffsmaschinenbau

Die Norm DIN 51558-2 ist technisch vergleichbar mit folgenden Normen:

• ASTM D130 Korrosion von Kupferbändern durch Erdölprodukte.
• ISO 2160 Bestimmung der Korrosivität gegenüber Kupfer.

Diese Normen folgen ähnlichen Prinzipien, jedoch können die spezifischen Testbedingungen (Temperatur, Zeit, Bewertung) unterschiedlich sein.

Dieser Test ist für die Qualitätskontrolle von entscheidender Bedeutung, weil:

• Schon geringe Mengen an aktivem Schwefel können Schäden verursachen.
• Korrosionsprodukte können die Alterung von Öl beschleunigen.
• Die Hersteller müssen die Verträglichkeit des Schmierstoffs mit Buntmetallen nachweisen.
• Viele Spezifikationen von Originalgeräteherstellern verlangen, dass Kupfer Korrosionsprüfungen besteht.

In Branchen wie der Automobilindustrie und der Schwerindustrie werden Schmierstoffe, die nicht der Norm DIN 51558-2 entsprechen, in der Regel für den Einsatz in Systemen mit Kupferlegierungen abgelehnt.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Norm DIN 51558-2 eine entscheidende Rolle bei der Beurteilung der chemischen Stabilität von Schmierstoffen und ihrer Verträglichkeit mit Kupferwerkstoffen spielt. Durch die frühzeitige Erkennung von Abrasionsneigungen können Hersteller und Anwender:

• Es kann Geräteschäden verhindern.
• Sie können die Serviceintervalle verlängern.
• Es kann die Einhaltung der technischen Spezifikationen gewährleisten.
• Es kann die Betriebssicherheit und -zuverlässigkeit erhöhen.

Seit vielen Jahren versteht unser Unternehmen mit seinen kompetenten und erfahrenen Mitarbeitern die Bedürfnisse seiner Kunden, bietet ihnen die benötigten fortschrittlichen Prüfdienstleistungen und unterstützt sie beim Aufbau, der Implementierung und der Optimierung von Managementsystemen. In diesem Rahmen bieten wir auch Prüfdienstleistungen gemäß der Norm DIN 51558-2 an.