สิ่งเจือปนและสภาพน้ำมันที่ใช้งานกับเครื่องจักร เป็นตัวที่สะท้อนสภาพความเสียหายและการสึกหรอที่เกิดขึ้นกับเครื่องจักรนั้น ๆ อนุภาคของสิ่งที่สึกหรอจะปะปนอยู่กับน้ำมันที่ใช้กับเครื่องจักรนั้น ๆ การตรวจสอบสภาพน้ำมันที่ใช้กับเครื่องจักรเหมือนกับการตรวจเลือดของคนเรา เพราะสามารถทำให้เรารู้ว่าชิ้นส่วนใหนของเครื่องจักรที่เกิดการสึกหรอหรือชำรุดเสียหาย ตลอดจนถึงความผิดปกติในสภาพการทำงานของเครื่องจักรว่าเป็นไปมากน้อยเพียงใด 

ถ้าเปรียบเครื่องจักรก็เสมือนกับคนเราก็คงจะคล้ายกัน ย่อมมีอายุไข มีการเจ็บใข้ได้ป่วย มีการบาดเจ็บแต่ต่างกันที่เครื่องจักรเป็นวัตถุ ถ้าเสียหายหรือพังไปก็สามารถสร้างขึ้นหรือซื้อหามาทดแทนเพื่อที่จะใช้งานต่อไปใด้ ในบางครั้งอาการผิดปกติหรือความเสียหายที่เกิดขึ้นกับเครื่องจักรเราสามารถรับรู้ได้ทาง เสียง การสั่นสะเทือน กลิ่นที่ผิดปกติ เป็นความผิดปกติที่เกิดขึ้นภายนอกที่เราสามารถมองเห็น เราก็สามารถรับรู้และหาทางแก้ใขซ่อมแซมหรือแก้ปัญหาได้  

แต่การสึกหรอหรือความเสียหายของเครื่องจักรที่เป็นส่วนประกอบภายในที่เกิดขึ้นอย่างเงียบนั้นเราไม่สามารถมองเห็นและจับต้องได้ เช่น การสึกหรอหรือการแตกหักของชิ้นส่วนต่าง ๆ ภายใน วิธีการหนึ่งที่เราจะรู้ได้ถึงสภาพการสึกหรอดังกล่าวคือการตรวจสภาพน้ำมัน (Oil Analysis) ซึ่งเปรียบไปก็เหมือนกับการตรวจเลือดเพื่อหาสิ่งผิดปกติในร่างกายของคนเรานั่นเอง

- สภาพของน้ำมัน เช่น ความหนืดและสารเพิ่มคุณภาพหรือคุณสมบัติต่าง ๆ ว่ายังสามารถใช้น้ำมันนั้นได้ต่อไปหรือไม่ และถ้าใช้ได้น่าจะใช้ได้อีกนานเท่าใด

- อนุภาคต่าง ๆ ที่ปะปนอยู่กับน้ำมัน เช่น ฝุ่น ตะกอน และสารแขวนลอยต่าง ๆ ว่ามีอะไรบ้างมากน้อยเพียงใด ซึ่งจะเป็นตัวบอกถึงสภาพการใช้งานของน้ำมันและการรั่วซึมของถังและท่อของน้ำมัน

- ปริมาณและขนาดของโลหะต่าง ๆ ที่ปะปนอยู่ในน้ำมัน เช่น เหล็ก ทองแดง ตะกั่ว ซึ่งจะเป็นตัวบอกสภาพการใช้งานและการสึกหรอของเครื่องจักรนั้น ๆ ว่ามีการสึกหรอมากน้อยเพียงใดและการสึกหรอนั้นมาจากชิ้นส่วนไหนของเครื่องจักร

รูปที่ 1 การวิเคราะห์น้ำมันเหมือนกับการตรวจเลือดของเครื่องจักร

* การวิเคราะห์ธาตุต่าง ๆ และองค์ประกอบของน้ำมัน (Elemental Analysis) เพื่อหาองค์ประกอบและจำนวนของธาตุต่าง ๆ ที่เจือปนในน้ำมันซึ่งเป็นการบ่งบอกถึงการสึกหรอและความผิดปกติที่เกิดขึ้นกับเครื่องจักรนั้น ๆ

* การวิเคราะห์สิ่งเจือปนในน้ำมัน (Contamination Analysis) เพื่อหาขนาดอนุภาคและสิ่งเจือปนในน้ำมัน เช่น น้ำ เศษที่เกิดจากการสึกหรอ สารประกอบต่าง ๆ ที่เกิดขึ้น

