油泡沫特性测定中扩散头的使用探讨

摘要：油的泡沫特性是油非常重要的指标之一。它反映的是油品生成泡沫的倾向及泡沫的稳定性，是产品出厂时的必检项目。依据GB/T 12579-2002油泡沫特性测定法，气体扩散头是其检测时非常重要的一个设备。文章将以不锈钢扩散头和氧化铝扩散头为研究对象，比较这两种材质扩散头的使用寿命及其对油泡沫特性测定结果的影响，通过试验和考察结果，从技术可行、经济实惠角度提出使用哪种扩散头更优。

关键词：油；泡沫特性；扩散头

中图分类号：TE624.82文献标识码：A

Study on the Use of Diffuser in the Determination of the Foam

Characteristics of Lubricating Oil

DA Yong-e

（PetroChina East China Lubricant Blending Plant， Taicang 215433， China）

Abstract：The foam characteristic is one of the important indexes of lubricating oil， it reflects the tendency of the oil to generate foam and the foam stability， and it is necessary inspection item of the factory products. According to GB/T 12579-2002 lubricating oil foam characteristic determination method， the gas diffuser is very important equipment in the test. In the paper， the stainless steel diffuser and aluminum oxide diffuser were used as the research object to compare the service life of the two materials diffusers and their influences on the determination results of lubricating oil foam characteristics. Then based on the results of experiment and investigation， it was suggested that which diffuser is better from the technical feasibility and economy.

Key words：lubricating oil； foam characteristics； diffuser

0引言

油在日常使用过程中，由于受到振荡、搅拌等作用，难免会有空气混入油中，从而形成泡沫。油生成泡沫引起的不良、气穴现象和剂的溢流损失均会造成机器磨损加剧，甚至发生烧结现象，最终导致机械故障。

因此，油的泡沫特性是油非常重要的指标之一。它反映的是油品生成泡沫的倾向及泡沫的稳定性，是产品出厂时的必检项目。依据GB/T 12579-2002油泡沫特性测定法，气体扩散头是其检测时非常重要的一个设备。近几年，中国石油华东油厂（以下简称华东油厂）化验室依据GB/T 12579-2002方法选用的扩散头是进口氧化铝扩散头。但是在使用过程中，我们发现氧化铝扩散头存在价格昂贵、使用寿命短的问题。按照GB/T 12579-2002方法，扩散头可以选用氧化铝制成的砂芯球扩散头或不锈钢制成的圆柱形扩散头。本文将以不锈钢扩散头和氧化铝扩散头为研究对象，比较这两种材质扩散头的使用寿命及其对油泡沫特性测定结果的影响，通过试验和考察结果，从技术可行、经济实惠角度提出使用哪种扩散头更优。

1主要试验设备与试剂

1.1主要试验仪器和设备

本论文中所用到的主要试验仪器和设备如表1所示。表1主要试验仪器和设备

仪器名称规格生产厂家油泡沫特性试验仪LF-1型上海田中科学仪器有限公司油高温抗泡试验仪323H型进口气体扩散头校准装置14028-3R型进口气体扩散头（氧化铝）进口气体扩散头（不锈钢）进口

1.2主要试验原料

本论文所用到的主要试验原料如表2所示。

2试验方法概述

2.1油泡沫特性测定方法

根据油产品质量标准要求，用于测定油品泡沫特性的试验方法共有两个，分别为GB/T 12579-2002和SH/T 0722-2002；这两种方法分别用于测定油品在中等温度下（ 24 ℃、93.5 ℃） 以及高温条件下（ 150 ℃） 的泡沫特性，两种方法的详细对比如表3所示。

在油泡沫特性测定过程中，根据GB/T 12579-2002的气体扩散头选用说明选取的是氧化铝气体扩散头；在油高温抗泡测定过程中，根据SH/T 0722-2002气体扩散头的选用说明选取的是不锈钢材质扩散头。

2.2研究思路

结合近几年在油高温抗泡测定过程中对不锈钢气体扩散头的使用体会和数据跟踪分析结果，拟将油泡沫特性测定过程中所使用的氧化铝气体扩散头更换为不锈钢气体扩散头。研究思路具体如下：

