Контроль качества трансформаторного масла и степень его загрязнения определяют согласно ASTM D971: измеряют межфазное натяжение (МН) на границе масло / вода с помощью метода кольца. Высокое значение МН в новом масле означает отсутствие нежелательных загрязнителей. Данный ме-тод позволяет определить даже небольшое количество растворенных полярных загрязнителей или продуктов окисления.

Межфазное натяжение определяется как сила, необходимая для отрыва кольца или пластины от поверхности раздела фаз двух жидкостей (масла и воды), приходящаяся на единицу поверхности. При работе по методу кольца необходимо вводить дополнительные поправки (Зайдмана и Уотерса) на кривизну радиусов кольца; в настоящий момент метод пластины считается более точным.

За исключением некоторых синтетических жидкостей, базовые масла (минеральные масла, поли-альфаолефины) являются гидрофобными жидкостями, не смешивающимися с водой. Чистая вода имеет высокое значение поверхностного натяжения за счет полярной части, а базовое минеральное масло имеет высокое поверхностное натяжение за счет неполярной составляющей; таким образом, по правилу подобия, данные жидкости не смешиваются.

Со временем загрязненное масло будет больше взаимодействовать с водой за счет накопления в нем гидрофильных поверхностно-активных веществ (ПАВ), адсорбирующихся на границе масло-вода. В результате, чем старше масло, тем легче оно контактирует с водой; при этом межфазное натяжение на границе масло-вода снижается.

Межфазное натяжение пропорционально концентрации и полярности ПАВ. Увеличение вязкости соответствует увеличению МН, однако увеличение температуры снижает МН между водой и маслом. Следует заметить, что при определенной повышенной температуре границы между веществами сти-раются.

Межфазное натяжение так же, как и поверхностное натяжение (ПН), измеряют с помощью тен-зиометров. Согласно ASTM D971 и ASTM D2285, тензиометр должен быть оснащен плоским столиком для емкости с образцом, кольцом из платины или платино-иридиевого сплава и сосудом для образца. Данные требования полностью выполняются в тензиометрах фирмы KRUSS. Все модели серии K (кро-ме K100) поставляются с плоским столиком и одним сосудом в комплекте, пользователь на свое ус-мотрение выбирает кольцо или пластину.

Для анализа используется дистиллированная вода, получаемая с помощью лабораторных дистилляторов, или вода, равная дистилляту по чистоте. Поверхностное натяжение чистой дистиллированной воды при 20°С равно 72,8 мН/м.

Температура оказывает значительное влияние на физические свойства веществ, в частности, на поверхностное и межфазное натяжение. Для воспроизводства результатов необходимо по максимуму уравнять условия проведения анализов. Например, согласно ASTM все измерения необходимо проводить при температуре образца 25°С. С этой целью производители оборудования оснащают свои приборы столиками с двойной рубашкой, через которую циркулирует жидкость заданной температуры. Температура циркулирующей жидкости поддерживается с помощью термостатов, например, термостатов фирмы Huber GmbH.

С большой степенью уверенности качество смазок можно оценить с помощью измерения меж-фазного натяжения. Когда масло загрязняется, его МН снижается. Зачастую, чтобы понять причину ухудшения качества масла, необходимо сделать множество анализов, т.к. изменение межфазного на-тяжения будет указывать на наличие проблемы. Имея МН в качестве наглядного индикатора ухудше-ния качества масла, можно провести ряд анализов по выявлению истинных причин:

При окислении образуются растворимые и нерастворимые гидрофильные компоненты, многие из которых изменяют МН значительно раньше, чем кислотное число или вязкость масла. Например, когда поверхностное натяжение турбинного масла опускается до 15-20 мН/м, возникает опасность накопления осадка. Даже фото-каталитические реакции, проходящие под воздействием солнечного света, могут привести к снижению МН.

Существует много загрязнителей, которые приведут к изменению МН. Они могут включать моющие агенты/мыла, пыль, химические реактивы, антифриз, обезжиривающие средства, ПАВ и т.п. Многие из этих загрязнителей нельзя обнаружить с помощью инструментальных методов анализа, например, спектрометров.

Смазки могут выступить в качестве вторичных загрязнителей и вызвать изменение МН. Такое может случиться, например, когда смазки или моторные масла смешивают с гидравлическими жидкостями или моторными маслами. Смешение разных по своей природе смазок также может привести к измене-нию межфазного натяжения.

Истощение поверхностно-активных присадок (моющих, противоизносных присадок, ингибиторов кор-розии и т.п.) может привести к увеличению МН. Однако исследования показали, что для масел лучше подходят жидкости с низкой концентрацией полярной присадки и высоким МН.

Количественное определение межфазного натяжения новых и использованных масел требуется не всегда. Можно воспользоваться визуальными методами: например, растекание масла по стеклян-ной поверхности или поднятие по капилляру. В российской системе сертификации качества транс-форматорного масла такой показатель, как межфазное натяжение на границе с водой, не стандарти-зируется, но это один из наиболее простых и наглядных индикаторов качества продукта, который вот уже почти 10 лет используется в международной практике.