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L-HV32低温液压油的研制

2019-08-31乔琦吉祥

石油商技 2019年4期
关键词:安定性基础油石蜡

乔琦 吉祥

中海油气(泰州)石化有限公司

本文采用泰州石化石蜡基高压加氢基础油为原料,对黏度指数改进剂和复合添加剂进行了筛选,研制出L-HV32低温液压油。研制产品具有优异的润滑性、剪切安定性以及卓越的低温流动性,符合GB 11118.1—2011质量标准,可满足低温地区的用油需求。

随着液压传动技术的不断发展和其显著的优点,目前液压油的应用越来越广泛。液压油作为液压系统的重要组成部分之一,在系统运转过程中,除了实现能量的传递、转换和控制外,还起着系统的润滑、冷却、防锈、防腐等作用。因此,当人们把液压泵看作是液压系统的“心脏”时,液压油就被喻为液压系统的“血液”[1]。液压油质量的优劣直接影响着液压系统的灵活性、准确性和可靠性,特别对于严寒地区以及特别严寒地区(-30 ℃以下),液压系统工程机械、矿山机械、车辆和船舶等在野外作业时,由于环境温度变化大,使用条件极其恶劣,因此在冬季液压系统要求使用黏温性能、低温启动性和低温泵送性很好的液压油。设备可以在较宽的温度范围内进行最佳状态的操作,从而保证润滑油具有足够的润滑性,尽可能避免干摩擦,减少磨损,确保液压系统长时间地正常工作。

因此,低温液压油除了具有抗磨液压油的性能之外,还需具有较低的倾点、较好的低温流动性、低温稳定性以及优异的黏温特性,同时需具有较好的剪切安定性。为了满足以上要求,本文以中海油气(泰州)石化有限公司石蜡基高压加氢润滑油基础油为原料,加入抗剪切性能好的黏度指数改进剂并加入相配伍的添加剂,研制出符合GB 11118.1—2011质量标准的低温液压油L-HV32,可满足严寒地区设备用油要求。

L-HV32低温液压油的研制指标

按照GB 11118.1—2011中[2]液压油产品L-HV系列的技术要求进行L-HV32低温液压油的研制,研制指标见表1。

根据表1研制指标,对L-HV32低温液压油提出了如下性能要求:

◇具有适宜的黏度和良好的黏温性能,同时与不同功能剂有良好的配伍性,以确保低温液压油润滑性,以防止液压元件出现边界润滑、甚至发生干摩擦,加剧磨损。

◇具有良好的空气释放性、泡沫性。空气污染是造成液压油失效的原因,对移动设备液压系统而言,由于油箱体积的缩小,对油品此项性能的要求更加苛刻。

◇具有较好的氧化安定性和热稳定性。油品在高温下运行,在钢、铜等金属的催化作用下,会发生氧化,生成油泥等沉积物,过度的氧化会造成油品黏度和酸值的增长,造成阀粘结、油泥堵塞和铜腐蚀等,损害液压系统,同时使油品的寿命大大缩短。

◇具有优良的剪切安定性。对于HV、HS等液压油产品,为了提高其黏度指数,通常加入聚甲基丙烯酸酯、聚异丁烯等高分子聚合物作为黏度指数改进剂,这些物质的分子链较长,油液流经阀的小孔及环状缝隙时受到很大的剪切作用,往往会使高分子断链、油液黏温特性下降[3]。

表1 L-HV32低温液压油的研制指标

基础油生产工艺及性质分析

本文以石蜡基馏分油为原料,考察不同原料经加氢工艺得到的加氢基础油组分性质。再通过组成优化试验,评选出适宜用于生产L-HV低温抗磨液压油的基础油组分和方案。

基础油生产工艺

基础油生产工艺过程见图1。

基础油主要性质

以馏分油原料经加氢组合工艺分别得到1号~4号基础油和5号~7号基础油,理化性质分别见表2和表3。

图1 石蜡基润滑油加氢工艺路线

表2 石蜡基加氢基础油性质分析Ⅰ

表3 石蜡基加氢基础油性质分析Ⅱ

从表2、表3分析数据可知,表2中的石蜡基加氢基础油的性质均符合指标要求,且优于表3中基础油性质,且表2中1号、2号基础油黏度适宜、闪点高、倾点低且蒸发损失低,基础油的低温流动性良好、安全性高并且不易蒸发,可选表2中1号、2号基础油用于调合L-HV 32低温液压油。

添加剂配方的评选

黏度指数改进剂的选择

黏度指数改进剂是低温液压油配方体系中的关键,它不仅影响目标产品的黏温特性、低温性能,还直接影响着目标产品的抗剪切性能。本文选择烯烃共聚物类黏度指数改进剂A、聚甲基丙烯酸酯类黏度指数改进剂B、聚异丁烯类黏度指数改进剂C进行黏度指数改进剂的评定,不同黏度指数改进剂的基础油方案及油品性质分别见表4~表6。

表4 L-HV32低温液压油基础油方案(A1~A6)及油品性质

表5 L-HV32低温液压油基础油方案(B1~B6)及油品性质

由表4~表6可以看出,

◇A4方案在黏度指数改进剂A加剂量为5%(质量分数)时,基础油的运动黏度及黏度指数均能达到指标要求,但是低温黏度对比指标明显不富余;

◇B3方案在黏度指数改进剂B加剂量为4.5%(质量分数)时,基础油的各项指标的典型数值均能符合并优于指标要求;

◇C4方案在黏度指数改进剂C加剂量为5%(质量分数)时的各项分析数值均能够达到指标要求。

由于黏度指数改进剂的分子链较长,油液流经阀的小孔及环状缝隙时受到很大的剪切作用,使得高分子断链,油液黏温特性下降[4],故本文针对以上方案A4、B3、C4,对不同黏度指数改进剂的剪切安定性进行了考察,结果见表7。

由表7可以看出,不同黏度指数改进剂的抗剪切能力由小到大的排序为A<C<B,其中在使用黏度指数改进剂方案A4时,基础油的剪切安定性不能满足指标要求;在使用黏度指数改进剂方案B3和C4时,基础油的剪切安定性能够达到指标要求。

表6 L-HV32低温液压油基础油方案(C1~C4)及油品质

表7 不同黏度指数改进剂剪切安定性的考察

复合配方的选择

HV低温液压油不仅要求具有常用液压油的抗磨性能,并且要求同时兼具卓越的低温性能。本文采用上述满足剪切安定性要求的方案,选择四大添加剂公司的复合添加剂进行复合配方的筛选,其相同配方的目标产品性能见表8。

由表8可以看出,黏度指数改进剂C的低温性能不如黏度指数改进剂B,并且黏度指数改进剂C与复合添加剂的配伍性不如黏度指数改进剂B。采用1号复合添加剂时,目标产品的酸值、氧化安定性、空气释放性、抗乳化性、旋转氧弹、水解安定性以及磨斑直径等性能都优于2号复合添加剂。

综上所述,确定L-HV32低温液压油的黏度指数改进剂优选B剂,复合添加剂优选1号。

结论

☆以石蜡基加氢基础油添加适宜的黏度指数改进剂和液压油复合剂,可以调制出满足GB 11118.1—2011标准的L-HV32低温液压油。

☆经过试验对比,得出黏度指数改进剂的剪切安定性由小到大依序为A<C<B。

☆经过添加剂复配试验,得出采用黏度指数改进剂B与1号复合添加剂的复配效果最好,目标产品满足并优于研制指标要求。

表8 低温液压油L-HV32与复合添加剂的配伍性

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