آنالیز گریس

حدود ۹۰ درصد از تمامی یاتاقان‌ها با گریس روانکاری می‌شوند. اما واقعاً چقدر از گریس‌ها و یاتاقان‌های گریس‌کاری‌شده در کارخانه خود اطلاعات وجود دارد؟

آنالیز گریس قطعاً برای همه‌ی یاتاقان‌ها ضروری نیست؛ حتی شاید برای اکثر آن‌ها هم کاربردی نداشته باشد. اما در مواقعی که نیاز به شناخت دقیق وجود دارد، انجام یک آنالیز جامع بر روی گریس می‌تواند از بروز مشکلات جدی جلوگیری کرده و هزینه‌های قابل توجهی را کاهش دهد.

مروری بر تاریخچه و اهمیت آنالیز گریس

در گذشته، آنالیز گریس عمدتاً به آزمایش گریس‌های نو برای کنترل کیفیت و تأیید محصول محدود می‌شد. از نظر فنی، این موضوع به علت حجم زیاد نمونه‌ی مورد نیاز برای اجرای روش‌های مرسوم ASTM (انجمن آمریکایی آزمون و مواد) بر روی گریس بود.

با این حال، در دو دهه‌ی اخیر، روش‌های تحلیلی جدیدی توسعه یافته‌اند که امکان بررسی عملکرد و ماندگاری گریس را تنها با چند میلی‌گرم نمونه (حدود 0.000035 اونس) فراهم کرده‌اند.

نمونه‌برداری از گریس‌های در حال کار

اگر یک کارخانه صدها یاتاقان گریس‌کاری‌شده داشته باشد که دسترسی به آنها آنقدر دشوار باشد که باید آنها را برداشته و برای تجزیه و تحلیل گریس به آزمایشگاه ارسال کرد، ممکن است لازم باشد داده‌های به‌دست‌آمده از چند یاتاقان در کل جمعیت یاتاقان‌ها تعمیم داده شود تا نتیجه‌گیری‌های مناسبی حاصل شود.

نمونه‌ای از این می‌تواند شناسایی علت اصلی تعدادی از خرابی‌های مکرر یاتاقان در سطح کارخانه باشد. تجربه نشان می‌دهد که در یک کاربرد و محیط مشخص، بیشتر خرابی‌ها، اگر مربوط به روانکاری باشند، از علت اصلی یکسانی ناشی می‌شوند. بنابراین، ارزش تلاش برای انتخاب گروهی از یاتاقان‌ها با طول عمر متفاوت و ارسال آنها برای تجزیه و تحلیل را دارد. پس از تکمیل، می‌توان از نتایج آزمایش برای تصمیم‌گیری آگاهانه در مورد انتخاب گریس، فواصل گریس‌کاری مجدد، مکانیسم‌های سایش رایج و سطوح معمول تمیزی استفاده کرد.

همانطور که مکان نقطه نمونه‌برداری هنگام نمونه‌برداری از روغن کارکرده حیاتی است. به طور کلی، نمونه گریس مورد نظر، گریسی است که در سطوح تماس، در ناحیه بار یاتاقان، کار می‌کند. این نمونه گریس بیشترین شواهد سایش، آلودگی و تخریب را خواهد داشت و به طور کلی نماینده‌ گریس خواهد بود، اگرچه احتمالاً نمونه گیری از آن نیز دشوار خواهد بود.

تحلیل نمونه‌های گریس کارکرده

تغییرات در قوام (Consistency) گریس

گریس از سه جزء اصلی تشکیل شده است:

• روغن پایه

• عامل تغلیظ‌کننده (صابون یا فیلر)

• مواد افزودنی (با عملکرد مشابه افزودنی‌های روغن‌ها)

قوام گریس به نوع تغلیظ کننده و نسبت تغلیظ‌کننده به روغن و ویسکوزیته آن بستگی دارد. در حین کار، گریس ممکن است به علت آلودگی، از دست دادن روغن یا برش مکانیکی سخت‌تر یا نرم‌تر شود.

روش کلاسیک اندازه‌گیری قوام گریس، آزمون نفوذ مخروطی (ASTM D217) است. در این آزمون، مخروط استاندارد در دمای 25°C روی گریس قرار گرفته و عمق نفوذ آن اندازه‌گیری می‌شود. هرچه نفوذ بیشتر باشد، گریس نرم‌تر است.
این آزمون معمولاً پس از “ضربه زدن” گریس (تقلید شرایط کاری) تکرار می‌شود و اساس طبقه‌بندی NLGI را تشکیل می‌دهد.

به دلیل نیاز به حجم زیاد نمونه، آزمون D217 برای گریس‌های مصرف‌شده مناسب نیست. روش ASTM D1403 که از حجم نمونه‌ی کمتر استفاده می‌کند، برای این منظور کاربرد بیشتری دارد.

تحلیل حرارتی (TGA)

روش آنالیز گرماوزنی (Thermogravimetric Analysis) تغییر جرم نمونه را نسبت به دما اندازه‌گیری می‌کند. این روش با چند میلی‌گرم نمونه انجام می‌شود و می‌تواند نسبت روغن به تغلیظ‌کننده، وجود ترکیبات فرار (مانند آب) و تغییرات شیمیایی عامل تغلیظ‌کننده را مشخص کند.