第一步：针对氧化铝扩散头在使用过程中存在使用周期短等问题和不锈钢扩散头使用寿命较长的经验，跟踪分析不锈钢气体扩散头和氧化铝气体扩散头在使用过程中的最大孔径和渗透率变化，分析影响扩散头使用寿命的原因；

第二步：在第一步数据分析基础上，以特定的油品油泡沫特性分析为基础，从测试数据的结果一致性和参考指标等角度探讨现有分析方法下不锈钢气体扩散头代替氧化铝气体扩散头的技术可行性；

第三步：在完成不锈钢气体扩散头代替氧化铝气体扩散头技术可行性评价之后和技术可行的前提下，对华东油厂不同类型的油的泡沫特性进行分析，从测试数据的结果一致性和参考指标等角度来探讨现有分析方法下不锈钢气体扩散头代替氧化铝气体扩散头的普遍适用性。

3试验数据分析与讨论

3.1本试验用扩散头相关参数指标

本试验研究中所使用的扩散头的相关指标如表4所示。

首先，统计了近几年来一些测定油泡沫特性过程中所使用的氧化铝扩散头和一些测定油高温泡沫特性过程中使用的不锈钢气体扩散头的校验数据，如表5和表6所示。

由表5可以看出：（1）氧化铝扩散头孔径一般在 40 μm以上，渗透率在 3500～4500 mL/min 之间；（2）氧化铝扩散头使用1个月，最多使用2个月后，其最大孔径校验不合格；（3）对随机选取的氧化铝扩散头进行详细分析，发现20%的氧化铝扩散头在使用过程中发生破裂问题，50%左右的氧化铝扩散头在使用1个月后就不满足使用要求，剩下30%的氧化铝扩散头在使用2个月后就不满足使用要求。从氧化铝扩散头的制造和使用过程究其可能的原因：一是氧化铝扩散头是由烧结的结晶状氧化铝制成的砂芯球，其本身材质决定了在使用过程中引起的任何无意识的即使是很微小的碰撞，都有可能造成扩散头最大孔径变大，或是发生扩散头破裂现象；二是氧化铝扩散头主要由结晶状氧化铝在胶黏剂、致孔剂等助剂作用下通过烧结而成，此种工艺下得到的扩散头中残留一定的助剂，扩散头中残留的助剂在扩散头的使用过程中通过溶解、迁移等过程而从扩散头中迁移至油中，导致氧化铝扩散头在使用过程中发生孔径变大现象，从而不满足使用要求。

同时，表6中校验数据统计显示：（1）不锈钢扩散头孔径一般在 30 μm以下，渗透率在3500～5000 mL/min 之间；（2）不锈钢扩散头的孔径普遍比氧化铝扩散头的孔径小；（3）用于高温抗泡试验的不锈钢扩散头自2006年使用至今，没有出现过校验不合格的现象，使用寿命大于7年。从不锈钢扩散头的制造和使用过程究其可能的原因：一是不锈钢扩散头是由烧结的5 μm多孔不锈钢制成的圆柱形，相比氧化铝扩散头，其材质决定了多孔不锈钢在使用过程中即使发生一些碰撞其最大孔径也不易发生变化；二是不锈钢扩散头在制作过程中，因需要将不锈钢熔化，不锈钢扩散头的烧结温度温度较高，制成的不锈钢扩散头中的胶黏剂、致孔剂等助剂不会残留或残留较少，在不锈钢扩散头的使用过程中不存在助剂的溶解、迁移过程引起扩散头在使用过程中发生孔径变大现象。

因此，GB/T 12579-2002中关于扩散头的选用要求和表5、表6中两种扩散头的最大孔径和渗透率校验数据统计结果，这两方面都为油泡沫特性测定过程中用不锈钢气体扩散头代替氧化铝气体扩散头提供了理论可行性的依据。

3.3不锈钢气体扩散头代替氧化铝气体扩散头的技术可行性分析

GB/T 12579-2002中虽明确讲到扩散头可以选用烧结的结晶状氧化铝制成直径为25.4 mm的氧化铝球，或烧结的5 μm多孔不锈钢制成的圆柱形不锈钢扩散头，具有理论可行性；但在华东油厂的氧化铝气体扩散头更换为不锈钢气体扩散头的实践中需要进行技术可行性的实践考察和评价，以避免更换扩散头后带来的分析风险。为此，先以内燃机油类油为分析对象进行了油的泡沫特性测试，测试数据见表7。

