وارنیش، حاصل یک فرایند شش مرحله‌ای شامل اکسیداسیون، پلیمریزاسیون، انحلال، ترسیب و تراکم است که به گرفتگی زودهنگام فیلترها، انتقال حرارت ضعیف، مقاومت جریان سیال در لوله­ها و...منجر می­شود. نظر به اینکه وارنیش باعث افزایش هزینه­های تعمیراتی مربوط به پاکسازی و احیا روغن و همچنین منجر به خرابی زودهنگام اجزای دستگاه­ها مانند بلبرینگ و یاتاقان­ها می­شود، جلوگیری از تشکیل آن اهمیت بسزایی دارد.

وارنیش ذرات نرمی در محدوده کمتر از 1/0 میکرون است که رسوبات ژل مانند و لاک مانند را ایجاد می­کند. به طور کلی، به هر چیزی که از روانکار خارج شود و یا با آن به صورت همگن در یک فاز نباشد وارنیش گفته می­شود. این رسوبات به طور بالقوه­ای می­توانند باعث مشکلات عملیاتی شوند. وارنیش یا رسوباتی که در اکثر سیستم­های روانکاری وجود دارند، یکی از مهمترین مسائل قابلیت اطمینان در تجهیزات دوار و محرک­های سروو در تجهیزات هیدرولیک می­باشند.

وارنیش تولید شده در روغن می­تواند در دو حالت محلول یا نامحلول باشد. حالت محلول، وارنیشی است که در روغن حل می­شود و حالت نامحلول ذره­ای نرم است که رسوب می­کند، زیرا مقدار وارنیش داخل روغن بالاتر از حد اشباعیت است. محدوده اشباعیت به روغن پایه، دما و فشار بستگی دارد.

بنابراین هر موقعیتی با دمای پایین روانکار در سیستم می­تواند باعث ایجاد وارنیش شود، برای مثال یک خنک کننده روغن که باعث مسدود شدن لوله و ایجاد اختلال در جریان روانکار به سوی یاتاقان­ها، هیدرولیک و غیره می­شود. همانطور که در نمودار شماره 1 مشخص است، هر چه دما پایین­تر باشد، حد اشباعیت نیز کاهش می­یابد. بنابراین مقدار وارنیش بالاتر از این حد، به حالت نامحلول رسوب می­کند.

وارنیش به شکل­های مختلفی وجود دارد. اگر نرم و چسبنده باشد، به عنوان لجن و اگر سخت و شکننده باشد به عنوان لاک نامیده می­شود. وارنیش، در سقف مخازن یا سطوح دیگر در یک سیستم، "استالاکتیت­ها" را تشکیل می­دهد و رسوبات وارنیش رنگ­های بسیار مختلفی دارند.

رسوبات وارنیش باعث ایجاد انبوهی از مشکلات جدی می­شوند. شیرهای چسبیده، روزنه­ها یا فیلترهای بسته، عملکرد ناکارآمد مبدل حرارتی، روانکاری ضعیف بلبرینگ و از بین رفتن آب‌بندها نمونه­هایی از این مسائل هستند.

وارنیش از طیف گسترده­ای از مواد شیمیایی تشکیل شده است که منجر به ظاهر متنوع آن می­شود. از آنجایی که منبع همه وارنیش­ها مشابه نیست، نمی­توان آن را با یک روش کاهش داد. بنابراین بررسی ساختار شیمیایی رسوب به منظور درک علت اصلی پیدایش آن قبل از حذف و جلوگیری از تشکیل آن، بسیار مهم است.

آثار و تبعات وارنیش

• افزایش دمای یاتاقان توربین به دلیل افزایش اصطکاک در یاتاقان
• در سیستم­هایی که مجهز به شیرکنترل باشند وارنیش می­تواند  به دلیل افزایش رسوبات در شکاف بین پیستون و محفظه پیستون، عملکرد شیرکنترل را مختل سازد.
• مشکلات خنک کنندگی به دلیل اختلال در انتقال حرارت
• طول عمرکوتاه فیلتر­ها
• کاهش طول عمر روغن و آسیب دیدن آن در مقیاس مولکولی

دلایل افزایش تشکیل وارنیش

امروزه روغن­های پایه مورد استفاده در حال تغییر هستند، در حالی که در گذشته، روغن­های پایه منحصراً در تقطیر نفت خام (روغن‌های پایه گروه یک) تولید می‌شدند. تغییر در فرآیند تولید روغن به تولید روغن‌های پایه با میزان هیدروکربن‌های غیراشباع یا قطبی کمتر (گروه‌های II، ⁺II و III) منجر شده است. قطبی بودن روغن­های پایه گروه I باعث انحلال راحت­تر ترکیبات قطبی می­شود. وارنیش ماده­ای فوق العاده قطبی است که به راحتی در روغن پایه­های جدیدتر حل نمی­شود.

اگر نسبت هیدروکربن­های قطبی در روغن کاهش یابد، وارنیش که عامل کاهنده طول عمر روغن است به راحتی حل نمی­شود و باعث ایجاد کدورت یا رسوب در سیستم خواهد شد. این تغییرات معمولاً زمانی که روغن به مدت 3 تا 4 سال کار می­کند، شروع می­شود. روغن­های گروه‌ II، ⁺II و III به دلیل داشتن نسبت پایین مواد قطبی، رسانایی الکتریکی پایینی نیز دارند. اگر این روغن­ها از طریق فیلترهای سیستم هیدرولیک جریان یابند، بار الکترواستاتیکی ایجاد خواهد شد. تخلیه الکترواستاتیک (ESD) در سیستم­های روانکاری توربین معمولا به دلیل اصطکاک بین روغن و اجزای سیستم رخ می­دهد. یکی از نشانه­های ESD صدای کلیک واضح و قابل شنیدن در هنگام تخلیه شارژ انباشته شده است که باعث ایجاد جرقه در داخل سیستم می­شود.

