張向英 劉燕 喬琦 王儲(chǔ)

中海油氣（泰州）石化有限公司

以泰州石化自產(chǎn)潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油及外購(gòu)高黏度基礎(chǔ)油為原料，實(shí)驗(yàn)室對(duì)黏度指數(shù)改進(jìn)劑、蝸輪蝸桿油復(fù)合劑、多元醇酯及抗泡劑與基礎(chǔ)油進(jìn)行配伍性研究，研制出符合SH/T 0094—91 質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的L-CKE680 蝸輪蝸桿油，產(chǎn)品具有優(yōu)異的氧化安定性、耐腐蝕性能和剪切安定性等性能，可滿足蝸輪蝸桿的工況要求。

蝸輪蝸桿主要用于兩交錯(cuò)軸間的動(dòng)力傳遞，具有傳動(dòng)速比大、結(jié)構(gòu)緊湊、蝸輪輸出轉(zhuǎn)矩大等特點(diǎn)。蝸輪蝸桿的傳動(dòng)方式以滑動(dòng)為主，且相對(duì)滑動(dòng)速度大，滑動(dòng)距離大，不易實(shí)現(xiàn)良好的潤(rùn)滑。隨著新材料科技及潤(rùn)滑油技術(shù)的發(fā)展，蝸桿傳動(dòng)技術(shù)得到提高[1～4]，新一代蝸輪蝸桿機(jī)結(jié)構(gòu)更緊湊，承載能力更強(qiáng)，潤(rùn)滑條件更加苛刻，對(duì)蝸輪蝸桿油要求更高[5～7]。優(yōu)良的油品性能包括：優(yōu)異的黏溫性能和低溫流動(dòng)性、良好的氧化安定性、優(yōu)異的抗磨性能、優(yōu)異的防銹防腐蝕能力等[8]。

本文以中海油氣( 泰州) 石化有限公司自產(chǎn)的石蠟基高壓加氫潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油及外購(gòu)基礎(chǔ)油為原料，通過(guò)對(duì)高性能蝸輪蝸桿油復(fù)合添加劑及補(bǔ)強(qiáng)劑的考察，研制出具有優(yōu)異的氧化安定性、優(yōu)異的抗磨性能、優(yōu)異的防銹防腐蝕能力的蝸輪蝸桿油。

研制標(biāo)準(zhǔn)

按照石化標(biāo)準(zhǔn) SH /T 0094—91的技術(shù)要求進(jìn)行L-CKE680 蝸輪蝸桿油的研制，其質(zhì)量指標(biāo)見(jiàn)表1。

從表1 可以看出，L-CKE680蝸輪蝸桿油質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)對(duì)黏度指數(shù)、傾點(diǎn)、皂化值、防銹抗腐等都有要求，因此實(shí)驗(yàn)室從關(guān)鍵指標(biāo)出發(fā)對(duì)L-CKE680 基礎(chǔ)油和不同功能劑進(jìn)行評(píng)選，從而使其低溫性能、黏溫性能、氧化安定性、剪切安定性、抗乳化性、防銹性及抗泡沫性能滿足石化標(biāo)準(zhǔn)SH/T0094—91 的質(zhì)量要求，以保持油品良好的潤(rùn)滑性能，防止油品氧化變質(zhì)。

試驗(yàn)部分

基礎(chǔ)油的選擇

基礎(chǔ)油為潤(rùn)滑油的主要組成，直接影響潤(rùn)滑油產(chǎn)品的性能。根據(jù)L-CKE680 的黏度要求，實(shí)驗(yàn)室重點(diǎn)考察了泰州石化自產(chǎn)的50 號(hào)工業(yè)白油及外購(gòu)680 白油的性質(zhì)，其主要性質(zhì)見(jiàn)表2。

由表2 可以看出，外購(gòu)680 白油的黏度指數(shù)較低，自產(chǎn)的50 號(hào)白油的黏度指數(shù)達(dá)到120 以上，因此可以將這兩種基礎(chǔ)油組分作為原料，再添加適宜的黏度指數(shù)改進(jìn)劑，使其滿足L-CKE680 的黏度和黏度指數(shù)的要求。

