L-HV46低溫液壓油的研究

喬琦，于碩，劉杰，王海軍，劉燕，吉祥，劉瑩

(1.中海油氣(泰州)石化有限公司，江蘇 泰州 225300；2.中國石油大連潤滑油研究開發(fā)中心，遼寧 大連 116021)

0 引言

液壓傳動是機械設備中常見的一種傳動裝置，在機床、冶金機械、船舶、農(nóng)業(yè)機械、建筑工程機械、礦山機械、石油化工及航空航天機械等領域都得到廣泛應用。液壓油是液壓傳動中最主要的傳遞能量的介質(zhì)，同時還具有潤滑、冷卻、密封及防銹的功能[1]。由于運用液壓傳動的機械設備大多在野外工作，工作環(huán)境溫度變化大，所以要求液壓油必須具有適宜的黏度和良好的黏溫性能，才能為液壓設備提供足夠的油膜強度和潤滑性，確保系統(tǒng)的平穩(wěn)工作。特別是在嚴寒地區(qū)以及特別嚴寒地區(qū)(-30 ℃以下)，為確保液壓泵的順利啟動，要求液壓油必須具有卓越的低溫流動性，從而保證液壓系統(tǒng)的正常潤滑，保護設備不被磨損。

在L-HV46低溫液壓油研究過程中，黏度指數(shù)改進劑是影響油品黏度、黏度指數(shù)、低溫流動性(傾點、低溫運動黏度)和剪切安定性的關鍵因素。為開發(fā)出滿足質(zhì)量標準和工況需求的低溫液壓油產(chǎn)品，本文以中海油氣(泰州)石化有限公司石蠟基高壓加氫潤滑油基礎油為原料，通過對不同類型黏度指數(shù)改進劑和高性能抗磨液壓油復合添加劑配伍性的考察，調(diào)配出具有優(yōu)良低溫性能、黏溫性能(黏度指數(shù)VI>140)和剪切安定性的L-HV46低溫液壓油。

1 L-HV46低溫液壓油質(zhì)量標準

按照國標GB 11118.1-2011中[2]液壓油產(chǎn)品L-HV系列的技術要求進行L-HV46低溫液壓油的研制，其質(zhì)量指標列于表1。

表1 L-HV46低溫液壓油指標要求

從表1可以看出，L-HV46低溫液壓油的技術難點是在滿足油品黏度和黏度指數(shù)的基礎上，保證較低的傾點和低溫黏度，同時不同功能劑的配伍性必須確保低溫液壓油良好的空氣釋放性、泡沫性以保證系統(tǒng)壓力維持正常，減少油品與空氣接觸的面積，降低油品的氧化；較好的抗乳化性以防止油品與水形成乳化液，破壞油原有的性質(zhì)，產(chǎn)生銹蝕、發(fā)生磨損；優(yōu)良的剪切安定性，避免液壓油經(jīng)過泵、閥節(jié)流口和縫隙時，經(jīng)過劇烈的剪切運動，油品中大分子聚合物如增黏劑的分子斷裂，變成小分子，使黏度下降[3]。

2 實驗部分

2.1基礎油組分的確定

泰州石化擁有40萬t/a石蠟基潤滑油高壓加氫裝置，以西江石蠟基減壓線產(chǎn)品為原料，采用“加氫裂化-異構脫蠟-加氫補充精制”全氫組合工藝，生產(chǎn)出不同黏度級別的高品質(zhì)Ⅱ/Ⅲ類潤滑油基礎油，其主要性質(zhì)列于表2。

表2 石蠟基潤滑油基礎油性質(zhì)分析

根據(jù)L-HV46的黏度、黏度指數(shù)和傾點的性能要求，優(yōu)選黏度指數(shù)高、閃點高、傾點低的3#和4#基礎油作為本研究的基礎油組分。

2.2黏度指數(shù)改進劑的選擇

根據(jù)L-HV46低溫液壓油黏度指數(shù)不低于140的要求，需要加入適量黏度指數(shù)改進劑來提高基礎油的黏溫性能。選用聚甲基丙烯酸酯(PMA)類黏度指數(shù)改進劑A和B及乙烯-丙烯共聚物(OPC)類黏度指數(shù)改進劑C，考察三種黏度指數(shù)改進劑在不同加入比例下對基礎油黏度和黏溫性能的影響，并篩選出合適的黏度指數(shù)改進劑方案。

