工程機(jī)械用潤滑脂行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)淺析

石順友，林秀轉(zhuǎn)，張廣遼，潘正華，趙艷麗

(1.中國石化潤滑油有限公司華南分公司，廣東 廣州 510620；2.中國石化潤滑油有限公司茂名分公司，廣東 茂名 525011)

0 引言

工程機(jī)械是基礎(chǔ)建設(shè)中如公路建設(shè)與養(yǎng)護(hù)、土石方施工工程、起重裝卸及各種建筑工程中用到的綜合性機(jī)械裝備的統(tǒng)稱[1]。我國工程機(jī)械種類繁多，是全球工程機(jī)械產(chǎn)品類別和品種最齊全的國家之一，保有量巨大。據(jù)Leading Industry Research測算，2019年我國工程機(jī)械主要品種保有量達(dá)886萬臺[2]。

工程機(jī)械潤滑脂主要用于挖掘機(jī)、裝載機(jī)等工程機(jī)械設(shè)備的工作臂軸銷、回轉(zhuǎn)支承等部位，起到潤滑、密封、防護(hù)等重要作用[3]。由于工程機(jī)械工作條件惡劣，受力復(fù)雜多變，致使工件磨損嚴(yán)重，尤其是各鉸銷、銷套、銷套座孔等使用潤滑脂潤滑的部位，摩擦損傷往往更為嚴(yán)重，如圖1。為確保工程機(jī)械的正常潤滑，減少使用故障，進(jìn)一步延長潤滑周期，日本制定了建設(shè)機(jī)械用潤滑脂標(biāo)準(zhǔn)JCMAS P 040：2004[4]。目前，因我國未制定統(tǒng)一的工程機(jī)械用潤滑脂行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，工程機(jī)械現(xiàn)用潤滑脂產(chǎn)品多為鋰基潤滑脂、石墨鋰基潤滑脂、鈣基潤滑脂等通用產(chǎn)品，有的還大量使用各種非標(biāo)產(chǎn)品，而這些潤滑脂的質(zhì)量參差不齊、且性能的針對性不強(qiáng)，無法滿足工程機(jī)械苛刻工況的潤滑要求，經(jīng)常發(fā)生設(shè)備異常磨損、擦傷、燒結(jié)等潤滑事故。因此，作為世界第一大工程機(jī)械產(chǎn)銷國，制定我國具有規(guī)范性、權(quán)威性和統(tǒng)一性的工程機(jī)械用潤滑脂標(biāo)準(zhǔn)很有必要。此外，我國工程機(jī)械骨干生產(chǎn)企業(yè)，如龍工、三一及徐工等，對于工程機(jī)械初裝用潤滑脂質(zhì)量的重視程度不斷提高，并與國內(nèi)潤滑脂生產(chǎn)企業(yè)通過協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)的形式進(jìn)行共同開發(fā)適用于工程機(jī)械的潤滑脂，推動了我國工程機(jī)械裝填用潤滑脂質(zhì)量的提升，同時，對工程機(jī)械用潤滑脂產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化提出了需求[5-8]。

圖1 因選脂不當(dāng)造成的軸銷磨損

基于以上原因，在充分考慮我國潤滑脂生產(chǎn)和應(yīng)用方面的實際情況，參考國內(nèi)外工程機(jī)械潤滑脂標(biāo)準(zhǔn)和質(zhì)量水平，并充分結(jié)合我國工程機(jī)械企業(yè)對潤滑脂的實際需求，制定了NB/SH/T 0985-2019工程機(jī)械用潤滑脂行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)布和實施，滿足了我國工程機(jī)械設(shè)備對潤滑脂質(zhì)量的需求，對規(guī)范工程機(jī)械設(shè)備的用脂質(zhì)量和保證終端客戶的用脂安全，進(jìn)一步提升我國工程機(jī)械用潤滑脂的整體質(zhì)量水平具有十分重要的意義。

