ASTM E2412 Monitorowanie stanu środków smarnych w trakcie eksploatacji poprzez analizę trendów z wykorzystaniem spektrometrii FT-IR

Norma „ASTM E2412 Standardowa praktyka monitorowania stanu środków smarnych w trakcie eksploatacji poprzez analizę trendów z wykorzystaniem spektrometrii w podczerwieni z transformacją Fouriera (FT-IR)”, opublikowana przez Amerykańskie Towarzystwo Badań i Materiałów (ASTM), opisuje procedurę wykorzystania FT-IR do monitorowania wyczerpywania się dodatków, gromadzenia się zanieczyszczeń i degradacji oleju bazowego w środkach smarnych, płynach hydraulicznych i innych płynach stosowanych podczas normalnej pracy maszyn.

Monitorowane zanieczyszczenia obejmują wodę, sadzę, glikol etylenowy, paliwa i wadliwy olej. Utlenianie, nitrowanie i sulfonowanie olejów bazowych jest monitorowane jako dowód pogorszenia jakości. Celem tego monitoringu jest diagnoza stanu roboczego maszyny na podstawie zaobserwowanych usterek oleju. Parametry pomiarów i interpretacji danych są prezentowane, aby umożliwić operatorom różnych spektrometrów FT-IR porównywanie wyników przy użyciu tych samych technik.

Ta praktyka opiera się na analizie trendu i odpowiedzi rozproszenia uzyskanych z pomiarów absorpcji w zakresie średniej podczerwieni. Chociaż kalibracja w celu ustalenia jednostek stężenia fizycznego jest możliwa, w większości przypadków jest zbędna lub niepraktyczna. Granice ostrzegawcze lub alarmowe (punkt, w którym zaleca się lub wymaga konserwacji monitorowanej maszyny) można określić za pomocą analizy statystycznej, historii tego samego lub podobnego sprzętu, testów cyklicznych lub innych metod skorelowanych z wydajnością sprzętu. Te granice ostrzegawcze lub alarmowe mogą być ustaloną wartością maksymalną lub minimalną w celu porównania z pojedynczym pomiarem lub mogą być oparte na tempie zmian mierzonej odpowiedzi. Ta praktyka uwzględnia rozproszenie, ale nie wyklucza stosowania ostrzeżeń i alarmów dotyczących tempa zmian.

Niniejszy przewodnik nie ma na celu ustalania ani zalecania limitów normalnych, ostrzegawczych, ostrzegawczych ani alarmowych dla żadnej maszyny. Limity te należy ustalać w powiązaniu z zaleceniami i wskazówkami producenta maszyny oraz zespołu konserwacyjnego.

Przedstawione tutaj widma i profile dystrybucji służą wyłącznie celom poglądowym i nie należy ich interpretować jako wytycznych dotyczących środków smarnych lub maszyn.

Aplikacja ta jest przeznaczona do szybkiego i prostego spektroskopowego sprawdzania stanu środków smarnych w trakcie eksploatacji i może być stosowana w celu określenia ogólnego stanu maszyny poprzez pomiar właściwości obserwowalnych w zakresie średniej podczerwieni, takich jak woda, utlenianie oleju i inne, jak wspomniano powyżej.

Dane w podczerwieni generowane przez tę aplikację są zazwyczaj wykorzystywane w połączeniu z innymi metodami badawczymi. Na przykład, spektroskopia w podczerwieni nie pozwala na określenie poziomu zużycia metalu ani na przeprowadzenie żadnej innej analizy pierwiastkowej. Niniejsza aplikacja nie jest przeznaczona do szacowania właściwości fizycznych środków smarnych (np. lepkości, całkowitej liczby zasadowej, całkowitej liczby kwasowej). Aplikacja ta służy do monitorowania środków smarnych w trakcie eksploatacji i może pomóc w ocenie ogólnego stanu maszyny. Nie jest ona przeznaczona do analizy składu środka smarnego, jego działania ani formulacji pakietów dodatków.

Okresowe pobieranie próbek i analiza środków smarnych od dawna są stosowane jako metoda określania ogólnego stanu maszyn. Spektroskopia emisyjna i absorpcyjna atomowa są często wykorzystywane w analizie zużycia metalu (np. metoda badawcza zgodna z normą ASTM D5185). Szereg testów właściwości fizycznych uzupełnia analizę zużycia metalu i dostarcza informacji o stanie środka smarnego (np. metody badawcze zgodne z normami ASTM D445, ASTM D2896 i ASTM D6304). Analiza molekularna środków smarnych i płynów hydraulicznych z wykorzystaniem spektroskopii FT-IR dostarcza bezpośrednich informacji o interesujących cząsteczkach, w tym dodatkach, produktach degradacji płynów i zanieczyszczeniach zewnętrznych, uzupełniając w ten sposób analizę zużycia metalu i inne analizy stosowane w programie monitorowania stanu.

Norma ASTM E2412 to kluczowe narzędzie w konserwacji maszyn i analizie środków smarnych. Stanowi ona podstawę oceny stanu środków smarnych używanych w trakcie eksploatacji, takich jak smary maszynowe, płyny hydrauliczne i inne płyny używane w normalnej eksploatacji maszyn. Wykorzystując spektrometrię FT-IR, norma ta zapewnia wgląd w stan techniczny maszyn i wydajność operacyjną poprzez monitorowanie zużycia dodatków, gromadzenia się zanieczyszczeń i degradacji oleju bazowego.