کاهش رسانایی روغن، بسته‌های افزودنی خاص و دمای پایین‌تر (ویسکوزیته بالاتر) نیز می‌تواند منجر به افزایش بار الکترواستاتیکی در روغن شود. در هنگام پر کردن مجدد معمولا روغن پایه­های قدیمی به طور ناخواسته با روغن پایه­های جدیدتر مخلوط می­شوند. چنین اختلاطی نیز باعث ایجاد واکنش­های شیمیایی شده و در نهایت به تشکیل رسوب در سیستم منجر می­شود.

ناسازگاری-یک مشکل روز افزون

بزرگترین اشتباه، عدم اطمینان از سازگاری فرمولاسیون­های قدیم و جدید است. معمولا فرمولاسیون روغن­ها تغییر می­کند و مرتبا از روغن پایه­ها و مواد افزودنی جدید استفاده می­شود. اکثر روغن­های پایه گروهV  با روغن پایه­های معدنی ناسازگار هستند. ممکن است ضد­کف­های قدیمی با ضد­کف­های جدید و ضد­زنگ­ها ناسازگار باشند. همچنین، بازدارنده­های فضای بخار در اجزای جدید توربین همیشه با روغن­های توربین سازگار نیستند.

دو روغن جدید ممکن است در دو فاز جداگانه کنار هم ناسازگاری ایجاد نکنند ولی در اثر اختلاط آنها ممکن است ناسازگاری ایجاد شود. (شکل شماره 2).

شکل شماره 2. دو روغن جدید (a) همزده و (b) هم نزده.

یک روش رایج به منظور آزمایش سازگاری، ترکیب این دو جزء و سپس انجام مطالعات تست فوم، جداپذیری از آب (دمولسیبیلیتی) و غشای به هم پیوسته می­باشد. آزمایش فوم متمرکز بر حد فاصل هوا/مایع و تست جداپذیری از آب (دمولسیبیلیتی) متمرکز بر حد فاصل مایع/مایع است. در پچ غشایی (غشای به هم پیوسته) سطح واسطه جامد/مایع مدنظر می­باشد. تشکیل وارنیش بر روی این حد فاصل­ها تأثیرگذار است.

بنابراین نباید همیشه فرض را بر سازگاری روغن­ها گذاشت و معمولا انجام بررسی سازگاری امری بسیار مهم و حیاتی است. انجام آزمایش سازگاری بر طبق ASTM D7155-رویه استاندارد ارزیابی سازگاری مخلوط روغن­های روانکار توربین- بر عهده تامین­کننده روغن می­باشد.

روش­های کاهش تشکیل وارنیش

• فیلتراسیون آفلاین: محدود کردن رشد اندازه ذرات
• آب­زدایی: ممانعت از کاهش مواد افزودنی ناشی از شستشو
• گاز زدایی: کاهش تماس با هوا و در نتیجه با اکسیژن
• جلوگیری از تخلیه الکترواستاتیک در روغن
• نظارت بر تعادل دمای روغن به منظور تشخیص اصطکاک بالا در یاتاقان
• آنالیز منظم روغن و ردیابی طول عمر روغن به منظور جلوگیری از بروز وضعیت­های بحرانی سیستم

حذف وارنیش از اجزای سیستم، یک فرآیند نسبتا کند است و معمولا به میزان بالای رطوبت در سیستم روغنکاری و همچنین وجود مقادیر زیاد ذرات حاصل از سایش فلزات بستگی دارد.

چندین تکنولوژی مختلف را می­توان برای حذف وارنیش استفاده کرد. روش­هایی که معمولا برای کاهش یا حذف وارنیش در یک سیستم استفاده می­شود عبارتند از:

• فیلتراسیون
• تصفیه الکترواستاتیک
• جذب سطحی
• شستشوی شیمیایی تجهیزات

نتیجه ­گیری

تغییر دادن نوع روغن مورد استفاده در یک سیستم روانکاری، افت دمای روغن در نقاط مختلف یک سیستم روانکاری و افزایش فشار عواملی هستند که می­توانند منجر به افزایش تشکیل وارنیش شوند. فیلتراسیون، آبگیری، حذف هوا و گاز زدایی از راهکارهای افزایش طول عمر روغن و کاهش وارنیش هستند. در صورت بروز مشکل وارنیش، یونیت کاهش دهنده وارنیش با بهبود رفتار انحلال در روغن، به حذف ذرات وارنیش "آزاد" و "محلول" و در نتیجه کاهش رسوبات در سیستم کمک خواهد کرد.

آنالیز روغن، ابزار قدرتمندی در حل مشکلات تخریب روغن است. نمونه ­گیری، عدم فرضیه­ سازی، آنالیز و اندازه­گیری مشخصات مناسب و طبقه­بندی رسوبات بر اساس ساختار شیمیایی و منبع، راه حل­های کاهش رسوب هستند. ایجاد سیستم‌های تمیز و قابل اعتماد، باعث صرفه‌جویی قابل توجهی در هزینه‌ها می‌شود. اولین قدم بزرگ به سمت سیستمی بدون رسوب، یافتن آلودگی و آنالیز کل آن قسمت است زیرا انجام هر آنالیزی مفید خواهد بود.