سازگاری روغن‌های دریایی با سوخت‌های کم‌سولفور؛ تغییر الگوی رسوب و سایش

ورود سوخت‌های کم‌سولفور (VLSFO/MGO) به ناوگان دریایی، فقط یک تغییر «سوخت» نبود؛ یک جابه‌جایی در شیمی احتراق، تولید اسید، نوع رسوبات و حتی الگوی سایش در سیلندر و رینگ‌ها بود. در عمل، بسیاری از کشتی‌ها پس از تغییر سوخت با پدیده‌هایی مثل تغییر رنگ و بافت رسوب پیستون، افزایش نوسان آهن در آنالیز روغن، یا برعکس کاهش غیرمنتظره رسوب اما افزایش پولیش‌ شدن لاینر مواجه شدند. علت اصلی این است که روغن‌های دریایی (به‌خصوص سیلندر اویل‌ها) سال‌ها برای خنثی‌سازی اسیدهای ناشی از سوخت پر‌سولفور طراحی شده بودند و حالا با سوختی کار می‌کنند که اسیدسازی متفاوت، دوده و ترکیبات آلی جدید، و گاهی پایداری مخلوط پایین‌تری دارد. نتیجه، نیاز به «تنظیم مهندسی» بین سوخت، نرخ خوراک روغن، BN/TBN، پاکیزگی سیستم سوخت و برنامه پایش وضعیت است؛ نه صرفاً تعویض یک برند روغن.

سوخت کم‌سولفور چه چیزی را در شیمی احتراق عوض می‌کند؟

برای تحلیل سازگاری روغن‌های دریایی با سوخت‌های کم‌سولفور، باید از اتاق احتراق شروع کرد. در سوخت‌های پر‌سولفور، بخش مهمی از ریسک خوردگی از مسیر تشکیل SOx و سپس تبدیل به اسید سولفوریک در حضور آبِ میعان‌شده شکل می‌گرفت. با کاهش سولفور، بار اسیدی «سولفورمحور» افت می‌کند، اما دو تغییر دیگر برجسته می‌شود: اول، حساسیت به شرایط دمایی و نقطه شبنم اسیدی (چون سهم آب و شرایط سردکاری و بار موتور تعیین‌کننده‌تر می‌شود)؛ دوم، ترکیب شیمیایی سوخت‌های مخلوط (خصوصاً VLSFO) که می‌تواند رفتار احتراق و تولید ذرات را غیرخطی کند.

از منظر عملیاتی، در موتورهای دو‌زمانه با سیلندر اویل BN بالا، کاهش سولفور به معنی کاهش نیاز واقعی به ظرفیت خنثی‌سازی است. اگر همان نرخ خوراک و همان BN ادامه پیدا کند، احتمال تشکیل رسوبات قلیایی (به‌ویژه کلسیم‌پایه) و «پولیش‌ شدن» سطح لاینر افزایش می‌یابد. در مقابل، در برخی ناوگان‌ها دیده می‌شود که با VLSFOهای ناپایدار، احتراق ناقص‌تر شده و سهم ترکیبات آلی/لاکی و ریزذرات بالا می‌رود؛ اینجا رسوب از جنس «خاکستر قلیایی» کمتر و از جنس «لاک/وارنیش و کربن چسبنده» بیشتر می‌شود.

• کاهش سولفور ← کاهش اسید سولفوریک بالقوه، اما نه حذف کامل خوردگی (به‌خصوص در بارهای کم و سردکاری بالا).
• مخلوط‌بودن VLSFO ← تغییر کیفیت احتراق و ریسک ناپایداری (Sediment/Compatibility) در سیستم سوخت.
• نقش دما/بار ← در سرعت‌های کم و بار پایین، میعان و پولیش‌ شدن/خوردگی می‌تواند پررنگ‌تر شود.

تغییر سوخت را «پروژه گذار» ببینید: مشخصات سوخت (سولفور، پایداری، آلودگی) را در کنار شرایط بار موتور ثبت کنید تا تصمیم BN و نرخ خوراک روغن، داده‌محور باشد نه ثابت.

