油水分離性好的油膜軸承油的研制

李勇 王繼勝 薛萬安 黃永旺

1 天津日石潤滑油脂有限公司

2 國家能源集團錫林郭勒通力鍺業(yè)有限責(zé)任公司

3 神華北電勝利能源有限公司

油膜軸承是一種以潤滑油作為潤滑介質(zhì)的徑向滑動軸承，其油膜油系統(tǒng)工作溫度變化大，使油品容易氧化、劣化，而且需要承擔(dān)沖擊載荷[1 ～3]。針對這些用油特性，國外公司至今已經(jīng)發(fā)展了三代油膜軸承油。相對來說，國內(nèi)公司研發(fā)始于20世紀(jì)70年代，起步較晚。油膜軸承油在使用過程中難免會混入工業(yè)水，因此要求油膜軸承油在有水的情況下要有好的抗磨性，并且在靜置狀態(tài)下，需要好的油水分離能力?；谟湍ぽS承油特殊的性能要求，國內(nèi)的潤滑油研究機構(gòu)及生產(chǎn)廠家難以突破瓶頸取得重大成果[4 ～6]。而國外公司長期進行技術(shù)保密、資料封鎖、產(chǎn)品壟斷。因此，開發(fā)一種具有好的分水性、氧化穩(wěn)定性、極壓抗磨性、防銹性的油膜軸承油非常重要。本文根據(jù)對油膜軸承油的工況考察，結(jié)合客戶需求，研制了一款具有優(yōu)良油水分離性能的油膜軸承油。

研制指標(biāo)

油膜軸承油主要用于高速軋機設(shè)備，其精軋、粗軋工況極其復(fù)雜，通常在高溫、高速、高灰塵、高負(fù)荷下運轉(zhuǎn)，且長期與水接觸，因此其對油品的要求很高[7，8]。目前我國沒有成熟可靠的油膜軸承油產(chǎn)品，各大鋼廠所用油品基本靠進口，針對油品使用工況及性能要求，結(jié)合市場成熟產(chǎn)品的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)制定了油膜軸承油開發(fā)的質(zhì)量指標(biāo)，見表1。

表1 油膜軸承油研制指標(biāo)

研制過程

基礎(chǔ)油的選擇

油膜軸承油組分包含至少一種高黏度指數(shù)深精制礦物油、至少一種抗乳化劑、至少一種抗氧劑、至少一種防銹劑、至少一種抗磨極壓添加劑、至少一種抗泡劑，其中基礎(chǔ)油占比在96% ～99%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）之間，本配方選取深度加氫精致的基礎(chǔ)油250SN、500SN及光亮油150BS進行調(diào)制，基礎(chǔ)油相關(guān)性能見表2。

表2 基礎(chǔ)油理化數(shù)據(jù)

添加劑的選擇

極壓抗磨劑

據(jù)各大鋼廠工況調(diào)查，軋機在正常工作時會經(jīng)常與水接觸，設(shè)備通常采用兩個油箱搭配使用，因此油品需要有極好的油水分離能力，保證油品在劇烈攪拌乳化后，水分能夠快速分離排除。通常極壓抗磨劑具有較強的酸性且對油品的抗乳化能力有一定抑制作用，因此在配方開發(fā)時重點考慮極壓劑的加劑量及對油品抗乳化性能的影響，通過以上分析重點選取了極壓劑JY1（含磷極壓劑）、JY2（含磷極壓劑）、JY3（含磷極壓劑）及JY4（ZDDP），相關(guān)測試性能見表3。JY1、JY2的極壓性能和抗乳化性能均稍弱，JY3和JY4的極壓性能均能滿足使用需求，且抗乳化性能良好，考慮JY3具有一定的銹蝕性，單獨使用容易對設(shè)備產(chǎn)生一定的腐蝕，而JY4雖然極壓性不好，但具有一定的抗氧化防腐蝕的作用，將兩者搭配可產(chǎn)生協(xié)同作用，其考察結(jié)果見表4。各個比例搭配的油品具有較好的抗磨性能及極壓性，從油品的防銹蝕能力上考慮，過多的JY3不利于油品的防銹蝕能力，因此優(yōu)先選取0.1%JY3搭配0.7%JY4，此添加劑搭配標(biāo)記為a。

表3 極壓添加劑對油品極壓性、抗乳化性的影響

表4 混合極壓添加劑對油品極壓性能的考察

抗乳化劑

目前市場上用的較好的抗乳化劑為聚醚和胺類的抗乳化劑，因此配方考察了兩種抗乳化劑KR1（聚醚類）和KR2（胺類），考察結(jié)果見表5。兩個抗乳化劑對油品的磨擦性和極壓性均沒有影響，但抗乳化添加劑KR1在該體系中抗乳化能力較差，產(chǎn)生較多乳化層，而KR2分水較快，因此該配方體系中選取KR2作為抗乳化劑。將0.1%JY3與0.7%JY4和0.02%KR2的添加劑搭配標(biāo)記為b。

表5 抗乳化劑對油品極壓性、抗乳化性的影響

防銹劑

由于油膜軸承油的使用經(jīng)常與水接觸，產(chǎn)生更多的酸性物質(zhì)，加速設(shè)備的腐蝕，因此開發(fā)一款油膜軸承油對防銹性能要求非常嚴(yán)格，需要平衡防銹劑對油品抗乳化性能的影響，以及考慮與極壓劑在金屬表面的競爭作用。選取了兩種防銹劑FX1（羧酸類）、FX2（磺酸鹽類），考察其防銹性能，及對抗乳化能力的影響，結(jié)果如表6。FX1在加劑量0.03%時就有明顯的防銹效果，且明顯有利于提高油品的抗乳化性能，而FX2在該體系中表現(xiàn)較差，分析其與JY3不兼容，存在明顯的金屬表面競爭關(guān)系，對油品的抗乳化性能也有明顯的負(fù)面影響。

表6 防銹劑的性能的考察

其他添加劑

由于油膜軸承油對氧化安定性有較高的要求，通過考察采用胺類抗氧劑能夠滿足其質(zhì)量要求，且對油品抗乳化性能沒有影響，另外油品中也加入了金屬惰性劑、抗泡劑，保證油品良好的的抗腐蝕性能及抗泡性能。

綜合評定

通過以上對配方的開發(fā)，確定了最終的油膜軸承油配方RM100，并且對此配方進行了全方面的評價，結(jié)果見表7。RM100的各項性能均符合制定的標(biāo)準(zhǔn)，且與競品相比，抗乳化性能有明顯提高。

表7 綜合評價數(shù)據(jù)

結(jié)論

選取加氫深度精制的基礎(chǔ)油，通過性能優(yōu)良的添加劑進行調(diào)配，開發(fā)出抗乳化性能、極壓性能優(yōu)良的油膜軸承油配方，滿足目標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)，且其與競品相比性能相當(dāng)。