* การวิเคราะห์สภาพน้ำมัน (Oil Condition Analysis) ทดสอบเพื่อหาสภาพที่เป็นอยู่ของน้ำมัน เช่น ความหนืดและความเป็นกรดเป็นด่างของน้ำมัน (TBN สำหรับเครื่องยนต์/TAN สำหรับไม่ใช่เครื่องยนต์)

การวิเคราะห์หาธาตุต่าง ๆ ที่ปะปนอยู่ในน้ำมันนั้นเป็นการตรวจสอบเพื่อที่จะหาชนิดและปริมาณของธาตุและโลหะชนิดต่าง ๆ ที่ปะปนอยู่ในน้ำมัน เนื่องจากชนิดและจำนวนของธาตุและโลหะต่าง ๆ ที่ปะปนอยู่ในน้ำมันจะเป็นตัวบ่งบอกถึงสภาพความผิดปกติและการสึกหรอของชิ้นส่วนต่าง ๆ ที่เกิดขึ้นกับเครื่องจักรที่ได้รับการหล่อลื่นหรือใช้งานกับน้ำมันเหล่านั้น เช่น ถ้าพบทองเหลืองหรือดีบุกในน้ำมันก็จะทำให้เรารู้ว่าการสึกหรอมาจากบูชต่าง ๆ ของเครื่องจักร

โครเมี่ยมมาจากชิ้นส่วนของแบริ่ง หรือเหล็กอาจมาจากชิ้นส่วนของเฟือง (Gear) เป็นต้น จำนวนของธาตุและโลหะต่าง ๆ ที่พบจะเป็นตัวบ่งบอกถึงขนาดของการสึกหรอหรือความเสียหายที่เกิดขึ้น เช่น ถ้าพบเหล็กจำนวนน้อย ๆ ในห้องเกียร์ (Gear Box) ที่เริ่มใช้งานใหม่ ๆ ก็แสดงว่าเป็นการสึกหรอตามปกติของเฟือง (Gear) ใหม่ที่ต้องขัดสีกัน

แต่ถ้าหากว่ามีเศษเหล็กปนอยู่ในน้ำมันเป็นจำนวนมากก็แสดงว่าเป็นการสึกหรอที่ผิดปกติ จึงต้องตรวจสอบหาสาเหตุที่มาของเศษเหล็กเหล่านั้นและหาทางแก้ใขและป้องกันในลำดับต่อไป เช่น การสึกหรอของเฟือง (Gear) ในรูปที่ 2 ซึ่งชิ้นส่วนที่สึกหรอของเฟืองดังกล่าวจะตกลงไปปะปนอยู่ในน้ำมัน

รูปที่ 2 การสึกหรอและหลุดร่อนของวัสดุที่เป็นเฟือง (Gear) และเราจะพบชิ้นส่วนที่หลุดร่อนดังกล่าวปะปนอยู่ในน้ำมันหล่อลื่น

สำหรับรายละเอียดความเกี่ยวข้องของการสึกหรอของชิ้นส่วนต่าง ๆ ของเครื่องจักรกับธาตุและโลหะต่าง ๆ ที่พบในตัวอย่างน้ำมันแสดงดังรายละเอียดต่อไปนี้

เหล็ก (Iron, Fe) เป็นส่วนประกอบหลักของเครื่องจักร การสึกหรอของเหล็กนั้นมีทั้งชิ้นส่วนที่สึกหรอที่สามารถมองเห็นได้ด้วยตาเปล่า ส่วนมากเหล็กที่สึกหรอเป็นอนุภาคใหญ่ ๆ หรือเครื่องจักรที่มีการสึกหรอของชิ้นส่วนอย่างรุนแรง เหล็กซึ่งมีน้ำหนักมากจะลงไปกองอยู่ที่ก้นถังเก็บน้ำมันเป็นส่วนใหญ่ ซึ่งสามารถเห็นได้ในตอนถ่ายน้ำมัน ซึ่งในรายละเอียดของการสึกหรอที่มีเหล็กอยู่ในน้ำมันที่เราทำการวิเคราะห์นั้นจะแสดงในตารางที่ 1 โดยจะแบ่งตามประเภทของเครื่องจักร

ทองแดง (Copper, Cu) ส่วนมากจะประกอบอยู่ในโลหะผสม (Alloy Element) มีคุณสมบัติในการเป็นตัวนำความร้อนและไฟฟ้าได้ดี เป็นส่วนประกอบของเครื่องจักร เช่น อุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อน (Heat Exchanger) 