اثر سوخت کم‌سولفور بر انتخاب BN/TBN و نرخ خوراک سیلندر اویل

در موتورهای دو‌زمانه، نقطه حساس سازگاری روغن‌های دریایی با سوخت‌های کم‌سولفور معمولاً «هماهنگی BN و نرخ خوراک» است. BN بالا برای خنثی‌سازی اسیدهای سولفوریک طراحی شده؛ وقتی سولفور پایین می‌آید، مازاد قلیائیت می‌تواند خود به عامل رسوب تبدیل شود. نتیجه کلاسیک، رسوبات روشن‌تر و شکننده‌تر (خاکستر) روی تاج پیستون و شیار رینگ‌ها، افزایش پولیش‌ شدن لاینر و در برخی موارد چسبندگی رینگ‌هاست. از آن طرف، اگر BN خیلی پایین انتخاب شود یا نرخ خوراک بیش از حد کاهش یابد، در دوره‌های بار پایین یا سرمایش نامناسب، ریسک خوردگی سرد (Cold Corrosion) و افزایش آهن در درین روغن بالا می‌رود.

راهکار عملیاتی معمولاً «پلکانی» است: کاهش مرحله‌ای نرخ خوراک، پایش آهن/کروم و بازدید بروسکوپی، سپس تصمیم برای تغییر BN. این همان جایی است که پایش وضعیت اهمیت پیدا می‌کند؛ چون یک نسخه واحد برای همه VLSFOها جواب نمی‌دهد. در برخی ناوگان‌های منطقه خلیج‌فارس، گزارش میدانی این بوده که پس از کاهش سولفور، با ثابت نگه‌داشتن BN بالا و کاهش اندک نرخ خوراک، رسوب رینگ‌ها بالا رفت؛ اما وقتی BN پایین‌تر (برای سوخت کم‌سولفور) جایگزین شد و نرخ خوراک دقیق‌تر تنظیم شد، هم رسوب کاهش یافت و هم آهن به محدوده پایدار برگشت.

BN را «عدد روی کاغذ» نبینید؛ آن را همراه نرخ خوراک و الگوی بار موتور به‌صورت بسته تصمیم‌گیری کنید و با یک برنامه نمونه‌برداری منظم تثبیتش کنید.

افزودنی‌ها زیر فشار: از خنثی‌سازی اسید تا کنترل رسوب و سایش

با سوخت‌های کم‌سولفور، نقش افزودنی‌های روغن دریایی بازتعریف می‌شود. در دوره سوخت پر‌سولفور، دیترجنت‌های قلیایی (اغلب کلسیم‌پایه) و ظرفیت BN برای مهار اسید سولفوریک حیاتی بود. اما در سوخت کم‌سولفور، سهم «آلاینده‌های آلی/اکسیداسیونی»، سوخت‌های مخلوط با پایداری پایین‌تر، و تشکیل لایه‌های لاکی می‌تواند پررنگ‌تر شود. بنابراین، عملکرد دیپرزنت‌ها (پخش‌کردن ذرات ریز)، کنترل اکسیداسیون، و جلوگیری از چسبندگی رسوبات روی رینگ‌ها اهمیت بیشتری پیدا می‌کند.

این تغییر، یک سوء‌برداشت رایج ایجاد کرده: «پس با سوخت کم‌سولفور، BN هرچه کمتر بهتر.» واقعیت این است که مقدار قلیائیت باید متناسب با ریسک خوردگی و شرایط بار باشد، اما کیفیت بسته افزودنی و تعادل آن هم تعیین‌کننده است. اگر فرمول روغن در کنترل اکسیداسیون یا پخش‌کنندگی ضعیف باشد، حتی با BN مناسب، رسوب می‌تواند شکل چسبنده‌تری پیدا کند و سایش سایشنده‌تری ایجاد کند (به‌خصوص اگر ذرات ریز در فیلم روغن معلق بمانند اما از محدوده فیلترپذیری خارج شوند).

برای ناوگان‌هایی که هم‌زمان موتورهای دیزل زمینی/کمکی را نیز سرویس می‌کنند، نگاه مقایسه‌ای به روغن موتور کمک می‌کند تا مفهوم «تعادل دیترجنت/دیپرزنت و کنترل رسوب» را در مقیاس‌های مختلف بهتر ببینند؛ البته در موتور دریایی، حساسیت به BN و نرخ خوراک بسیار پررنگ‌تر است.