从表10可以看出：按照GB/T 12579-2002的测定方法和华东油厂内控标准，对于汽轮机用油，不锈钢扩散头分析结果要大于氧化铝扩散头分析结果，但是分析结果均未超出华东油厂内控标准，说明汽轮机用油在分析泡沫特性试验时完全可以用不锈钢扩散头替代氧化铝扩散头。

从表8、表9、表10可以看出，不锈钢扩散头分析结果均大于或等于氧化铝扩散头分析结果，所以说，最大孔径越小，分析结果越大。当个别油品有一定的起泡倾向或起泡倾向较大时，不锈钢扩散头分析结果要大于氧化铝扩散头分析结果，氧化铝扩散头分析结果接近或超出华东油厂内控标准，不锈钢扩散头均超出华东油厂内控标准，分析数据的判定结果更为保守。如果既想减少扩散头使用时的检测成本，又想降低油抗泡剂带来的生产成本，我们是否可以请生产不锈钢扩散头的厂家改善最大孔径，使其更经济更科学。

3.5不锈钢气体扩散头代替氧化铝气体扩散头的经济价值

按照近几年使用扩散头的情况，在不锈钢气体扩散头代替氧化铝气体扩散头的经济价值测算过程中以如下基准进行测算：（1）一个氧化铝扩散头的使用寿命为1个月，一个不锈钢扩散头的使用寿命为7年；（2）氧化铝扩散头和金属扩散头的单价为1万元；（3）每月投入使用的扩散头中可正常使用的数量为4个。

根据上述基准，对化验室在1个月、6个月、1年、2年……7年的油泡沫特性分析检测中分别使用氧化铝扩散头和不锈钢扩散头的检测成本对比分析如表11所示。

通过表11可以看出：如果使用氧化铝扩散头，1个月、6个月、1年、2年……7年的检测成本分别是4万元、24万元、48万元、96万元……336万元；然而，按照之前化验室对不锈钢扩散头使用经验，分析高温抗泡的不锈钢扩散头连续使用近8年，从未出现过校验不合格的情况，检测成本累计为4万元。如果不锈钢气体扩散头代替氧化铝气体扩散头，1个月、6个月、1年、2年……7年的检测成本分别节省0万元、20万元、44万元、92万元……332万元，节省的费用随使用时间的延长而体现的更加明显；因此，不锈钢气体扩散头代替氧化铝气体扩散头后，按其7年的使用寿命计算，节省费用为332万元，并且其经济价值随着扩散头使用时间的增加而体现地更加明显。

4结论和建议

通过本攻关课题的研究，得出如下研究结论：

（1）标准GB/T 12579-2002提供了不锈钢扩散头代替氧化铝扩散头的理论可行性，不锈钢扩散头代替氧化铝扩散头后，从对内燃机油类油、齿轮用油、液压系统用油、汽轮机用油等油品的泡沫特性实际分析来看，分析结果基本保持一致；特别是当个别油品有一定的起泡倾向或起泡倾向较大时，不锈钢扩散头分析结果要大于氧化铝扩散头分析结果，氧化铝扩散头分析结果接近或超出华东油厂内控标准，不锈钢扩散头均超出华东油厂内控标准，使用不锈钢扩散头的分析数据更有利于油品质量的控制。因此，不锈钢气体扩散头代替氧化铝气体扩散头具有实际技术可行性和普遍适用性。

（2）从不锈钢气体扩散头代替氧化铝气体扩散头的经济价值的测算分析来看，不锈钢气体扩散头代替氧化铝气体扩散头后，按其7年的使用寿命计算前提下将节省费用332万元，并且其经济价值随着扩散头使用时间的增加而体现的更加明显。

因此，不锈钢气体扩散头代替氧化铝气体扩散头具有实际的技术可行性和经济价值；在后续的油泡沫特性分析过程中，可以用不锈钢气体扩散头代替氧化铝气体扩散头，在扩散头的替代更换过程中需要关注不锈钢扩散头的最大孔径。