1 NB/SH/T 0985-2019工程機(jī)械用潤滑脂標(biāo)準(zhǔn)[9]

1.1 產(chǎn)品分類及適用范圍

1.1.1 產(chǎn)品分類

NB/SH/T 0985-2019標(biāo)準(zhǔn)所屬產(chǎn)品按工作錐入度分為1號、2號和3號。

1.1.2 適用范圍

NB/SH/T 0985-2019標(biāo)準(zhǔn)所屬產(chǎn)品適用于包括挖掘機(jī)、起重機(jī)、裝載機(jī)等各種工程機(jī)械的工作臂軸銷、回轉(zhuǎn)支承等部位的潤滑，工作溫度范圍為-20～130 ℃。其中1號產(chǎn)品主要用于冬季或集中供脂系統(tǒng)；2號可冬、夏季通用，也用于集中供脂系統(tǒng)；3號主要供夏季裝填使用。

1.2 技術(shù)指標(biāo)要求

NB/SH/T 0985-2019工程機(jī)械用潤滑脂的技術(shù)要求和試驗方法如表1。

表1 工程機(jī)械用潤滑脂標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)指標(biāo)

表1(續(xù))

2 NB/SH/T 0985-2019性能解析

2.1 工程機(jī)械用潤滑脂的理化指標(biāo)[10-11]

潤滑脂的理化指標(biāo)主要指外觀、稠度、金屬腐蝕性以及與橡膠的兼容性等指標(biāo)。通過外觀可以初步判斷潤滑脂類型和質(zhì)量優(yōu)劣；稠度是潤滑脂的軟硬稠度，初步反映潤滑脂的觸變性，即潤滑脂在外力作用時發(fā)生變形的難易程度；腐蝕性是潤滑脂是否腐蝕金屬和抑制金屬發(fā)生腐蝕作用的指標(biāo)；在某些潤滑部位，與橡膠的兼容性十分重要。NB/SH/T 0985-2019標(biāo)準(zhǔn)對產(chǎn)品顏色未作要求，對稠度、腐蝕性、橡膠的相容性進(jìn)行了具體規(guī)定。

2.1.1 稠度

稠度是潤滑脂的基本指標(biāo)，表示潤滑脂的軟硬稠度，與潤滑脂在潤滑部位的保持能力、密封性以及脂的泵送和加注方式有重要關(guān)系。目前國際上通用的稠度等級是按照美國潤滑脂協(xié)會(NLGI)的稠度等級，將潤滑脂的稠度分為九個等級，如表2[7]。

表2 NLGI潤滑脂稠度分類

表2(續(xù))

潤滑脂的稠度通常用錐入度的大小度量，錐入度數(shù)值較大表示潤滑脂較軟，反之則較硬。錐入度是劃分潤滑脂牌號和選用潤滑脂的重要依據(jù)，也是在研究、生產(chǎn)、儲存和使用過程中控制產(chǎn)品質(zhì)量的重要指標(biāo)。

潤滑脂的錐入度通常包括工作錐入度、不工作錐入度、延長工作錐入度和塊錐入度四種。NB/SH/T 0985-2019標(biāo)準(zhǔn)要求測定工作錐入度、不工作錐入度和延長工作錐入度，檢測方法均為GB/T 269，指標(biāo)要求分別為：

(1)不工作錐入度的指標(biāo)要求為“報告”；

(2)60次工作錐入度指標(biāo)要求：1號為310～340、2號為265～295、3號為220～250；

(3)10萬次延長工作錐入度指標(biāo)要求：1號不大于380、2號不大于350、3號不大于320。

2.1.2 腐蝕性

防護(hù)金屬部件免于產(chǎn)生銹蝕是潤滑脂重要的特點之一。潤滑脂的稠化劑和基礎(chǔ)油本身是不腐蝕金屬的，使?jié)櫥霈F(xiàn)腐蝕的原因多是由于潤滑脂因氧化產(chǎn)生酸性物質(zhì)所致，與其抗水性、氧化安定性、膠體安定性和黏附性等相關(guān)。腐蝕試驗就是檢驗潤滑脂本身是否對金屬有腐蝕作用，為防止工程機(jī)械用潤滑脂本身對有色金屬的腐蝕。NB/SH/T 0985-2019標(biāo)準(zhǔn)要求按照GB/T 7326潤滑脂銅片腐蝕試驗法(乙法)測定工程機(jī)械用潤滑脂的腐蝕性，試驗條件為T2銅、100 ℃、24 h，指標(biāo)要求為銅片無綠色或黑色變化。