• دیترجنت قلیایی زیاد در سوخت کم‌سولفور ← احتمال خاکستر و پولیش‌لاینر بیشتر.
• اکسیداسیون/لاک ← در سوخت‌های مخلوط و شرایط حرارتی متغیر می‌تواند بیشتر دیده شود.
• کنترل ذرات ← مستقیماً به الگوی سایش (سه‌جسمی) گره می‌خورد.

هنگام انتخاب روغن دریایی، فقط BN را مقایسه نکنید؛ شواهد میدانیِ کنترل رسوب (بازدیدها، روند آهن، کیفیت فیلترها) را به‌عنوان KPI وارد ارزیابی کنید.

تغییر الگوی رسوب: از خاکستر قلیایی تا لاک و کربن چسبنده

رسوب در موتور دریایی یک «سیگنال» است: به شما می‌گوید تعادل احتراق، قلیائیت روغن، دما و پاکیزگی سوخت/هوا چگونه است. پس از مهاجرت به سوخت کم‌سولفور، جنس و محل رسوب در بسیاری از ناوگان‌ها تغییر کرده است. در یک الگوی رایج، رسوبات روشن‌تر و پودری (خاکستر قلیایی) بیشتر دیده می‌شود؛ این معمولاً با BN بالاتر از نیاز و نرخ خوراک نامتناسب همراه است. در الگوی دیگر، رسوب تیره و چسبنده‌تر (کربن/لاک) غالب می‌شود؛ این حالت بیشتر با کیفیت متغیر VLSFO، احتراق ناپایدار، یا اکسیداسیون بالاتر در دمای عملیاتی مرتبط است.

تجربه عملیاتی برخی مهندسان نت این بوده که در مسیرهای کوتاه و مانورهای بندری (بارهای پایین و توقف‌های زیاد)، پس از سوخت کم‌سولفور، «پاک‌تر شدن ظاهری» تاج پیستون رخ داده اما هم‌زمان رینگ‌ها در بازدید دوره‌ای سخت‌تر حرکت می‌کردند. تحلیل بعدی نشان داده که با کاهش اسید سولفوریک، رسوب اسیدی کمتر شده اما لایه‌های نازک لاکی در شیار رینگ شکل گرفته که از نظر دیداری کمتر جلب توجه می‌کند ولی از نظر عملکردی خطرناک‌تر است.

در چنین شرایطی، شست‌وشوی کورکورانه یا تغییر ناگهانی روغن می‌تواند ریسک کنده‌شدن رسوب و افزایش ذرات ساینده را بالا ببرد. رویکرد بهتر، کنترل مرحله‌ای است: تنظیم نرخ خوراک/BN، پایش ذرات، و بهبود پاکیزگی سوخت و سیستم فیلتراسیون.

1. تشخیص نوع رسوب (پودری/چسبنده) در بازدیدها و ثبت تصویری استاندارد.
2. همبستگی با داده‌ها: آهن، نامحلول‌ها، افت ویسکوزیته، تغییرات فیلتر.
3. اصلاح مرحله‌ای: نرخ خوراک، BN، و کنترل کیفیت سوخت/اختلاط.

رسوب را «طبقه‌بندی» کنید و تصمیم‌ها را روی روندها ببندید؛ هر تغییری (BN/خوراک/سوخت) باید با ثبت قبل و بعد همراه باشد تا اثر واقعی مشخص شود.

تغییر الگوی سایش: چرا آهن بالا می‌رود یا پولیش‌لاینر رخ می‌دهد؟

یکی از حساس‌ترین پیامدهای سوخت‌های کم‌سولفور، تغییر الگوی سایش است. در سوخت پر‌سولفور، سایش می‌توانست ترکیبی از خوردگی (اسیدی) و سایش مکانیکی باشد. با کاهش سولفور، انتظار کاهش خوردگی منطقی است؛ اما در عمل، دو حالت متضاد دیده می‌شود: یا آهن بالا می‌رود (به‌خصوص در بارهای پایین و میعان) یا پولیش‌لاینر رخ می‌دهد (سطح صیقلی و کاهش نگهداری فیلم روغن) که خودش می‌تواند به افزایش مصرف روغن و سایش ثانویه منجر شود.