黏度指數(shù)改進(jìn)劑的選擇

根據(jù)蝸輪與蝸桿副的承載能力和轉(zhuǎn)速，要求潤(rùn)滑油具有合適的黏度范圍。黏度太小，不易形成油膜，造成磨損；黏度太大，增加動(dòng)力消耗。故油品對(duì)黏度指數(shù)及剪切安定性要求較高，尤其當(dāng)前行業(yè)對(duì)蝸輪蝸桿油的黏溫性能要求更高[9]。本文選用聚甲基丙烯酸酯類黏度指數(shù)改進(jìn)劑A、B，重點(diǎn)考察兩種黏度指數(shù)改進(jìn)劑對(duì)基礎(chǔ)油的黏度指數(shù)及剪切安定性的影響，并評(píng)選出合適的黏度指數(shù)改進(jìn)劑。試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3。

由表3 可以看出，

◇當(dāng)黏度指數(shù)改進(jìn)劑A 加劑量為10.8%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）時(shí)，油品可以滿足L-CKE680 黏度與黏度指數(shù)的要求；

◇當(dāng)黏度指數(shù)改進(jìn)劑B 的加劑量為15.5%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）時(shí)，油品可以滿足L-CKE680 黏度與黏度指數(shù)的要求；

◇由于加入黏度指數(shù)改進(jìn)劑B的基礎(chǔ)油剪切安定性較加黏度指數(shù)改進(jìn)劑A 的油品更差，并且黏度指數(shù)改進(jìn)劑A 的加劑量較少，經(jīng)濟(jì)成本較低，因此選擇黏度指數(shù)改進(jìn)劑A 作為L(zhǎng)-CKE680 黏度指數(shù)改進(jìn)劑。

復(fù)合添加劑的評(píng)選

蝸輪蝸桿油的關(guān)鍵性能是抗磨損性能、抗氧化性能及防腐防銹性能等，其關(guān)鍵性能主要影響油品的潤(rùn)滑效果及使用壽命，從而影響蝸輪蝸桿設(shè)備的使用壽命。因此需選擇高性能復(fù)合添加劑與優(yōu)質(zhì)基礎(chǔ)油進(jìn)行復(fù)配研制高性能的蝸輪蝸桿油[10]。

表1 L-CKE680蝸輪蝸桿油質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

表2 基礎(chǔ)油理化指標(biāo)

本文選用主流高性能復(fù)合添加劑C（由主劑C1 和補(bǔ)強(qiáng)劑C2 組成）和D，飽和多元醇酯Q 及抗泡劑P分別與優(yōu)選出的4 號(hào)方案基礎(chǔ)油復(fù)配調(diào)制出L-CKE680 蝸輪蝸桿油，并對(duì)關(guān)鍵性能進(jìn)行對(duì)比分析，以篩選出復(fù)合劑與基礎(chǔ)油的最優(yōu)配伍方案。試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4、5。

由表4 和表5 可以看出：

◇添加劑C 的最優(yōu)方案為配方3，添加劑D 的最優(yōu)方案為配方7。2 種復(fù)合劑調(diào)制的蝸輪蝸桿油性質(zhì)差異主要體現(xiàn)在中和值、硫含量及氧化安定性中，其中復(fù)合劑D 方案研制的L-CKE680 具有更佳的氧化安定性、更低的硫含量及中和值。由此可見(jiàn)，復(fù)合劑D 與基礎(chǔ)油的配伍性優(yōu)于復(fù)合劑C。

表3 L-CKE680基礎(chǔ)油的調(diào)合方案及性質(zhì)分析

表4 L-CKE680性質(zhì)分析-復(fù)合劑C方案

表5 L-CKE680性質(zhì)分析-復(fù)合劑D方案

◇2 種復(fù)合劑方案調(diào)和的L-CKE680 油品皂化值較低、抗泡沫性能差，需加入適量飽和多元醇酯及抗泡劑來(lái)提高皂化值與抗泡性。

綜上，優(yōu)選復(fù)合劑D作為L(zhǎng)-CKE680 蝸輪蝸桿油的復(fù)合劑，加劑量為1.75%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)），從皂化值指標(biāo)要求及經(jīng)濟(jì)角度考慮，選擇飽和多元醇酯Q 的加劑量為3%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）。

結(jié)論

以泰州石化自產(chǎn)的的石蠟基高壓加氫潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油及外購(gòu)優(yōu)質(zhì)基礎(chǔ)油為原料，添加合適的黏度指數(shù)改進(jìn)劑、復(fù)合型添加劑、抗泡劑及多元醇酯，研制出符合SH/T 0094—91 質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的 L-CKE680蝸輪蝸桿油。本產(chǎn)品具有優(yōu)異的極壓性能及抗磨性能，與同類產(chǎn)品相比，適應(yīng)性明顯提高。