بررسی سطح آنتی‌اکسیدان

مانند روغن‌ها، گریس‌ها نیز حاوی افزودنی‌های آنتی‌اکسیدان هستند. برای ارزیابی ماندگاری گریس، از آزمون کالری‌سنجی روبشی تفاضلی (DSC – ASTM D5483) استفاده می‌شود.
در این آزمون، زمان شروع واکنش اکسیداسیون (نقطه القا) در گریس کارکرده با گریس نو مقایسه می‌شود تا عمر مفید باقیمانده (RUL) تعیین گردد.

ویسکوزیته گریس

ویسکوزیته درج‌شده در برگه اطلاعات فنی معمولاً مربوط به روغن پایه است (طبق ASTM D445). اما می‌توان ویسکوزیته ظاهری خود گریس را نیز اندازه گرفت که طبق ASTM D1092 تعیین می‌شود.
از آنجا که گریس‌ها غیرنیوتونی هستند، ویسکوزیته آن‌ها با تنش برشی تغییر می‌کند. این آزمون برای ارزیابی قابلیت پمپاژ، تزریق و جریان گریس در خطوط مناسب است.

در آینده، اندازه‌گیری رئولوژی (رفتار تغییر شکل و جریان تحت اثر نیرو و دما) احتمالاً جایگزین روش‌های سنتی خواهد شد.

نقطه قطره (Dropping Point)

نقطه قطره، دمایی است که در آن گریس از حالت نیمه‌جامد به مایع تبدیل می‌شود. این دما نشان‌دهنده‌ی حداکثر دمای مجاز کارکرد گریس است (حدود 50 تا 100 درجه کمتر از نقطه قطره).
این آزمون می‌تواند برای تأیید نوع گریس و ارزیابی قابلیت ادامه سرویس گریس مصرف‌شده استفاده شود.

آلودگی در گریس مصرف‌شده

خرابی زودرس یاتاقان‌ها اغلب ناشی از آلودگی گریس است. آلودگی می‌تواند از منابع محیطی (گردوغبار، آب) یا از اختلاط ناخواسته‌ی گریس‌های مختلف ناشی شود زیرا ناسازگاری میان تغلیظ‌کننده‌ها ممکن است باعث تغییر قوام یا جدایش فاز روغن و تغلیظ‌کننده گردد.

برای شناسایی آلودگی، از طیف‌سنجی مادون قرمز تبدیل فوریه (FTIR) استفاده می‌شود. این روش نوع و مقدار عامل تغلیظ‌کننده، محصولات اکسیداسیون و وجود آب را شناسایی می‌کند.
در صورت شک به آلودگی با نوع دیگر گریس، می‌توان با آنالیز عنصری فلزات معمول موجود در ترکیب صابون را بررسی کرد (مثلاً وجود هم‌زمان آلومینیوم و کلسیم نشانه‌ی آلودگی است).

اندازه‌گیری مقادیر کم آب (Measuring Low Concentration of Water)

روش FTIR می‌تواند وجود آب را در گریس شناسایی کند، اما برای مقادیر بسیار پایین حساسیت کافی ندارد.
برای اندازه‌گیری مقادیر در محدوده ppm (قسمت در میلیون)، از روش اصلاح‌شده‌ی ASTM D6304 استفاده می‌شود که بر پایه‌ی تیتراسیون کولومتری کارل فیشر (Coulometric Karl Fischer) است.

در این روش، آب موجود در نمونه در دمای 120°C توسط برج تقطیر جدا شده، در تولوئن حل می‌شود و با گاز نیتروژن گازدهی می‌گردد. سپس مخلوط تولوئن/آب با واکنشگر کارل فیشر طبق استاندارد ASTM D6304 تیتراسیون می‌شود.
این روش قادر است مقادیر بسیار پایین آب را در محدوده‌ی چند ppm شناسایی کند.

ذرات سایش و آلودگی ذره‌ای (Wear Debris and Particle Contamination)

روش‌های سنتی برای سنجش ذرات سایش شامل آنالیز فِروگرافی (Ferrography) و آنالیز عنصری (Elemental Analysis) هستند.
در نمونه‌های گریس مصرف‌شده، به‌دلیل دشواری برداشت نمونه‌ی نماینده، روش عنصری برای برآورد کمی ذرات سایش چندان دقیق نیست. در مقابل، فروگرافی که ماهیتاً روشی کیفی است، برای شناسایی مکانیزم سایش فعال و شدت آن در یاتاقان‌های گریس‌کاری‌شده بسیار مناسب است.

در این روش، ذرات سایش از گریس استخراج شده و با میکروسکوپ نوری به‌صورت بصری بررسی می‌شوند، مشابه فرآیند آنالیز فروگرافی در نمونه‌های روغن مصرفی.

مشاهده‌ی مورفولوژی ذرات (شکل، اندازه، نوع بریدگی یا سایش) می‌تواند علت ریشه‌ای خرابی زودرس یاتاقان‌ها را مشخص کند و به اتخاذ اقدامات اصلاحی مناسب کمک نماید.

جهت درخواست انجام آنالیز گریس به صفحه آزمایشگاه شرکت پترو پایا پارس مراجعه فرمایید.

نتیجه گیری

روش‌های نوین آنالیز گریس‌های مصرف‌شده، سریع، دقیق و با نیاز به حجم بسیار اندک نمونه هستند.
به‌کارگیری آنالیز گریس در برنامه‌های پایش وضعیت (Condition Monitoring) و نگهداری پیشگیرانه و پیش‌بینانه (Preventive & Predictive Maintenance)، ابزاری مطمئن برای تصمیم‌گیری اقتصادی و به‌موقع در نگهداری تجهیزات محسوب می‌شود.

اطلاعات این مقاله برگرفته از این منبع می‌باشد.