پولیش‌لاینر معمولاً وقتی تشدید می‌شود که تعادل دیترجنت قلیایی و شرایط روانکاری به سمت تشکیل لایه‌های شیشه‌ای/خاکستر ریز حرکت کند. در این حالت، سطح لاینر صیقلی می‌شود، «روغن‌پذیری» سطح افت می‌کند و رینگ‌ها به‌جای آب‌بندی مناسب، لغزش بیشتری تجربه می‌کنند. در مقابل، افزایش آهن در بارهای پایین می‌تواند ناشی از خوردگی سرد باشد: دمای دیواره پایین‌تر، میعان آب، و هرچند اسید سولفوریک کمتر است، اما همان مقدار محدود هم می‌تواند در نقطه شبنم اثرگذار باشد؛ ضمن اینکه اسیدهای آلی و محصولات اکسیداسیون هم به محیط خورنده کمک می‌کنند.

نقطه کلیدی اینجاست: «سوخت کم‌سولفور» سایش را حذف نمی‌کند؛ فقط مکانیزم غالب را جابه‌جا می‌کند. بنابراین، پایش آهن/کروم، بازدید سطح لاینر، و تحلیل هم‌زمان با داده‌های عملیاتی (بار/دما) ضروری است. برای مدیریت دقیق‌تر این چرخه، استفاده از چارچوب‌های روغن صنعتی در حوزه پایش وضعیت (ذرات، پاکیزگی، روندی‌سازی داده‌ها) می‌تواند الهام‌بخش باشد؛ چون منطق کنترل سایش در تجهیزات صنعتی و موتورهای بزرگ هم‌پوشانی دارد.

• سایش خورنده: آهن بالا در بارهای پایین، لکه‌های خوردگی، روند افزایشی تدریجی.
• سایش سه‌جسمی: افزایش ذرات ریز، افت کیفیت فیلتراسیون، تشدید خراش‌های ریز.
• پولیش‌لاینر: سطح صیقلی، افزایش مصرف روغن، ریسک آب‌بندی ضعیف.

شاخص‌های سایش را از «عدد آهن» به «الگوی سایش» ارتقا دهید: آهن + تصویر بازدید + شرایط بار/دما، پایه تصمیم‌گیری درست است.

چالش‌های میدانی ناوگان: اختلاط سوخت، آلودگی، و شوک‌های عملیاتی

در ناوگان واقعی، مشکل فقط انتخاب یک روغن «سازگار» نیست؛ مدیریت تغییرات عملیاتی است. سوخت‌های کم‌سولفور، به‌خصوص وقتی از منابع مختلف تهیه شوند، ریسک ناسازگاری (Compatibility) و تشکیل رسوب در مخازن و فیلترها را بالا می‌برند. وقتی این ذرات وارد چرخه احتراق و سپس روانکاری می‌شوند، الگوی رسوب و سایش به‌سرعت تغییر می‌کند. از طرف دیگر، عملیات بندری، مانور، مسیرهای کوتاه، و خاموش/روشن‌های متعدد، شرایط حرارتی را از حالت پایدار خارج می‌کند و می‌تواند خوردگی سرد یا لاک را تشدید کند.

یک تجربه میدانی پرتکرار این است: پس از سوئیچ به VLSFO، نرخ گرفتگی فیلترهای سوخت بالا می‌رود و هم‌زمان در آنالیز روغن، «نامحلول‌ها» رشد می‌کند. تیم فنی ابتدا تصور می‌کند روغن مشکل دارد، اما ریشه در مدیریت اختلاط سوخت و پاکیزگی تانک‌هاست. در چنین سناریویی، تغییر روغن بدون حل ریشه، فقط هزینه را افزایش می‌دهد و ریسک سایش سه‌جسمی را حفظ می‌کند.

