تحديد العناصر المتعددة لزيوت التشحيم والزيوت الأساسية باستخدام مطيافية الانبعاث الذري البلازمي المقترن بالحث (ICP-AES)
(وفقًا لمعايير ASTM D5185 وISO 11885)
1. المقدمة:
تُستخدم مطيافية الانبعاث الذري بالبلازما المقترنة بالحث (ICP-AES) لتحديد تركيز العناصر المعدنية في زيوت التشحيم والزيوت الأساسية. هذه العناصر قد تكون مضافة لتحسين الأداء (مثل الكالسيوم Ca، الزنك Zn، الفوسفور P) أو ناتجة عن التآكل والتلوث (مثل الحديد Fe، النحاس Cu، السيليكون Si). يساعد هذا الاختبار في تقييم جودة الزيت، التآكل، والتلوث لضمان الأداء الأمثل للمعدات.
2. المعايير المعتمدة:
- ASTM D5185 – قياس العناصر في زيوت التشحيم المستخدمة والجديدة باستخدام ICP-AES.
- ISO 11885 – قياس العناصر المعدنية في المنتجات البترولية بواسطة ICP.
3. الأجهزة والمعدات المطلوبة:
✅ جهاز مطياف الانبعاث الذري بالبلازما (ICP-AES).
✅ مشعل بلازما يعمل بغاز الأرجون عالي النقاء.
✅ محاليل قياسية للعناصر المراد تحليلها لمعايرة الجهاز.
✅ مذيبات عضوية (مثل الكيروسين، الزايلين) لتحضير العينات.
✅ حمام بالموجات فوق الصوتية لتجانس العينات.
4. تحضير العينة:
✅ تخفيف عينة الزيت بمذيب مناسب بنسبة 1:10 أو 1:20 حسب التركيز المتوقع للعناصر.
✅ رجّ العينة جيدًا باستخدام حمام الموجات فوق الصوتية لضمان التجانس.
✅ ترشيح العينة إذا لزم الأمر لتجنب تداخل الجسيمات الصلبة في التحليل.
5. تشغيل جهاز ICP-AES:
✅ معايرة الجهاز باستخدام محاليل قياسية معروفة التركيز لكل عنصر.
✅ إدخال العينة إلى البلازما عبر نظام الرش الذري حيث تتحول إلى أيونات مشحونة.
✅ قياس كثافة الانبعاث الطيفي لكل عنصر وتحليل البيانات باستخدام منحنيات المعايرة.
6. العناصر التي يتم قياسها وتصنيفها:
| العنصر | المصدر المحتمل | التأثير على أداء الزيت |
|---|---|---|
| الكالسيوم (Ca) | مضافات المنظفات | يحسن مقاومة الأكسدة |
| المغنيسيوم (Mg) | مضافات منظفة | يحمي من التآكل |
| الفوسفور (P) | مضافات مقاومة التآكل | يقلل الاحتكاك والتآكل |
| الزنك (Zn) | مضافات مضادة للتآكل | يمنع الأكسدة |
| الباريوم (Ba) | مضافات استقرار الزيت | يحسن استقرار الزيت |
| البورون (B) | مضافات تحسين الاحتكاك | يقلل من فقدان الزيت |
| الحديد (Fe) | ناتج عن تآكل المحرك | مؤشر على التآكل الداخلي |
| النحاس (Cu) | تآكل المحامل والبطانات | يشير إلى تآكل المكونات النحاسية |
| السيليكون (Si) | تلوث من الأتربة أو السدادات | قد يشير إلى دخول شوائب |
| الألمنيوم (Al) | تآكل أجزاء المحرك | قد يكون من تآكل المكابس |
| الرصاص (Pb) | تآكل المحامل أو التلوث الخارجي | قد يكون من بقايا الوقود المحتوي على الرصاص |
7. حساب تركيز العناصر:
يتم حساب تركيز العناصر باستخدام معادلة منحنى المعايرة: Cالعينة=Sالمعايرة/I-العينةIالخلفية
حيث:
- Cₐ = تركيز العنصر في العينة (ppm).
- Iₐ = شدة الانبعاث للعينة.
- Iᵦ = شدة الخلفية (Baseline).
- Sₘ = ميل منحنى المعايرة.
8. تفسير النتائج:
📌 إذا كانت العناصر المضافة ضمن الحدود المتوقعة → الزيت في حالة جيدة.
📌 إذا كانت هناك زيادة في عناصر التآكل مثل Fe أو Cu → مؤشر على تآكل الأجزاء المعدنية.
📌 إذا كان تركيز السيليكون مرتفعًا → قد يكون هناك تلوث بالأتربة أو مشكلة في السدادات.
📌 إذا زادت مستويات الألمنيوم والرصاص → قد يشير ذلك إلى تآكل البطانات أو المحامل.
9. مزايا استخدام ICP-AES لتحليل زيوت التشحيم:
✅ قياس دقيق لعناصر متعددة في وقت واحد.
✅ حساسية عالية للكشف عن التآكل المبكر أو التلوث.
✅ تحليل سريع مقارنة بالطرق التقليدية.
10. التوصيات بعد التحليل:
🔹 إذا أظهرت النتائج تآكلًا مرتفعًا → يجب فحص الأجزاء الميكانيكية واستبدال الزيت.
🔹 إذا كان هناك تلوث عالي بالسيليكون → فحص فلاتر الهواء لمنع دخول الأتربة.
🔹 إذا كان هناك نقص في المضافات الأساسية → تغيير الزيت لضمان الحماية الكاملة للمحرك.
اترك تعليقاً