GB/T 12691—2021《空气压缩机油》标准解读

韩红苓 杨鹤 刘倩 王慧宇 赵杰

中石化石油化工科学研究院有限公司

空气压缩机是工业领域中的关键设备，是一种通过压缩空气来提高气体压力或输送气体的通用机械，主要应用在机械制造、石油化工、矿山冶金等领域。压缩机一般可分为容积式压缩机和动力式压缩机，本文主要解读润滑油参与空气压缩过程的容积式空气压缩机的用油标准，即往复式或滴油回转式压缩机和喷油回转式压缩机的用油要求，润滑油的主要作用是冷却压缩介质、密封运动间隙、润滑运动部件。

近年来，随着技术的进步，空气压缩机向高压、高速、安全可靠、小型化和长寿命方向发展。这对空气压缩机油的性能提出了更苛刻的要求，也促进了半合成型和全合成型空气压缩机油的推广应用，因此，世界范围内的全合成型及半合成型空气压缩机油需求量迅速增长。国内外空气压缩机油生产商大多数有矿物型、半合成型和全合成型产品。对于半合成型空气压缩机油，定义有两种：一种是“采用国际III 类基础油调制而成的润滑油，是在矿物油的基础上经过加氢裂变技术提纯后的产物”；另一种是“矿物基础油与全合成型空气压缩机油按照一定比例添加添加剂调配而成”。目前中国润滑油行业普遍认可第2 种定义。

GB/T 12691—1990《空气压缩机油》[1]（适用范围为矿物型空气压缩机油）和GB/T 5904—1986《轻负荷喷油回转式空气压缩机油》[2]（适用范围为矿物型空气压缩机油）自首次发布实施至今，所参照和引用的标准均发生了重大变化，市场产品类型也已在矿物油型空气压缩机油的基础上增加了半合成型和全合成型空气压缩机油，这两项标准已经落后于市场现状，亟需修订，因此，对GB/T 12691—1990 和GB/T 5904—1986 两项标准进行了整合修订。新修订的标准兼顾矿物油型、半合成型和全合成型空气压缩机油质量水平，规范了高端产品；围绕喷油回转式空气压缩机油的氧化安定性进行了深入探讨，参照ISO 标准和我国市场空气压缩机油产品现状确定了产品项目和项目指标。新修订的标准指标与ISO 标准相当，体现了空气压缩机油在技术和市场方面的发展方向，能够促进产品升级换代，增强市场竞争力。

国内外空气压缩机油标准情况

分类标准

目前，空气压缩机油国际最新分类标准是ISO 6743-3∶2003《润滑剂、工业用油和有关产品（L 类）的分类 第3 部分 D 组（压缩机）》，我国已修改采用该标准修订发布了GB/T 7631.9—2014《润滑剂、工业用油和有关产品（L 类）的分类第9 部分：D 组（压缩机）》[3]国家标准。

新版ISO 标准对于往复或滴油回转式空气压缩机油的典型应用仍然按照负荷等级划分，但是轻负荷、中负荷和重负荷3 个等级修改为普通负荷和苛刻负荷2 个等级。喷油回转式空气压缩机油与往复或滴油回转式空气压缩机油在压缩腔内 “一次通过”的润滑方式不同，需要进行分离、冷却和循环使用，所以新版ISO 标准对于喷油回转式空气压缩机油，是以润滑剂更换周期而不是负荷等级来划分典型应用（ISO 旧版标准按照负荷等级划分），见表1。

产品标准

我国的矿物油型空气压缩机油是从20 世纪60 年代开始研制和生产的。国家标准GB/T 5904—1986《轻负荷喷油回转式空气压缩机油》和GB/T 12691—1990《空气压缩机油》中空气压缩机油的种类和规格难以满足现有市场要求。

国外重要的空气压缩机油标准有ISO 6521-1∶2019《润滑剂、工业用油和有关产品（L 类） D 组（压缩机） 第1 部分：DAA 和DAB 润滑剂规格（往复式和滴油回转式空气压缩机油）》、ISO/TS 6521-2∶2021《润滑剂、工业用油和有关产品（L 类） D组（压缩机） 第2 部分：DAG、DAH和DAJ 润滑剂规格（喷油回转式空气压缩机油）》、德国工业标准DIN 51506∶2017《润滑剂—有或无添加剂的润滑油VB（VBL）和VDL 分类和要求》和美国汽车工程师学会标准SAE MS 1003∶2012《润滑剂、工业用油和有关产品 D 组压缩机油规格》。

