鄭生宏,許 麗
(長(zhǎng)慶油田公司設(shè)備管理處,陜西西安 710018)
在齒輪油實(shí)際調(diào)配過(guò)程中,根據(jù)齒輪油的工作條件和特點(diǎn),需要選擇實(shí)現(xiàn)不同功能的添加劑,當(dāng)滿足各單項(xiàng)功能的各種添加劑加入基礎(chǔ)油以后,由于添加劑之間的化學(xué)成份不同,有可能會(huì)出現(xiàn)相互排斥或者發(fā)生物理反應(yīng),使原有的添加劑功能作用程度發(fā)生變化,為了滿足齒輪油在抗磨性能和抗氧抗腐性能上的要求,課題組選用了 T203,T706,L135,L57 幾種添加劑,進(jìn)行了各單劑在基礎(chǔ)油中的最佳加量確定,并為確保各種添加劑加入基礎(chǔ)油以后各項(xiàng)功能不降低,將各添加劑依據(jù)正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)進(jìn)行了復(fù)配試驗(yàn),確定了上述幾種添加劑之間的適宜加量比例[1]。
(1)基礎(chǔ)油。韓國(guó)雙龍200N,克拉瑪依石化150BS和中國(guó)臺(tái)灣500N加氫基礎(chǔ)油,不同比例調(diào)和后指標(biāo):100℃運(yùn)動(dòng)黏度為 14.3(mm·s-1),黏度指數(shù) 134,閃點(diǎn) 254 ℃,傾點(diǎn)-15 ℃。
(2)添加劑??寡蹩垢瘎┒榛虼姿徜\T203,抗腐劑苯駢三氮唑T706,抗氧化劑烷基二苯胺L135,L57。將L135與L57按1∶1復(fù)合構(gòu)成復(fù)合抗氧化劑L,該兩種抗氧化劑有抗氧化協(xié)同增效作用[2][3][4]。
(1)抗磨性。采用四球機(jī)對(duì)所選用的添加劑進(jìn)行抗磨性試驗(yàn),按照GB/T 3142—1992方法驗(yàn)證各單劑對(duì)基礎(chǔ)油抗磨性的影響,再對(duì)不同添加劑配合后進(jìn)行最優(yōu)化試驗(yàn),選擇最佳的配合方案。
(2)試驗(yàn)設(shè)備。MR-S10型四球試驗(yàn)機(jī)(濟(jì)南試金集團(tuán)),長(zhǎng)磨試驗(yàn)載荷為392 N,持續(xù)時(shí)間30 min。
(3)抗磨性評(píng)價(jià)指標(biāo)。磨斑直徑WSD,極壓性評(píng)價(jià)指標(biāo)考慮最大無(wú)卡咬負(fù)荷PB值。
(4)抗氧抗腐性能。將試驗(yàn)油樣在160℃下加熱12 h,用傅立葉變換紅外光譜儀測(cè)定氧化后油品黏度變化率(GB/T 265—1988)、氧化值和硝化值,試驗(yàn)儀器WQF-510傅立葉變換紅外光譜儀測(cè)定。其中氧化值、硝化值是指對(duì)氧化后的油樣進(jìn)行紅外光譜檢測(cè),采集該油樣的吸光度Abs(Absorbance,吸光度),由于氧化生成酸類等含有羰基(C=O)的氧化物,其在1700 cm-1波段處會(huì)通過(guò)吸光度最大值指示氧化物特征,在1630 cm-1處的吸光度最大值指示硝化物特征。將所測(cè)的特征峰值分別與0.1 mm油膜厚度的比值即為油品氧化值和硝化值,氧化值、硝化值越小越好。最后,結(jié)合抗磨性和抗氧抗腐性試驗(yàn)結(jié)果,進(jìn)行數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化后綜合評(píng)分,確定這幾種添加劑的最佳配比。
(1)T203,L添加劑抗氧抗硝化試驗(yàn)。如圖1所示,隨著T203加量的增加,≤1.0%加量,氧化值吸光度值約下降至0.75,硝化值吸光度值約下降至1,加量>1%以后,氧化硝化值有緩慢上升,說(shuō)明油品在高溫條件下發(fā)生氧化,添加劑對(duì)氧化程度有延緩和降低作用,隨著加量加大,氧化和硝化基團(tuán)在T203加入情況下有所降低,T203較合適的加量區(qū)間在 1%~1.5%。圖2中所示,氧化硝化值隨L135與L57的復(fù)合劑加量的增加逐漸下降,加量達(dá)0.8%時(shí),下降至最小值,后期有所上升,可見(jiàn)L135與L57的復(fù)合劑的加量在0.8%時(shí)效果最佳,加量增大后氧化、硝化吸光度值有所提高,反映出抗氧化劑并不是越多越好。