試驗方案和結果列于表3～表8。

表3 L-HV46低溫液壓油基礎油調(diào)合方案

表3(續(xù))

表4 加入黏度指數(shù)改進劑A后的L-HV46低溫液壓油的黏溫性能

表5 L-HV46低溫液壓油基礎油調(diào)合方案

表6 加入黏度指數(shù)改進劑B的L-HV46低溫液壓油的黏溫性能

表7 L-HV46低溫液壓油基礎油調(diào)合方案

表8 加黏度指數(shù)改進劑C的L-HV46低溫液壓油的黏溫性能

由表3、表4中可以看出，選用黏度指數(shù)改進劑A時，隨著加入量的升高，基礎油運動黏度及黏度指數(shù)逐漸符合指標要求。在黏度指數(shù)改進劑A的加入量為2.6%時，3#方案在保證運動黏度和黏度指數(shù)符合L-HV46液壓油指標要求的基礎上，黏度指數(shù)改進劑的加入量最小，經(jīng)濟成本最低。

由表5、表6中可以看出，選用黏度指數(shù)改進劑B，在保證運動黏度和黏度指數(shù)符合指標要求的基礎上，加入量為1.5%的3#方案，黏度指數(shù)改進劑的加入量最小。

由表7、表8中可以看出，選用黏度指數(shù)改進劑C，加入量為14.9%時，基礎油的運動黏度和黏度指數(shù)符合指標要求。由此可知，黏度指數(shù)改進劑C在提高L-HV46低溫液壓油的黏度和黏度指數(shù)上效果不如黏度指數(shù)改進劑A和B，并且黏度指數(shù)改進劑C的加入量大，經(jīng)濟成本高，故本文選用黏度指數(shù)改進劑A和B進行以下的試驗。

3 與復合劑配伍性的考察

實驗室按照方案3#，分別采用黏度指數(shù)改進劑A和B，同時加入相同比例的液壓油復合劑進行L-HV46低溫液壓油試制，考察兩種配方下L-HV46產(chǎn)品的性能差異，試驗結果列于表9。

表9 不同配方的L-HV46低溫液壓油的典型數(shù)據(jù)

如表9所示，加入一定量黏度指數(shù)改進劑A和B后，L-HV46的黏度和黏度指數(shù)都能達到指標要求，傾點、泡沫性和抗乳化性能相當。但從油品的剪切安定性看，黏度指數(shù)改進劑A與液壓油復合劑的配伍性優(yōu)于B，優(yōu)良的剪切安定性是反映液壓油產(chǎn)品長壽命的關鍵性能，因此優(yōu)選A作為L-HV46低溫液壓油的黏度指數(shù)，加入量為2.6%。

4 結論

(1)以泰州石化深度加氫石蠟基基礎油為原料，添加適宜的黏度指數(shù)改進劑和液壓油復合劑，可以開發(fā)出滿足GB 11118.1-2011的L-HV46低溫液壓油。

(2)經(jīng)過試驗對比，篩選出PMA類黏度指數(shù)改進劑A和B，在加入量為2.6%時， L-HV46運動黏度和黏度指數(shù)符合GB 11118.1-2011質(zhì)量標準要求，并且該加入量為保證運動黏度和黏度指數(shù)改進劑的基礎上的最小加入量，大大減少了經(jīng)濟成本。

(3)黏度指數(shù)改進劑A與液壓油復合劑配伍時，油品的關鍵性能剪切安定性明顯優(yōu)于黏度指數(shù)改進劑B，故確定采用黏度指數(shù)改進劑A來進行L-HV46低溫液壓油的研究與生產(chǎn)。

參考文獻：

[1] 劉中國，李春誠，苗新峰，等.HV低溫液壓油低溫性能研究[J].潤滑油,2016,31(6):6-8.

[2] 中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局GB 11118.1-2011液壓油(L-HL、L-HM、L-HV、L-HS、L-HG)[S].北京：中國標準出版社，2011.

[3] 王先會.工業(yè)潤滑油生產(chǎn)與應用[M].北京：中國石化出版社，2011：125-126.