1.1.1 ส่วนประกอบของแบริ่ง บูช วัสดุกันสึกและอื่น ๆ ในการตรวจสภาพน้ำมัน ซึ่งถ้าพบทองแดงผสมอยู่ในน้ำมันส่วนใหญ่ก็จะมีที่มาของทองแดงจากการสึกหรอของชิ้นส่วนต่าง ๆ  ดังรายละเอียดในตารางที่ 2  

ดีบุก (Tin, Sn) เป็นโลหะผสมระหว่างทองแดง (Copper) กับตะกั่ว (Lead) ส่วนมากจะเป็นส่วนประกอบของวัสดุที่ใช้ทำแบริ่ง (Bearing Liner) ซึ่งถ้าพบดีบุกผสมอยู่ในน้ำมันก็จะมีที่มาของดีบุกจากการสึกหรอของชิ้นส่วนต่าง ๆ ดังรายละเอียดในตารางที่ 3

อะลูมิเนียม (Aluminum, Al) เป็นวัสดุที่มีความสามารถในการนำความร้อนที่ดีและความแข็งแรงสูงเมื่อเปรียบเทียบกับน้ำหนักหรือเป็นวัสดุที่มีน้ำหนักเบานั่นเอง นอกจากนี้อลูมิเนียมยังมีคุณสมบัติในการป้องกันการกัดกร่อนสูงจึงนำมาใช้กับงานที่ต้องต้านทานการกัดกร่อน ซึ่งถ้าพบอลูมิเนียมผสมอยู่ในน้ำมัน ก็จะมีที่มาของอลูมิเนียมจากการสึกหรอของชิ้นส่วนต่าง ๆ ดังรายละเอียดในตารางที่ 4

โครเมียม (Chrome, Cr) เป็นธาตุที่เพิ่มความแข็งและทนทานต่อการกัดกร่อนให้กับโลหะ ดังนั้นจึงใช้เป็นส่วนประกอบของวัสดุที่ใช้ในงานและส่วนประกอบของเครื่องจักรที่ต้องการความแข็งและต้านทานต่อการกัดกร่อน ซึ่งถ้าพบโครเมี่ยมผสมอยู่ในน้ำมัน ก็จะมีที่มาของโครเมี่ยมจากการสึกหรอของชิ้นส่วนต่าง ๆ ดังรายละเอียดในตารางที่ 5

ตะกั่ว (Lead, Pb) เป็นวัสดุที่มีความอ่อนตัวสูงจึงนิยมใช้เป็นตัวที่เคลือบอยู่ด้านในของแบริ่งกาบ (Journal Bearing) ให้เป็นตัวที่สึกหรอแทนเมื่อเกิดการเสียดสีซึ่งถ้าพบตะกั่วผสมอยู่ในน้ำมันก็จะมีที่มาของตะกั่วจากการสึกหรอของชิ้นส่วนต่าง ๆ ดังรายละเอียดในตารางที่ 6

ซิลิกอน (Silicon, Si) เป็นสารที่มักจะพบมากและบ่อยในตัวอย่างน้ำมันที่ส่งมาวิเคราะห์ โดยที่จะพบในลักษณะของผลึกแข็ง ๆ ที่ปะปนอยู่ในน้ำมัน ซึ่งเมื่อวัสดุแข็ง ๆ เหล่านี้ปะปนเข้าใปในระบบกับน้ำมันก็จะเป็นตัวที่ขูดขีดสร้างความเสียหายให้กับเครื่องจักรเป็นอย่างมาก ซึ่งถ้าพบซิลิกอนผสมอยู่ในน้ำมันก็จะมีที่มาของซิลิกอนจากแหล่งต่าง ๆ ดังรายละเอียดในตารางที่ 7

เงิน (Silver, Ag) เป็นวัสดุที่นำความร้อนได้ดีมากและมีความเสียดทานน้อย แต่ข้อเสียคือจะเกิดการกัดกร่อนได้ง่ายเมื่อใช้งานร่วมกับสารเพิ่มคุณภาพที่ทำมาจากสารประกอบที่เป็นสังกะสี (Zinc–Base Additive) ซึ่งถ้าพบเงินผสมอยู่ในน้ำมันก็จะมีที่มาของเงินจากแหล่งต่าง ๆ ดังรายละเอียดในตารางที่ 8

ธาตุอื่น ๆ (Other Material) นอกจากธาตุที่กล่าวมาข้างต้นแล้วยังมีธาตุอื่นๆที่เรามามารถพบได้ในการวิเคราะห์ ตัวอย่างน้ำมันอีกเช่น ไททาเนียม (Titanium) แมกนีเชียม (Magnesium) วาเนเดียม (Vanedium) โมลิบดินัม (Molybdenum) หรือสังกะสี (Zinc) ซึ่งมีที่มาของธาตุดังกล่าวดังแสดงในตารางที่ 9

