L-HV46低溫液壓油的研究

喬琦，于碩，劉杰，王海軍，劉燕，吉祥，劉瑩

(1.中海油氣(泰州)石化有限公司，江蘇 泰州 225300；2.中國(guó)石油大連潤(rùn)滑油研究開發(fā)中心，遼寧 大連 116021)

0 引言

液壓傳動(dòng)是機(jī)械設(shè)備中常見的一種傳動(dòng)裝置，在機(jī)床、冶金機(jī)械、船舶、農(nóng)業(yè)機(jī)械、建筑工程機(jī)械、礦山機(jī)械、石油化工及航空航天機(jī)械等領(lǐng)域都得到廣泛應(yīng)用。液壓油是液壓傳動(dòng)中最主要的傳遞能量的介質(zhì)，同時(shí)還具有潤(rùn)滑、冷卻、密封及防銹的功能[1]。由于運(yùn)用液壓傳動(dòng)的機(jī)械設(shè)備大多在野外工作，工作環(huán)境溫度變化大，所以要求液壓油必須具有適宜的黏度和良好的黏溫性能，才能為液壓設(shè)備提供足夠的油膜強(qiáng)度和潤(rùn)滑性，確保系統(tǒng)的平穩(wěn)工作。特別是在嚴(yán)寒地區(qū)以及特別嚴(yán)寒地區(qū)(-30 ℃以下)，為確保液壓泵的順利啟動(dòng)，要求液壓油必須具有卓越的低溫流動(dòng)性，從而保證液壓系統(tǒng)的正常潤(rùn)滑，保護(hù)設(shè)備不被磨損。

在L-HV46低溫液壓油研究過程中，黏度指數(shù)改進(jìn)劑是影響油品黏度、黏度指數(shù)、低溫流動(dòng)性(傾點(diǎn)、低溫運(yùn)動(dòng)黏度)和剪切安定性的關(guān)鍵因素。為開發(fā)出滿足質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和工況需求的低溫液壓油產(chǎn)品，本文以中海油氣(泰州)石化有限公司石蠟基高壓加氫潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油為原料，通過對(duì)不同類型黏度指數(shù)改進(jìn)劑和高性能抗磨液壓油復(fù)合添加劑配伍性的考察，調(diào)配出具有優(yōu)良低溫性能、黏溫性能(黏度指數(shù)VI>140)和剪切安定性的L-HV46低溫液壓油。

1 L-HV46低溫液壓油質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

按照國(guó)標(biāo)GB 11118.1-2011中[2]液壓油產(chǎn)品L-HV系列的技術(shù)要求進(jìn)行L-HV46低溫液壓油的研制，其質(zhì)量指標(biāo)列于表1。

表1 L-HV46低溫液壓油指標(biāo)要求

從表1可以看出，L-HV46低溫液壓油的技術(shù)難點(diǎn)是在滿足油品黏度和黏度指數(shù)的基礎(chǔ)上，保證較低的傾點(diǎn)和低溫黏度，同時(shí)不同功能劑的配伍性必須確保低溫液壓油良好的空氣釋放性、泡沫性以保證系統(tǒng)壓力維持正常，減少油品與空氣接觸的面積，降低油品的氧化；較好的抗乳化性以防止油品與水形成乳化液，破壞油原有的性質(zhì)，產(chǎn)生銹蝕、發(fā)生磨損；優(yōu)良的剪切安定性，避免液壓油經(jīng)過泵、閥節(jié)流口和縫隙時(shí)，經(jīng)過劇烈的剪切運(yùn)動(dòng)，油品中大分子聚合物如增黏劑的分子斷裂，變成小分子，使黏度下降[3]。

2 實(shí)驗(yàn)部分

2.1基礎(chǔ)油組分的確定

泰州石化擁有40萬t/a石蠟基潤(rùn)滑油高壓加氫裝置，以西江石蠟基減壓線產(chǎn)品為原料，采用“加氫裂化-異構(gòu)脫蠟-加氫補(bǔ)充精制”全氫組合工藝，生產(chǎn)出不同黏度級(jí)別的高品質(zhì)Ⅱ/Ⅲ類潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油，其主要性質(zhì)列于表2。

表2 石蠟基潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油性質(zhì)分析

根據(jù)L-HV46的黏度、黏度指數(shù)和傾點(diǎn)的性能要求，優(yōu)選黏度指數(shù)高、閃點(diǎn)高、傾點(diǎn)低的3#和4#基礎(chǔ)油作為本研究的基礎(chǔ)油組分。

2.2黏度指數(shù)改進(jìn)劑的選擇

根據(jù)L-HV46低溫液壓油黏度指數(shù)不低于140的要求，需要加入適量黏度指數(shù)改進(jìn)劑來提高基礎(chǔ)油的黏溫性能。選用聚甲基丙烯酸酯(PMA)類黏度指數(shù)改進(jìn)劑A和B及乙烯-丙烯共聚物(OPC)類黏度指數(shù)改進(jìn)劑C，考察三種黏度指數(shù)改進(jìn)劑在不同加入比例下對(duì)基礎(chǔ)油黏度和黏溫性能的影響，并篩選出合適的黏度指數(shù)改進(jìn)劑方案。