新修订的标准根据GB/T 7631.9—2014《润滑剂、工业用油和有关产品（L 类）的分类 第9 部分：D 组（压缩机）》对空气压缩机油进行了分类。参考国际标准，结合我国空气压缩机油生产商的产品实际质量水平制定了标准各项指标要求。适用于往复或滴油回转压缩机的L-DAA 和L-DAB 的指标水平与ISO 6521-1∶2019 相当，适用于喷油回转式空气压缩机的L-DAG、L-DAH 和L-DAJ 的 指标水平与ISO/TS 6521-2∶2021 相当，与国外标准DIN 51506∶2017标准相比较，矿物油型空气压缩机油的指标水平也有提高。与SAE MS1003∶2012 标准相比较，产品按照ISO 最新分类标准进行分类，与国际标准的一致性较高。新修订的标准能够反映空气压缩机油在技术和市场方面的发展方向，能够达到国内外同类产品先进水平，国内外标准典型指标要求差异见表2 和表3。

表2 GB/T 12691—2021（往复或滴油回转压缩机油）与ISO 6521-1：2019的主要差异

表3 GB/T 12691—2021（喷油回转式空气压缩机油）与ISO/TS 6521-2：2021的主要差异

标准修订主要内容

产品品种

GB/T 12691—1990[1]和GB/T 5904—1986[2]标准的油品分类代号和质量指标基本上是参照ISO 旧版标准制定，只规定了矿物油型空气压缩机油的技术条件。随着空气压缩机结构的不断更新和润滑方式的相应改变，加剧了空气压缩机油使用的苛刻程度，半合成或全合成型空气压缩机油成为发展趋势。空气压缩机油分类和产品规格的最新国际标准在保留矿物油型空气压缩机油类型的基础上增加了半合成型和全合成型。目前使用最广泛的合成空气压缩机油主要有酯类油(双酯和多元醇酯)、聚-α-烯烃(PAO) 、醚类油（PAG）和硅油。Ⅴ类合成型基础油如酯类、醚类油产品本身容易吸水，且吸水后很难与水分层，因此本标准修订过程中对半合成型和全合成型空气压缩机油产品的抗乳化性和水分指标进行了特殊说明。新版标准按新版国标分类标准GB/T 7631.9—2014[3]对空气压缩机油进行分类，增加了L-DAH、L-DAJ品种及其技术要求和试验方法，L-DAA 和L-DAB 增加了220 黏度等级，L-DAG、L-DAH 和L-DAJ黏度等级主要包括VG 32、VG 46和VG 68。按基础油类型划分，产品包括矿物油型、半合成型和全合成型空气压缩机油。

黏度、黏度指数

运动黏度是衡量油品油膜强度、流动性的重要指标，空气压缩机设备的类型、应用的场合、工况、工作环境不同，对空气压缩机油黏度的要求也不同。为了保证空气压缩机的正常润滑，减少机械摩擦与磨损，应选择合适黏度的空气压缩机油。新版标准规定了40 ℃和100 ℃温度下的运动黏度，其中运动黏度（100 ℃）指标要求参照ISO 6521制定，指标为报告。根据实际使用情况，增加试验方法GB/T 30515《透明和不透明液体石油产品运动黏度测定法及动力黏度计算法》和NB/SH/T 0870《石油产品动力黏度和密度的测定及运动黏度的计算 斯塔宾格黏度计法》，有争议时，以GB/T 265 为仲裁方法。

黏度指数是用来表示石油产品黏度随温度变化的常用量值，根据实际需求和实测值确定黏度指数的合理限值。L-DAA 和L-DAB 的黏度指数参考ISO 6521-1[4]制定，指标为报告。L-DAG、L-DAH和L-DAJ 的黏度指数沿用GB/T 5904—1986《轻负荷喷油回转式空气压缩机油》[2]中的要求，指标值为不小于90。考虑到不同种类合成油的分子结构和性能差异较大，L-DAH 和L-DAJ 的黏度指数限值增加脚注，标明V 类合成油或含有V 类合成油的空气压缩机油，黏度指数可由供需双方协商确定。