ตารางที่ 9 แสดงที่มาของธาตุต่าง ๆ ที่ปะปนอยู่ในน้ำมัน

ในการวิเคราะห์หาจำนวนของธาตุและโลหะต่าง ๆ ที่ปนเปื้อนอยู่ในตัวอย่างน้ำมันนั้นทำโดยวิธีการตรวจสอบสเปคตรัม (Emission Spectrocopy) การตรวจสอบด้วยวิธีการดังกล่าวจะทำให้เรารู้ถึงปริมาณของธาตุและโลหะต่าง ๆ ที่เจือปนในน้ำมัน จำนวนสารเพิ่มคุณภาพและสารแขวนลอยต่าง ๆ ที่มีอยู่  

ในการตรวจสอบค่าที่วัดได้โดยส่วนใหญ่จะแสดงออกมาในปริมาณ ส่วนต่อล้านส่วนของน้ำมัน (Part Per Million, ppm) ซึ่ง 1000 ppm จะเท่ากับจำนวน 1% ของน้ำมัน การตรวจสอบด้วยวิธีการนี้จะสามารถหาขนาดของสิ่งเจือปนที่มีขนาดเล็กกว่า10ไมครอน (Micron, ) ได้

สำหรับเครื่องจักรหรืออุปกรณ์ในแต่ละประเภทจะยอมให้มีสิ่งเจือปนที่เป็นธาตุต่าง ๆ มากน้อยต่างกันซึ่งขึ้นอยู่กับความละเอียดและความเที่ยงตรงในการทำงานของเครื่องจักรหรืออุปกรณ์แต่ละอย่าง ซึ่งสำหรับรายละเอียดของจำนวนสิ่งเจือปนที่ยอมให้ได้สำหรับอุปกรณ์ต่าง ๆ นั้นแสดงในตารางงที่ 10 ในหน่วยส่วนต่อล้านส่วนของน้ำมัน (ppm)

ธาตุและโลหะต่าง ๆ ที่พบในน้ำมันนั้นเป็นสิ่งที่บอกถึงสาเหตุในการสึกหรออย่างรวดเร็วของเครื่องจักรเครื่องนั้น ๆ นอกจากนั้นยังทำให้เราสามารถทำนายอายุการใช้งานน้ำมันที่เหลือและเตรียมการในการที่จะบำรุงรักษาเครื่องจักรได้ต่อไปในอนาคตได้อีกด้วย

ที่มาของสิ่งเจือปนในน้ำมันนั้นมีได้ทั้งสองทางทั้งสิ่งเจือปนที่เกิดขึ้นภายในระบบ (Internal Contamination) และสิ่งเจือปนที่มาจากภายนอกระบบ (External Contamination) ซึ่งในการพิจารณาปริมาณสิ่งเจือปนต่าง ๆ ที่เกิดขึ้นทั้งชนิดและปริมาณของสิ่งเจือปนนั้น สิ่งที่เราต้องนำมาเปรียบเทียบกันเพื่อหาสาเหตุความผิดปกติที่เกิดขึ้นกับเครื่องจักรนั้น คือผลการตรวจสอบน้ำมันครั้งก่อน กับผลการตรวจสอบครั้งหลัง และปริมาณธาตุและโลหะ หรือสิ่งเจือปนชนิดต่าง ๆ ที่เพิ่มขึ้น

ในบางครั้งสารเพิ่มคุณภาพหลายตัวที่อยู่ในน้ำมัน ซึ่งสารเพิ่มคุณภาพดังกล่าวเป็นสารเคมีเมื่อน้ำมันผ่านการใช้งานที่สภาพการทำงานต่าง ๆ มานานทำให้สารเพิ่มคุณภาพบางตัวเกิดการเสื่อมสภาพในการทำหน้าที่ของมัน และหลงเหลืออยู่ในน้ำมันในสภาพสารเคมีต่าง ๆ เช่น แคลเซียม (Calcium)

สารเพิ่มคุณภาพบางตัวจะค่อย ๆ ลดจำนวนหรือความเข้มข้นลดลงเมื่อใช้งานน้ำมันระยะนาน ๆ เช่น สังกะสีและฟอสฟอรัส (Zinc and Phosphorous) สิ่งต่าง ๆ เหล่านี้เราจะต้องรู้และนำมาพิจารณาในการดูสิ่งเจือปนและผลการตรวจสอบตัวอย่างน้ำมันดังรายละเอียดในตารางที่ 12