2.1.3 橡膠相容性

潤滑脂與橡膠的相容性，是指潤滑脂與橡膠接觸時，使橡膠的體積、硬度和2張強(qiáng)度等不發(fā)生過大變化的性能。潤滑脂在使用中，在許多場合和部位會與橡膠密封元件接觸，有時潤滑脂要在金屬與橡膠間起潤滑和密封作用。在潤滑脂兼起潤滑和輔助密封的條件下，使橡膠適應(yīng)少量的膨脹對密封有利。但如果過分溶脹、變軟發(fā)黏，或過分收縮、硬化，都會影響橡膠密封件的工作性能。在遇到這些情況時，若橡膠材料已選定，則須另選合適的潤滑脂與之適應(yīng)；若潤滑脂已選定，則必須另選合適的橡膠件與之相適應(yīng)。

在挖掘機(jī)、裝載機(jī)等工程機(jī)械的工作臂以及挖掘機(jī)、推士機(jī)等的行走履帶上的各種軸銷都是采用潤滑脂來進(jìn)行潤滑的。為了防止外界雜質(zhì)侵入或潤滑脂泄漏，在軸銷兩端都裝配有橡膠密封圈。橡膠密封圈與潤滑脂的相容性如何對密封效果十分關(guān)鍵，因此工程機(jī)械用潤滑脂需要良好的橡膠相容性。

NB/SH/T 0985-2019標(biāo)準(zhǔn)要求測定與丁腈橡膠和聚氨酯橡膠的相容性，指標(biāo)要求分別為丁腈橡膠的硬度變化不小于-30 IRHD，拉伸強(qiáng)度變化率不小于-70%，拉斷伸長率變化率不小于-80%，體積變化率在0～40%之間；聚氨酯橡膠的硬度變化-5 IRHD～+5 IRHD，拉伸強(qiáng)度變化率不小于-70%，拉斷伸長率變化率不小于-60%，體積變化率在-5%～+15%之間；試驗方法分別為GB/T 1690、GB/T 531和GB/T 528。

2.2 工程機(jī)械用潤滑脂的組分指標(biāo)

2.2.1 基礎(chǔ)油的運動黏度

基礎(chǔ)油在潤滑脂中的含量高達(dá)70%～98%，對潤滑脂的潤滑性能起到了決定性作用。基礎(chǔ)油的黏度與潤滑脂的蒸發(fā)性、高低溫性能、油膜厚度等密切相關(guān)，同時還影響潤滑脂的黏附性及密封性等，因此，為滿足工程機(jī)械苛刻的潤滑條件，選擇合適黏度的基礎(chǔ)油十分重要。

NB/SH/T 0985-2019標(biāo)準(zhǔn)對基礎(chǔ)油運動黏度(100 ℃)的技術(shù)要求僅為“報告”。

2.2.2 稠化劑類型

在潤滑脂中，稠化劑含量約為2%～30%。稠化劑能在基礎(chǔ)油中分散并形成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，對基礎(chǔ)油起有效吸附和固定作用，決定了潤滑脂的機(jī)械安定性、膠體安定性、耐高溫和抗水性等基本性能，并用以區(qū)分各種不同類型的潤滑脂。

對于稠化劑類型，標(biāo)準(zhǔn)未做明確規(guī)定，要求只是“報告”。因此，除脂肪酸鋰皂稠化劑外，其他稠化劑如膨潤土、鋰-鈣皂、復(fù)合鈣等也可用來制備工程機(jī)械用潤滑脂。