倾点

倾点是反映油品低温流动性的重要指标，由于我国地域广泛且气温变化幅度较大，为保证在不同区域使用的油品的低温流动性，需要规定油品的倾点要求。L-DAA、L-DAB 和L-DAG 倾点沿用GB/T 12691—1990[1]和GB/T 5904—1986[2]中的指标值，能够满足市场使用需求。对于L-DAH 和L-DAJ，结合实测数据，要求L-DAH 黏度等级为32 和46 的产品倾点不低于-12 ℃，黏度等级为68 的产品倾点不低于-9 ℃，L-DAJ 黏度等级为32、46、68 的产品倾点分别不低于-18 ℃、-15 ℃、-12 ℃。

闪点

闪点（开口）是产品安全性的重要指标之一，一般而言，润滑油闪点应比正常工况条件下最高温度高30～40 ℃。L-DAA 220、L-DAB 220 开口闪点根据产品实测数据设定，指标值为不低于240 ℃。L-DAG、L-DAH、L-DAJ 系 列产品的开口闪点指标沿用GB/T 5904—1986《轻负荷喷油回转式空气压缩机油》[2]中的规定。

抗乳化性

抗乳化性指油水乳化液分离成油层和水层的能力，反映油品在有水存在时不被乳化的能力。空气压缩机气缸内不可避免地会出现冷凝水。往复式空气压缩机油要有良好的抗乳化性能，否则，乳化液会影响正常润滑和导致磨损加快。但润滑油的抗乳化性与清净分散性是相对立的，故此次修订，对于往复式空气压缩机油，增加了L-DAA 空气压缩机油的抗乳化性能指标，对抗乳化性进行脚注说明：不适用于添加清净分散剂的空气压缩机油。喷油回转式空气压缩机机内温度相对较低、会有冷凝水产生，如发生乳化现象，乳化液会影响润滑效果，产生锈蚀等问题。喷油回转空气压缩机油一般不添加清净分散剂，故此次修订，设定了喷油回转式空气压缩机油的抗乳化性指标，无脚注说明。

抗乳化性能受基础油类型、添加剂类型和添加剂加剂量影响较大，实际不同类型的合成型空气压缩机油的抗乳化性能差异较大，例如酯型空气压缩机油，由于其结构中含有酯基或羧基等极性基团，其抗乳化性可能比矿物油型空气压缩机油差。因此，新版标准添加了表脚注“对于V 类合成油或含有V 类合成油的空气压缩机油，抗乳化性指标可由供需双方协商确定”对此进行说明。

由于测定抗乳化性的方法标准GB/T 7305 修订后，对“没有出现完全分离，但乳化层在20 min 后减少到3 mL 或更少”的试验结果状态的表述由“40-37-3”修改为“41-37-2”，为避免歧义，本次标准修订，根据产品规格标准ISO 6521-1∶2019[4]中的表述形式，抗乳化性指标描述由“抗乳化性（40-37-3）min”修改为“抗乳化性，乳化层达到3 mL 的时间，min”。新版标准中空气压缩机油的抗乳化性根据实测数据制定，矿物油型空气压缩机油在54 ℃和82 ℃温度条件下的抗乳化性指标值均为不大于30 min。由于酯型或醚酯型空气压缩机油通常具有较高的极性，与水形成乳化液后很难分离，半合成和全合成型空气压缩机油的抗乳化性指标值建议为不大于30 min，具体指标可由供需双方协商确定。

硫酸盐灰分

硫酸盐灰分是指在规定条件下油品被碳化后的残留物经硫酸处理转化为硫酸盐后的灼烧残留物。深度精制的矿物油型空气压缩机油和合成型空气压缩机油的硫酸盐灰分含量几乎接近于零。在空气压缩机油中加入金属盐类的添加剂（如清净分散剂）后，硫酸盐灰分含量就会增大，从而增大机械磨损，促使积炭和沉淀物加快生成。由于添加剂种类复杂，国外标准中对于未加添加剂和加添加剂的润滑油灰分指标设定值差别较大，或是指标由供应商提供，或设定为报告，因此，本次标准修订，往复或滴油回转式空气压缩机油L-DAB 的硫酸盐灰分指标设定为报告[ L-DAA 一般是无灰的或者含有灰分为痕迹（＜0.01%），所以未设定硫酸盐灰分含量指标]。喷油回转式空气压缩机油（L-DAG、L-DAH和L-DAJ）一般不添加金属盐类的添加剂（如清净分散剂，因为易与冷凝水混合形成乳化液，对大多数的喷油回转式空气压缩机是不适用的），所以对于喷油回转式空气压缩机油也没有设定硫酸盐灰分指标。