試驗(yàn)方案和結(jié)果列于表3～表8。

表3 L-HV46低溫液壓油基礎(chǔ)油調(diào)合方案

表3(續(xù))

表4 加入黏度指數(shù)改進(jìn)劑A后的L-HV46低溫液壓油的黏溫性能

表5 L-HV46低溫液壓油基礎(chǔ)油調(diào)合方案

表6 加入黏度指數(shù)改進(jìn)劑B的L-HV46低溫液壓油的黏溫性能

表7 L-HV46低溫液壓油基礎(chǔ)油調(diào)合方案

表8 加黏度指數(shù)改進(jìn)劑C的L-HV46低溫液壓油的黏溫性能

由表3、表4中可以看出，選用黏度指數(shù)改進(jìn)劑A時(shí)，隨著加入量的升高，基礎(chǔ)油運(yùn)動(dòng)黏度及黏度指數(shù)逐漸符合指標(biāo)要求。在黏度指數(shù)改進(jìn)劑A的加入量為2.6%時(shí)，3#方案在保證運(yùn)動(dòng)黏度和黏度指數(shù)符合L-HV46液壓油指標(biāo)要求的基礎(chǔ)上，黏度指數(shù)改進(jìn)劑的加入量最小，經(jīng)濟(jì)成本最低。

由表5、表6中可以看出，選用黏度指數(shù)改進(jìn)劑B，在保證運(yùn)動(dòng)黏度和黏度指數(shù)符合指標(biāo)要求的基礎(chǔ)上，加入量為1.5%的3#方案，黏度指數(shù)改進(jìn)劑的加入量最小。

由表7、表8中可以看出，選用黏度指數(shù)改進(jìn)劑C，加入量為14.9%時(shí)，基礎(chǔ)油的運(yùn)動(dòng)黏度和黏度指數(shù)符合指標(biāo)要求。由此可知，黏度指數(shù)改進(jìn)劑C在提高L-HV46低溫液壓油的黏度和黏度指數(shù)上效果不如黏度指數(shù)改進(jìn)劑A和B，并且黏度指數(shù)改進(jìn)劑C的加入量大，經(jīng)濟(jì)成本高，故本文選用黏度指數(shù)改進(jìn)劑A和B進(jìn)行以下的試驗(yàn)。

3 與復(fù)合劑配伍性的考察

實(shí)驗(yàn)室按照方案3#，分別采用黏度指數(shù)改進(jìn)劑A和B，同時(shí)加入相同比例的液壓油復(fù)合劑進(jìn)行L-HV46低溫液壓油試制，考察兩種配方下L-HV46產(chǎn)品的性能差異，試驗(yàn)結(jié)果列于表9。

表9 不同配方的L-HV46低溫液壓油的典型數(shù)據(jù)

如表9所示，加入一定量黏度指數(shù)改進(jìn)劑A和B后，L-HV46的黏度和黏度指數(shù)都能達(dá)到指標(biāo)要求，傾點(diǎn)、泡沫性和抗乳化性能相當(dāng)。但從油品的剪切安定性看，黏度指數(shù)改進(jìn)劑A與液壓油復(fù)合劑的配伍性優(yōu)于B，優(yōu)良的剪切安定性是反映液壓油產(chǎn)品長(zhǎng)壽命的關(guān)鍵性能，因此優(yōu)選A作為L(zhǎng)-HV46低溫液壓油的黏度指數(shù)，加入量為2.6%。

4 結(jié)論

(1)以泰州石化深度加氫石蠟基基礎(chǔ)油為原料，添加適宜的黏度指數(shù)改進(jìn)劑和液壓油復(fù)合劑，可以開發(fā)出滿足GB 11118.1-2011的L-HV46低溫液壓油。

(2)經(jīng)過試驗(yàn)對(duì)比，篩選出PMA類黏度指數(shù)改進(jìn)劑A和B，在加入量為2.6%時(shí)， L-HV46運(yùn)動(dòng)黏度和黏度指數(shù)符合GB 11118.1-2011質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求，并且該加入量為保證運(yùn)動(dòng)黏度和黏度指數(shù)改進(jìn)劑的基礎(chǔ)上的最小加入量，大大減少了經(jīng)濟(jì)成本。

(3)黏度指數(shù)改進(jìn)劑A與液壓油復(fù)合劑配伍時(shí)，油品的關(guān)鍵性能剪切安定性明顯優(yōu)于黏度指數(shù)改進(jìn)劑B，故確定采用黏度指數(shù)改進(jìn)劑A來進(jìn)行L-HV46低溫液壓油的研究與生產(chǎn)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 劉中國(guó)，李春誠(chéng)，苗新峰，等.HV低溫液壓油低溫性能研究[J].潤(rùn)滑油,2016,31(6):6-8.

[2] 中華人民共和國(guó)國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局GB 11118.1-2011液壓油(L-HL、L-HM、L-HV、L-HS、L-HG)[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2011.

[3] 王先會(huì).工業(yè)潤(rùn)滑油生產(chǎn)與應(yīng)用[M].北京：中國(guó)石化出版社，2011：125-126.