2.3 工程機(jī)械用潤滑脂的性能試驗[12]

潤滑脂是一類具有結(jié)構(gòu)特征的潤滑材料。通過潤滑脂的理化指標(biāo)可以判斷潤滑脂的類型和基本性質(zhì)，但具有相同理化指標(biāo)的潤滑脂，由于結(jié)構(gòu)不同，其實際使用效果往往差別很大，因此需要通過性能模擬試驗或者實際的應(yīng)用試驗來進(jìn)一步驗證和判斷。

2.3.1 高溫性能

潤滑脂的高溫性能是潤滑脂應(yīng)用于高溫時保持其結(jié)構(gòu)和性能的穩(wěn)定性以及長的使用壽命。潤滑脂在受熱時，性質(zhì)可能發(fā)生變化，如從不流動狀態(tài)轉(zhuǎn)變成流動狀態(tài)，稠度發(fā)生變化，出現(xiàn)蒸發(fā)、分油和氧化等，這些都會影響到潤滑脂在高溫下的使用性能。潤滑脂的高溫性能的影響因素有滴點、蒸發(fā)損失等。

(1)滴點

滴點是潤滑脂標(biāo)準(zhǔn)中重要的質(zhì)量指標(biāo)之一，也是與潤滑脂最高使用溫度有密切聯(lián)系的指標(biāo)，一般潤滑脂的最高使用溫度應(yīng)比滴點溫度低15 ℃以上。潤滑脂的滴點與稠化劑的組成有很大關(guān)系，一般鈣基脂的滴點為75～95 ℃，鋰基脂的滴點為大于170 ℃，復(fù)合鋰基脂為大于250 ℃。因此，測定潤滑脂的滴點，有助于鑒別潤滑脂的類型和大致判斷潤滑脂的最高使用溫度。工程機(jī)械用潤滑脂的滴點指標(biāo)要求為1號不低于170 ℃、2號不低于175 ℃、3號不低于180 ℃，試驗方法為GB/T 4929。

(2)蒸發(fā)損失

潤滑脂的蒸發(fā)損失是指潤滑脂在高溫(或真空)條件下或長期使用時基礎(chǔ)油的蒸發(fā)損失程度，主要取決于基礎(chǔ)油的種類、餾分組成和分子量。潤滑脂的蒸發(fā)損失越小，表明潤滑脂的高溫性越好；如果潤滑脂的蒸發(fā)損失過大，會使?jié)櫥某矶仍龃?、摩擦增加、使用壽命縮短和防護(hù)性能變差等。工程機(jī)械用潤滑脂的蒸發(fā)損失指標(biāo)要求均為不大于2.0%，試驗方法為GB/T 7325。

2.3.2 膠體安定性

潤滑脂是一個由基礎(chǔ)油和稠化劑形成的膠體結(jié)構(gòu)分散體系，基礎(chǔ)油在受壓或受熱時有分離出來的傾向，即分油。分油是潤滑脂的一種特性，任何一種潤滑脂都有分油現(xiàn)象。分油的多少由潤滑脂的膠體安定性決定，是衡量潤滑脂好壞的指標(biāo)之一，對潤滑脂的儲存和使用都有重要影響。如果潤滑脂的膠體安定性好，則分油的傾向?。蝗绻麧櫥哪z體安定性差，則在受熱、壓力、離心力等作用下易發(fā)生較嚴(yán)重的分油，導(dǎo)致使用壽命迅速下降，并使?jié)櫥兂碜兏?，失去潤滑作用。一般潤滑脂失?0%的基礎(chǔ)油就會影響潤滑效果，潤滑脂應(yīng)該更換報廢。

目前，我國測定潤滑脂膠體安定性的試驗方法有壓力分油法、鋼網(wǎng)分油法、貯存分油法和離心分油法等。工程機(jī)械用潤滑脂標(biāo)準(zhǔn)要求采用鋼網(wǎng)分油法來評定其膠體安定性，指標(biāo)要求為1號不大于10.0%、2號和3號不大于5.0%，試驗方法為NB/SH/T 0324。