اگر ناوگان شما بخشی از تأمین و هماهنگی را در بنادر جنوبی انجام می‌دهد، داشتن دسترسی سریع به تأمین و مشاوره برای تصمیم‌های لحظه‌ای اهمیت دارد؛ از این منظر، پوشش‌های شهری مثل پخش روغن موتور در شهر بندرعباس می‌تواند در عملیات‌های نزدیک به ساحل (تأمین، هماهنگی سفارش، و تصمیم‌گیری سریع) نقش پشتیبان داشته باشد، بدون اینکه جایگزین تحلیل فنی شود.

چالش–راه‌حل

• چالش: ناسازگاری سوخت و رسوب در فیلترها راه‌حل: مدیریت اختلاط، پاکسازی تانک‌ها، پایش Sediment و برنامه تعویض فیلتر.
• چالش: بارهای پایین و خوردگی سرد راه‌حل: کنترل دمای کارکرد، بازنگری BN/نرخ خوراک، پایش آهن و بازدید.
• چالش: لاک و چسبندگی رینگ راه‌حل: ارزیابی بسته افزودنی، کنترل اکسیداسیون، جلوگیری از شوک‌های حرارتی.

مدیریت سوخت (اختلاط/پاکیزگی/فیلتر) را هم‌سطح مدیریت روغن ببینید؛ در سوخت کم‌سولفور، بسیاری از «مشکلات روغن» درواقع «مشکل سوخت» هستند.

چارچوب پایش و تصمیم‌گیری: از نمونه‌برداری تا اصلاحات مرحله‌ای

برای اینکه سازگاری روغن‌های دریایی با سوخت‌های کم‌سولفور به یک تصمیم پایدار تبدیل شود، به چارچوب پایش نیاز دارید. رویکرد توصیه‌شده، پروژه‌محور و مرحله‌ای است: تعریف وضعیت پایه (Baseline)، اعمال تغییر کنترل‌شده، و اندازه‌گیری اثر. ابزار اصلی این چرخه، آنالیز دوره‌ای روغن، ثبت دقیق نرخ خوراک، و بازدیدهای استانداردشده است. مهم‌تر از همه، باید از تصمیم‌های جهشی (یک‌باره BN را خیلی پایین/بالا بردن یا خوراک را ناگهانی کم کردن) پرهیز شود؛ چون ممکن است رسوبات کنده شوند و سایش سه‌جسمی تشدید گردد یا خوردگی سرد پنهان بماند.

پارامترهایی که معمولاً در گذار به سوخت کم‌سولفور ارزش مانیتورینگ بیشتری پیدا می‌کنند شامل آهن (Fe) و روند آن، نامحلول‌ها، نشانه‌های آب/میعان، و تغییرات ظاهری رسوب در بازدیدهاست. در موتورهای دو‌زمانه، ترکیب این داده‌ها با بار/دما و نوع سوخت مصرفی (batch به batch) تصویری واقعی می‌دهد. اگر سازمان شما از روش‌های PM و پایش وضعیت در تجهیزات دیگر استفاده می‌کند، انتقال همین منطق به موتور دریایی هزینه خرابی را کاهش می‌دهد و تصمیم روغن را از سلیقه به مهندسی تبدیل می‌کند.

«وقتی سوخت عوض می‌شود، بدترین کار این است که هم‌زمان چند متغیر را بدون ثبت داده تغییر بدهیم؛ چون بعداً نمی‌دانیم کدام تغییر اثر مثبت یا منفی داشته است.»

1. تعریف Baseline: وضعیت رسوب/سایش، نوع سوخت، BN و نرخ خوراک فعلی.
2. تغییر کنترل‌شده: فقط یک متغیر در هر بازه (مثلاً نرخ خوراک).
3. اندازه‌گیری: آنالیز روغن + بازدید + ثبت شرایط بار/دما.
4. تصمیم: تثبیت یا اصلاح مرحله بعدی.

یک «برگه تغییر» برای هر کشتی تعریف کنید: هر تغییر در سوخت/BN/نرخ خوراک باید تاریخ، دلیل، و شاخص ارزیابی داشته باشد.