泡沫性

泡沫性（泡沫倾向/泡沫稳定性）指油品生成泡沫的倾向以及生成泡沫的稳定性能，反映了油品在有空气进入的情况下消泡能力的好坏，泡沫过多或不易消除会影响油品的润滑效果。喷油回转式空气压缩机油在使用中常会产生泡沫，泡沫进入油气分离器内，不仅使油气分离负担加重，还使分离元件因过饱和导致阻力增加，使排出气体中含油量剧增；同时，空气压缩机因气体流通阻力增加而带来过载。此外，含有大量泡沫的空气压缩机油会使实际润滑油的喷量减少，引起空气压缩机过热和增加磨损。本次标准修订，根据实测数据，对喷油回转式空气压缩机油设定了泡沫性能指标，并且根据空气压缩机的实际工况，对24 ℃、93.5 ℃、后24 ℃试验条件下的泡沫性均提出了指标要求，指标值分别为不大于50/0、30/0、50/0。

氧化老化特性

往复式空气压缩机油在压缩腔中与热的压缩空气接触并散布成雾状，在金属表面形成润滑剂膜，由于高温、高氧分压作用和金属的催化作用，易使润滑剂氧化、聚合和增加有腐蚀作用的酸性化合物以及胶质、沥青质的含量。机械杂质的污染和冷凝水乳化，对这种化学变化起催化作用，加速润滑剂“氧化老化”，导致机械磨损和腐蚀，排气阀表面生成积炭等沉淀物。往复式空气压缩机运转的主要危险在于积炭的形成。

GB/T 12691—1990[1]参照DIN 51506 标准，对往复式矿物油型空气压缩机油的氧化老化性能控制项目为“老化特性”（包括一定温度和空气存在下，有和无催化剂条件下，油的蒸发损失和残炭增值）和“减压蒸出80%后残留物性质”（包括残留物残炭和新旧油40 ℃运动黏度之比）。这两个项目能够反映出矿物油的氧化老化特性和与积炭形成的关系，已被大多数空气压缩机制造厂商接受。GB 12691—1990[1]中所采用的方法标准SH/T 0192 已废止，本次标准修订相应的方法标准采用采标一致、技术内容相同的GB/T 12709。根据实地走访和电话调研生产企业和用户的结果，氧化老化性能控制项目的指标难以满足许多中、高压空气压缩机的实际操作要求。本次修订，根据空气压缩机实际操作需要，制定了不同黏度牌号的L-DAA 和L-DAB 往复式空气压缩机油的氧化老化性能指标。

喷油回转式空气压缩机中，润滑油处在与压缩气体充分混合，然后又进行油气分离的反复循环之中，同时又时时受到高温（但温度较之往复式空气压缩机要低）、高氧分压影响和冷凝水、金属磨屑、进气中粉尘和灰砂的污染和氧化催化，氧化老化不断加深，黏度逐渐增大。根据实地走访和电话调研生产企业和用户的结果，因润滑剂氧化老化变质生成的沉淀物对油气分离元件的局部或全部阻塞，是导致喷油回转式空气压缩机性能恶化的主要原因。喷油回转式空气压缩机润滑剂抗老化应侧重阻止黏度过快增长。喷油回转式矿物油型空气压缩机油（L-DAG、L-DAH 和L-DAJ） 的黏度牌号以VG 68 以下为主（主要集中在VG 32 和VG 46）。

对于喷油回转式矿物油型空气压缩机油的抗氧化性能，有研究表明[5]，用氧化寿命试验评定油品使用性能比用固定时间试验更合适。固定时间的氧化安定性试验只适用于淘汰质量很差的油品，而不能预测油品在使用中的氧化寿命，而氧化寿命则是空气压缩机润滑油的关键性能。

国内外[5,6]依据润滑油使用特点与设备工作条件设计了不同的油品热氧化安定性试验，建立了20 多项相关标准。根据使用仪器的不同，将它们分为氧化管试验法、旋转氧弹试验法、仪器分析试验法和设备模拟试验法等四类。国际上关于喷油回转式空气压缩机油的氧化安定性试验方法尚未达成统一，ISO/TS 6521-2：2021[7]中给出了可以参照的方法，采用ASTM D2272《汽轮机油氧化安定性试验法 旋转氧弹法》和ISO 4263-3《石油及有关产品 用TOST 试验测定抗氧化油和液体的老化性能 第3 部分：合成液压液的无水规程》对喷油回转式空气压缩机油的氧化安定性进行评判。