2.3.3 氧化安定性

潤滑脂的氧化安定性(化學(xué)安定性)是指潤滑脂在儲存期間和使用過程中抵抗氧化的能力。潤滑脂的氧化安定性的好壞對其使用壽命有重要影響，并影響潤滑脂的防腐性、結(jié)構(gòu)及其他性能，因此潤滑脂應(yīng)具有良好的氧化安定性。潤滑脂的氧化取決于其成分的性質(zhì)，與稠化劑、基礎(chǔ)油和添加劑等有關(guān)，此外還受儲存和使用的條件如溫度、水分等的影響。

潤滑脂中的稠化劑和基礎(chǔ)油在長期儲存或處于高溫下很容易被氧化，產(chǎn)生腐蝕性氧化物、膠質(zhì)和破壞潤滑結(jié)構(gòu)的物質(zhì)，這些物質(zhì)均易引起金屬部件的腐蝕和降低潤滑脂的使用壽命。除了選擇氧化安定性好的基礎(chǔ)油和稠化劑外，加入合適抗氧劑或抗氧防腐劑可以提高潤滑脂的氧化安定性，以提高潤滑脂的使用壽命。

NB/SH/T 0985-2019標(biāo)準(zhǔn)要求采用SH/T 0325對工程機(jī)械用潤滑脂的氧化安定性進(jìn)行評定，該方法也是國際上通用的測定潤滑脂氧化安定性的方法，試驗條件為溫度99 ℃、時間100 h、壓力758 kPa，指標(biāo)要求均為壓力降不大于80 kPa。

2.3.4 低溫性能

潤滑脂的低溫性能是指潤滑脂在低溫下是否容易流動和泵送的性能，可用低溫相似黏度或低溫轉(zhuǎn)矩表示，也可以用潤滑脂在低溫下的稠度表示。潤滑脂的相似黏度表示潤滑脂在一定溫度下的流變性能。黏度的大小對潤滑脂的使用都會帶來較大影響，黏度越大，摩擦阻力越大，尤其在低溫條件下，影響更為顯著。測定潤滑脂的相似黏度可以預(yù)測潤滑脂是否容易通過導(dǎo)管被移動或泵送到使用部位。NB/SH/T 0985-2019標(biāo)準(zhǔn)要求采用低溫相似黏度來評定工程機(jī)械用潤滑脂的低溫性能，指標(biāo)要求為1號不高于600 Pa·s、2號不高于950 Pa·s、3號不高于1350 Pa·s，試驗方法為SH/T 0048。

2.3.5 防銹性

防銹性主要是指潤滑脂防護(hù)金屬使之暫時免于生銹的能力。濕熱試驗是評價潤滑脂對金屬防護(hù)性能的指標(biāo)。潤滑脂由于本身的特性，可以在金屬表面保持足夠的脂層，阻止腐蝕性物質(zhì)侵蝕金屬表面，并抵抗水汽、氧、酸性以及其他腐蝕性氣體或液體透過脂層侵蝕金屬。為滿足工程機(jī)械雨淋、潮濕等環(huán)境下的防護(hù)性能，工程機(jī)械用潤滑脂需具備優(yōu)良的防銹性。NB/SH/T 0985-2019標(biāo)準(zhǔn)要求按照GB/T 2361防銹油脂濕熱試驗法對工程機(jī)械用潤滑脂的防護(hù)性能進(jìn)行評定，指標(biāo)要求為A級。

2.4 工程機(jī)械用潤滑脂的模擬試驗要求

模擬試驗是在綜合多種因素，模擬使用環(huán)境，并直接采用或仿用使用部件等條件下進(jìn)行，雖不能替代苛刻復(fù)雜的實際應(yīng)用情況，但性能模擬試驗可以在實驗室內(nèi)進(jìn)行，比較便捷，且比較接近實際應(yīng)用情況，有可信價值[12]。