پرسش‌های متداول

آیا با سوخت کم‌سولفور باید همیشه BN روغن سیلندر را کاهش داد؟

نه. کاهش سولفور معمولاً نیاز به ظرفیت خنثی‌سازی را کمتر می‌کند، اما تصمیم BN باید با نرخ خوراک، شرایط بار (به‌خصوص بارهای پایین) و شواهد میدانی مثل روند آهن و بازدید لاینر گرفته شود. کاهش عجولانه BN یا خوراک می‌تواند خوردگی سرد را تشدید کند. رویکرد درست، کاهش مرحله‌ای و پایش‌محور است.

چرا بعد از سوئیچ به VLSFO بعضی کشتی‌ها با رسوب چسبنده‌تر مواجه می‌شوند؟

VLSFOها اغلب مخلوطی از برش‌های مختلف هستند و ممکن است پایداری یا سازگاری پایین‌تری داشته باشند. این موضوع می‌تواند احتراق را ناپایدار کند و سهم محصولات اکسیداسیون و لاک را بالا ببرد. در چنین شرایطی، حتی اگر اسید سولفوریک کمتر باشد، رسوب از جنس کربن چسبنده/لاک می‌تواند بیشتر شود و به رینگ‌استیکینگ منجر گردد.

پولیش‌لاینر دقیقاً چه ارتباطی با BN بالا دارد؟

وقتی BN بالا در شرایط سوخت کم‌سولفور و خوراک نامتناسب استفاده شود، احتمال تشکیل ذرات ریز خاکستر قلیایی و تغییر سطح تماس افزایش می‌یابد. این وضعیت می‌تواند سطح لاینر را صیقلی کند و توان نگهداری فیلم روغن را کاهش دهد. پیامد آن ممکن است افزایش مصرف روغن، آب‌بندی ضعیف و سایش ثانویه باشد. تشخیص با بازدید و روند داده‌های سایش انجام می‌شود.

اگر آهن در آنالیز روغن بالا رفت، یعنی روغن نامناسب است؟

لزومی ندارد. آهن بالا می‌تواند ناشی از خوردگی سرد در بارهای پایین، مشکلات دمایی، کیفیت متغیر سوخت، یا ورود ذرات از مسیر فیلتراسیون/اختلاط سوخت باشد. ابتدا باید الگوی سایش مشخص شود: افزایش هم‌زمان نامحلول‌ها و گرفتگی فیلترها به سمت سوخت/پاکیزگی اشاره دارد؛ افزایش آهن در بارهای پایین و نشانه‌های میعان، به سمت خوردگی سرد. سپس BN/خوراک و شرایط عملیاتی اصلاح می‌شود.

برای گذار امن به سوخت کم‌سولفور، مهم‌ترین اقدام مدیریتی چیست؟

تبدیل گذار به یک پروژه کنترل‌شده: تعریف Baseline، ثبت دقیق سوخت‌های مصرفی (batch)، اعمال تغییر مرحله‌ای در BN یا نرخ خوراک، و پایش منظم با آنالیز روغن و بازدید. این کار باعث می‌شود تصمیم‌ها قابل دفاع باشند و از تغییرات هیجانی جلوگیری شود. همچنین مدیریت اختلاط و پاکیزگی سوخت باید هم‌زمان تقویت شود.

جمع‌بندی

سازگاری روغن‌های دریایی با سوخت‌های کم‌سولفور، یک «مسئله انتخاب محصول» به‌تنهایی نیست؛ یک مسئله سیستماتیک است که در آن شیمی احتراق، ظرفیت قلیائیت (BN/TBN)، نرخ خوراک، پاکیزگی سوخت، و الگوی عملیاتی کشتی به هم گره می‌خورند. سوخت کم‌سولفور معمولاً ریسک اسید سولفوریک را کاهش می‌دهد، اما در عوض می‌تواند حساسیت به بارهای پایین، پولیش‌لاینر، رسوبات لاکی و سایش سه‌جسمی را برجسته کند؛ مخصوصاً وقتی VLSFOهای مخلوط و متغیر وارد چرخه شوند. رویکرد موفق، اجرای یک پروژه گذار است: Baseline، تغییر کنترل‌شده، پایش روندی و تصمیم‌گیری مرحله‌ای. اگر این چرخه به‌درستی اجرا شود، هم ریسک خرابی و توقف کاهش می‌یابد و هم هزینه روغن و تعمیرات، مهندسی و قابل مدیریت می‌شود.