标准修订过程中，广泛征求了空气压缩机油生产厂商和用户的意见，认为旋转氧弹法是目前评价空气压缩机油氧化安定性较为快速有效的方法之一，但目前油样的旋转氧弹值与减少油泥和漆膜生成能力之间相关性还需要进一步验证，对于Ⅰ类、Ⅱ类、Ⅲ类和合成烃类基础油制备的油品一致性较高，同时也存在一些油样具有很高的旋转氧弹值，高温生成物含量却比低旋转氧弹值的油样还要高的问题。需要指出的是，旋转氧弹方法在适用范围中明确规定试验过程中需要加水，且只适用于评定具有相同组成（基础油和添加剂）的油品的氧化安定性。但考虑到不同润滑油生产商的空气压缩机油在配方上存在较大差异，且合成空气压缩机油中的酯类油和聚醚油对于加水条件的旋转氧弹试验的适用性存疑，因此不同润滑油生产商的不同类型的空气压缩机油的旋转氧弹试验结果存在较大差异，这种差异与不同油品在空气压缩机实际使用过程中的真实使用寿命差异不具有相关性。因此，本次修订参照ISO/TS 6521-2：2021[7]，采用TOST 试验和旋转氧弹法结合的方式测试回转式空气压缩机油的氧化安定性。国内相应的试验方法为NB/SH/T 0193—2022《润滑油氧化安定性的测定 旋转氧弹法》和GB/T 12581—2006《加抑制剂矿物油氧化特性测定法》。新版标准旋转氧弹指标参考ISO/TS 6521-2：2021[7]定为报告。L-DAH和L-DAJ 氧化安定性项目缺乏国内市场数据，直接参照ISO 指标可能不符合我国市场情况，因此，L-DAG氧化安定性指标沿用GB/T 5904—1986[2]中的规定，为不小于1 000 h，L-DAH 和L-DAJ 的氧化安定性指标定为报告，可由供应双方协商确定。

有文献表明[5]评价方法不同，油品的氧化安定性表现具有一定的差异性。根据设备及油品性能特点使用合适的试验方法，才能更准确地测定油品热氧化安定性，表征油品使用寿命。合成型空气压缩机油种类繁多，部分特殊的合成油可辅助采用空气压缩机油生产厂商和用户根据空压机的特点和使用工况等，自行制定的油品验证方案。

酸值

根据酸值的大小，可判断油品中所含酸性物质的量，油品中酸性物质的数量随原料与油品精制程度而变化，根据油品在使用中酸值的变化，可以大概判断油品对金属的腐蚀程度。

本次修订，根据所采用方法标准GB/T 4945 修订情况，将“中和值”指标修改为”酸值”，根据目前空气压缩机油基础油质量发展水平和产品质量控制实际需求，本次标准修订不再设定未加剂酸值指标，仅设定加剂后酸值指标；试验方法包括GB/T 4945 和GB/T 7304；参考ISO 6521-1：2019[4]和ISO/ TS 6521-2：2021[7]标准，结合产品实测数据，设定往复或滴油回转式空气压缩机油和喷油回转式空气压缩机油的酸值指标为报告。

水分

ISO 6521-1：2019[4]和ISO/TS 6521-2：2021[7]标准规定各品种空气压缩机油的水分指标为不大于0.02%（质量分数）。新版标准规定水分指标为痕迹，试验方法为GB/T 260《石油产品水含量的测定蒸馏法》，试验方法也可采用GB/T 11133，当采用GB/T 11133 方法测定时，指标应不大于0.03%，有争议时，以GB/T 260 为仲裁方法。水分受基础油类型影响较大，例如PAG 等亲水型基础油产品在生产和运输过程中容易吸水，导致水分超过痕迹，但实践证明并不影响产品使用，因此，新版标准添加了表脚注“对于V 类合成油或含有V 类合成油的空气压缩机油，水分指标可由供需双方协商确定”对此进行说明。

结束语

为了使空气压缩机油标准更好地为生产和用户提供指导，参照ISO 6521-1 和ISO/TS 6521-2 技术规格，并结合我国实际生产和使用情况，对GB/T 12691—1990[1]和GB/T 5904—1986[2]两项标准进行了整合修订。新修订的标准是在参考国际先进标准的基础上，结合我国空气压缩机油产品的实际质量水平而制定的，增加了应用于各类往复式和回转式空气压缩机的半合成和全合成型空气压缩机油的各项性能指标要求。新修订的标准体现了空气压缩机油在技术和市场方面的发展方向，能够促进产品升级换代，增强市场竞争力。