2.4.1 抗水性

潤滑脂的抗水淋性能與實際應(yīng)用有著密切聯(lián)系，水淋損失的質(zhì)量分?jǐn)?shù)越少，表示潤滑脂的抗水淋性能越好。工程機(jī)械一般都在戶外工作，面臨雨淋、潮濕等的惡劣環(huán)境，在施工過程中可能有大量的水進(jìn)入軸銷等部位，因此，工程機(jī)械潤滑脂的抗水性具有重要的使用意義，也是工程機(jī)械設(shè)備在選擇和使用潤滑脂時必須注意和考慮的問題[13]。NB/SH/T 0985-2019標(biāo)準(zhǔn)要求工程機(jī)械用潤滑脂的水淋流失量指標(biāo)為1號不大于10.0%、2號和3號不大于8.0%，試驗方法為SH/T 0109。

2.4.2 抗磨極壓性能

潤滑性能是潤滑脂的主要功能之一，通過其抗磨性能和極壓性能來評定。抗磨性是指潤滑脂通過保持在運動部件表面間的油膜，防止金屬對金屬相接觸而磨損的能力。工程機(jī)械的軸銷、齒輪、齒條等部件的磨損是工程機(jī)械最主要的失效方式，因此，工程機(jī)械用潤滑脂必須具有良好的抗磨減摩性能。

極壓性主要用來說明潤滑脂的承載能力，是工程機(jī)械用潤滑脂的重要指標(biāo)。工程機(jī)械的回轉(zhuǎn)支承齒面、工作臂軸銷等各潤滑面的工作特點是低轉(zhuǎn)速、重負(fù)荷及沖擊震動負(fù)荷大。因此，對用于各支撐潤滑面的潤滑脂來說，必須具有良好的承載能力，才能滿足摩擦副的潤滑要求，從而避免發(fā)生斷齒、擦傷、點蝕等等潤滑事故。如果極壓性不好，油膜被破壞會導(dǎo)致干摩擦，造成設(shè)備嚴(yán)重磨損和燒結(jié)。因此，為防止摩擦副發(fā)生燒結(jié)、咬黏、刮傷，通常會向潤滑脂中加入極壓抗磨劑以增強(qiáng)其極壓抗磨性能[14-15]。

工程機(jī)械用潤滑脂的抗磨性指標(biāo)要求為磨痕直徑不大于0.70 mm、極壓性指標(biāo)要求為燒結(jié)負(fù)荷PD值不低于1961 N，試驗方法分別為SH/T 0204和SH/T 0202。

3 結(jié)束語

(1)針對工程機(jī)械設(shè)備的潤滑特點，NB/SH/T 0985-2019工程機(jī)械用潤滑脂產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)在產(chǎn)品技術(shù)指標(biāo)上進(jìn)行了相應(yīng)的嚴(yán)格規(guī)定，使其所屬產(chǎn)品能夠滿足工程機(jī)械設(shè)備苛刻的潤滑要求，保障工程機(jī)械設(shè)備的潤滑安全，延長其使用壽命。

(2)NB/SH/T 0985-2019工程機(jī)械用潤滑脂標(biāo)準(zhǔn)的制定和實施，可逐步推進(jìn)和實現(xiàn)我國工程機(jī)械用潤滑脂的專業(yè)化、科學(xué)化和規(guī)范化，確保市場上工程機(jī)械用潤滑脂的產(chǎn)品質(zhì)量，保證終端客戶的用脂安全。

(3)NB/SH/T 0985-2019工程機(jī)械用潤滑脂標(biāo)準(zhǔn)的制定和實施，能夠有效解決我國工程機(jī)械在潤滑脂應(yīng)用方面的問題，有利于提高我國工程機(jī)械的整體潤滑水平，有利于減少工程機(jī)械的潤滑故障、降低維護(hù)費用和延長其使用壽命，具有顯著的經(jīng)濟(jì)和社會效益。