圖1 T203的氧化和硝化吸光度值
圖2 L的氧化和硝化吸光度值
(2)黏度變化率。如圖3和圖4所示,隨著T203,L加量的增加,油品黏度變化率均不斷下降,對(duì)于同一基礎(chǔ)油,T203和L抗氧化效果相當(dāng),加量大于0.5%時(shí),同等加量下,兩者效果接近。結(jié)合氧化硝化值的變化趨勢(shì)和添加劑適宜加量,最終確定T230和L劑的適宜加量范圍分別是1%~1.5%和0.5%~1.5%。
如圖5和圖6所示,隨著T706,T203加量的增大,磨斑直徑均有所減小,但T203相對(duì)應(yīng)的磨斑直徑下降更多,T203加量達(dá)到1%時(shí),磨斑直徑基本變化不大。同時(shí),由于T706在潤(rùn)滑油中溶解性差,需要用乙醇溶解后加入,所以滿足功能的條件下,T706盡量少加,確定的適宜加量范圍,T706:0.4% ~0.8% ,T203:1%~1.5%。根據(jù)以上試驗(yàn),最終確定各單劑的最佳加量范圍,T203:1%~1.5%;T706:0.4%~0.8%;L:0.6%~1%。
圖3 T203的加量和黏度變化率的關(guān)系
圖4 L的加量和黏度變化率的關(guān)系
圖5 T706的加量對(duì)抗磨性影響
圖6 T203的加量對(duì)抗磨性影響
(1)抗氧抗腐劑在基礎(chǔ)油中的正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)[5]
正交試驗(yàn)?zāi)軌蛴行У販p少試驗(yàn)次數(shù),采用正交實(shí)驗(yàn)表頭設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)單可靠,將T203,T706和L添加劑看作3種因子,將各劑的適宜加量區(qū)間作為水平,按照 L8(27)正交試驗(yàn)表格設(shè)計(jì),如表1。
(2)數(shù)據(jù)處理
試驗(yàn)結(jié)果如表3所示。
從試驗(yàn)結(jié)果來(lái)看,第3組和第8組的試驗(yàn)結(jié)果較小而且較為接近,說(shuō)明3組和8組的配比展現(xiàn)出較好的試驗(yàn)效果,Pb值總體上升,磨斑值減小,其中第3組配比T203∶L∶T706=5∶5∶2;8 組的配比為 T203∶L∶T706=15∶10∶8,從總體來(lái)看,3組的加量小并且能夠表現(xiàn)出較高的性能,所以選擇3組的配比。
表1 復(fù)配的水平安排
表2 各添加劑復(fù)配方案
表3 試驗(yàn)結(jié)果及其標(biāo)準(zhǔn)化
根據(jù)齒輪油的工作要求,選用相應(yīng)添加劑進(jìn)行感受性試驗(yàn),試驗(yàn)結(jié)果表明,T203,T706,L135及L57之間復(fù)配后,能夠較好提高油品的抗氧化性和抗磨性能,它們之間的適宜配比T203∶L(L57∶T706=1∶1)∶T706=5∶5∶2。
[1]糜莉萍,伏喜勝,續(xù)景.80W/90重型車驅(qū)動(dòng)橋車輛齒輪油的性能特點(diǎn)及其應(yīng)用[J].潤(rùn)滑油.2008(4):38-42.
[2]劉菲菲,劉利,何國(guó)成等.添加劑對(duì)工業(yè)齒輪油性能影響的研究[J].潤(rùn)滑油.2006(8):39-42.
[3]張頂天,劉靜,楊景培等.新型車輛齒輪油復(fù)合添加劑的應(yīng)用[J].合成潤(rùn)滑材料.2005.32(1):19-21.
[4]鄭發(fā)中,謝鳳.潤(rùn)滑劑性質(zhì)與應(yīng)用[M].中國(guó)石化出版社.2006.8:25-27.
[5]夏之寧,諶其亭,穆小靜等.正交設(shè)計(jì)與均勻設(shè)計(jì)的初步比較[J].重慶大學(xué)學(xué)報(bào).1999:112-117.