Norma ASTM E2412 koncentruje się na monitorowaniu kluczowych parametrów, w tym:

Zanieczyszczenia: woda, sadza, glikol etylenowy, paliwa i wadliwy olej.
Wskaźniki degradacji: utlenianie, nitrowanie i sulfonowanie olejów bazowych.
Wyczerpywanie się dodatków: monitorowanie wyczerpywania się dodatków, takich jak związki przeciwzużyciowe (np. ZDDP na bazie fosforanów).

Głównym celem jest identyfikacja usterek w maszynach poprzez analizę trendów stanu smaru w czasie. Aplikacja ta została zaprojektowana do diagnozowania problemów eksploatacyjnych poprzez okresowe pobieranie próbek, a nie do analizy składu smaru, jego wydajności ani formulacji dodatków.

Główne cechy normy ASTM E2412 są następujące:

Spektrometria FT-IR: Spektrometria FT-IR to nieniszcząca technika analityczna, która mierzy absorpcję światła podczerwonego przez składniki molekularne w próbce smaru. Norma ta określa zakresy liczb falowych (zazwyczaj od 3000 do 1090 cm-1) do analizy różnych parametrów.^-1) i intensywność absorbancji zmieniają się w zależności od rozdzielczości widmowej i długości drogi optycznej komórki.
Parametry pomiarowe: Niniejsza norma zawiera szczegółowe wytyczne dotyczące pomiaru poszczególnych komponentów, zgodnie z załącznikami. Na przykład:
- Zanieczyszczenie wody: 3500 do 3150 cm^-1 zakres, ale glikol etylenowy może utrudniać dokładny pomiar ze względu na nakładające się sygnały grup hydroksylowych.
- Obciążenie sadzą: ok. 2000 cm^-1 jest oceniana na podstawie gęstości absorbancji.
- Utlenianie i nitrowanie: odpowiednio 1800 do 1670 cm^-1 i 1650 do 1600 cm^-1 Wartości mierzone w zakresach podano jako absorbancję na 0,1 mm, aby uwzględnić grubość próbki.
- Związki przeciwzużyciowe: Zwykle na bazie fosforanów (np. dialkiloditiofosforan cynku, ZDDP), 1025 do 960 cm^-1 mierzone w zakresie.
- Zanieczyszczenie paliwa: Benzyna i olej napędowy (np. JP-5, JP-8) są monitorowane ze względu na zmienną charakterystykę widmową i konieczność weryfikacji pasm absorbancji wskaźnika.
Odejmowanie widm: Niniejsza norma zawiera przepisy dotyczące odejmowania widm w celu wyizolowania określonych parametrów molekularnych, takich jak woda, sadza, utlenianie, nitrowanie i fosforanowe związki przeciwzużyciowe. Technika ta zwiększa dokładność wykrywania zmian stanu środka smarnego poprzez odejmowanie widm pierwiastkowych.
Analiza uzupełniająca: Norma ta podkreśla, że wyniki analizy FT-IR można łączyć z innymi badaniami, takimi jak całkowita liczba kwasowa, całkowita liczba zasadowa i pomiary lepkości, aby zapewnić kompleksową ocenę jakości środka smarnego i stanu maszyn.

Norma ASTM E2412 jest szeroko stosowana w branżach, w których niezawodność maszyn ma kluczowe znaczenie, takich jak produkcja, motoryzacja, lotnictwo i energetyka. Regularne pobieranie próbek i analiza środków smarnych pozwala specjalistom ds. utrzymania ruchu na:

Umożliwia wykrycie wczesnych oznak zużycia maszyny poprzez analizę zużytego metalu (uzupełnioną o spektroskopię emisyjną lub absorpcyjną, np. ASTM D5185).
Potrafi identyfikować problemy związane z zanieczyszczeniami, które mogą prowadzić do awarii sprzętu.
Można optymalizować programy konserwacyjne poprzez monitorowanie trendów degradacji środków smarnych i wyczerpywania się dodatków.

Norma ta ma jednak pewne ograniczenia:

Nie dotyczy analizy składu: Niniejsza norma nie jest przeznaczona do oceny składów środków smarnych ani ich właściwości użytkowych.
Zakłócenia: Niektóre zanieczyszczenia, np. glikol etylenowy, mogą zakłócać ilościowe oznaczanie wody i wymagają starannej interpretacji.

W rezultacie norma ASTM E2412 stanowi podstawę dla konserwacji opartej na stanie technicznym, umożliwiając przedsiębiorstwom monitorowanie stanu środków smarnych i diagnozowanie problemów z maszynami za pomocą spektrometrii FT-IR. Zapewniając ustrukturyzowane podejście do analizy trendów, norma wspiera proaktywne strategie konserwacji, pomagając wydłużyć żywotność sprzętu i skrócić przestoje.

Nasza organizacja, działająca od wielu lat i skrupulatnie śledząca globalny rozwój nauki i technologii, przeprowadza testy, pomiary i analizy w szerokim zakresie dziedzin dla firm ze wszystkich sektorów, dysponując wykwalifikowanym zespołem i rozbudowaną infrastrukturą. W tym kontekście świadczymy również usługi testowania zgodnie z normą ASTM E2412 Standard Practice for Condition Monitoring of In-Exploricants by Trend Analysis Using Fourier Transform Infrared Spectrometry (FT-IR).