润滑油常识2011-8-6

润滑油的组成和应用理化指标简介 2011 08 06 润滑油的组成 润滑油的主要作用 降低摩擦表面的摩擦及磨损 润滑油的组成 1 基础油 约占百分之80 100 2 添加剂 约占百分之0 20 润滑油的分类 L类 润滑油调合工艺简介 基础油及添加剂罐区 控制中心 成品油罐 包装生产线 润滑油品 润滑油产品调合工艺流程示意图 润滑油基础油简介 1 原油蒸馏2 基础油的生产3 精制工艺 一 4 精制工艺 二5 基础油的化学组成6 基础油分类定义7 基础油性能比较8 基础油相对成本9 莱克油品选用的基础油 原油蒸馏单元 CDU 馏分沸程 1 原油蒸馏 常压渣油 含蜡馏分 减压蒸馏单元 含蜡的残油液 脱蜡油l 基础油 糠醛精制 脱蜡精制 补充精制 减二线 减三线 贮于槽中 皂蜡 A C 减压残渣油 每一馏分按手续被贮存于每一装置间的储罐 2 基础油生产工艺 物理分离工艺 从原油中脱除非理想组分蒸馏溶剂精制溶剂脱蜡化学改制工艺 将原油中非理想组分改变为理想组分加氢精制加氢补充精制加氢裂化催化脱蜡加氢异构化 3 精制工艺 工艺苛刻程度 通常这些工艺被结合应用 物理分离 化学改制 4 精制工艺 在原油中发现的最大最复杂的碳氢化合物每个分子中含有20 70个碳原子分子量为250 1000或更大可能有上百万种不同的分子排列烷烃 n CH2 CH3 CH n CH2 CH3 5 基础油化学组成 基础油化学结构示例 直链烷烃 支链烷烃 单环烷烃 多环烷烃 芳烃 我国润滑油基础油的分类及代号 新 W表示低凝特性S表示深度精制 7 基础油性能比较 从上表可看出 选用好的 类 类 类基础油对发动机工况要求的性能 挥发度 机油油耗低 氧化安定性 换油期延长 烟炱处理 清净分散性好 低温性能 低温启动性好 减少启动磨损 都比 类好 且类别越高性能越好 但对添加剂的溶解性较差 这可以通过配方的调整来解决 8 基础油相对成本 润滑油 注释 本文中所讨论的大部分原理都适用于其它润滑应用中 例如工业用油 齿轮油等 概要一 润滑油的作用二 润滑油成分与使用三 发动机润滑油的功能四 润滑油的特性 物理的 化学的 工作性能 分级 润滑油的作用 发动机 减小摩擦 抗磨损 冷却 防腐 密封 清洁 发动机油的功能 润滑油 摩擦 负载 移动面 静止面 接触面 在相对运动时不平滑表面间的接触会形成微型焊接与磨损 润滑油 减小摩擦 负载 移动面 静止面 润滑油膜 油膜厚度大于表面显微质地 润滑油成分 基础油1 基础油2 添加剂1 添加剂2 添加剂3 添加剂n 用于清洁油品保护表面保护等 成品润滑油 矿物油合成油 API 基础油分类 制造工艺 API 美国石油学会 第一类矿物基础油 它是一种有缺陷的处理工艺 因为会得到多种不同大小的分子 通过蒸馏法由原油获得采用传统技术精制 溶剂萃取 溶剂脱蜡 加氢精制法以减少硫含量结果可清除 沥青 轻石蜡 石蜡 其它不需要成分 第二类矿物基础油 略微氢化裂解的矿物油 溶剂萃取 溶剂脱蜡 更多的加氢精制以进一步减小硫含量 饱和一些芳香化合物和烯烃 第三类矿物基础油 重度加氢处理的矿物油 天然气体转化为液体将成为一个不断增长的原料来源饱和几乎所有的芳香族化合物和烯烃 第四类聚 烯烃 PAO SpectraSyn合成油分子链 矿物油分子链 第四类与第五类 合成基础油 第四类聚 烯烃 PAO 第五类不符合第一类至第四类定义的所有其它基础油也就是酯 聚亚烷基二醇 聚醚与烷基萘 合成基础油定义 部分其它的供应商 第三类基础油被认为是合成油 它们通过氢化裂解和异构化去蜡来制取 它们通常有着不低于120的粘度指数 不低于90 的饱和度以及不大于0 03 的含硫量 埃克森美孚 本定义中不包括第三类 合成基础油在化工厂通过化学反应来制取 专门设计 拥有优越于矿物基础油的物理特性与性能特性 因此 可以精确地安排合成基础油分子结构以便能够符合 常常能够超越 高性能设备的厂商标准 润滑油成分 润滑油中的基础油可以为 矿物油 合成油 半合成油或部分合成油 其它两种的组合 添加剂可分为三种主要类型 表面保护添加剂 性能添加剂 油品保护添加剂 添加剂 1 表面保护添加剂 抗磨损 极压剂 防腐蚀 锈蚀剂2 性能添加剂 降凝剂 油封膨胀剂 粘度改良剂3 油品保护添加剂 消泡剂 抗氧化剂 破乳化剂 分散剂 去垢剂 摩擦改良剂 作用如下 在金属表面形成保护层防止金属表面的磨蚀 改变低温流动性提供密封保护改变油粘度 温度间的联系 减小起泡趋势防止氧化油降解提高油 水分离能力确保油泥粒子分散控制表面沉积物的形成改变金属表面属性 润滑油特性 粘度 粘度指数 低温流动性 闪点 氧化稳定性 热稳定性 剪切稳定性 去垢性 分散性 碱性 抗磨损 防锈蚀 防腐蚀 灰分 什么是粘度 粘度 在某固定温度下阻止液体流动的内摩擦力的一种量度 液体 粘度与温度成函数关系 VC TA TC TB 温度 0 VB VA 运动粘度 Log 温度的提高使得液体的粘度下降 粘度单位 粘度类型运动 以斯 St 或厘斯 cSt 表示 1cSt 0 01St 1mm2 s 动力 以泊 P 或厘泊 cP 表示 1cP 0 01P 1mPas 动力粘度 密度 运动粘度其它粘度单位S S U 美制单位Redwood 英制单位SAE 发动机油粘度分级 粘度等级 正确的选择 防止金属磨损 减少油耗 减少由于液体摩擦引起的功率损耗 减少积碳 易于冷起动 在密封接头处减少漏油 粘度等级 错误选择的影响 粘度过低 1 增加磨损2 增加油耗3 增加漏油量4 增加噪音 粘度过高 1 冷起动困难2 增加温度3 减少输出功率4 增加磨损5 增加油耗 汽车发动机油粘度分级 发动机油的物理属性要求 SAEJ300表格 1cP 1mPA S1cSt 1mm2 sCCS 低温仿真驱动 粘度 20 40 100 粘度 SAE10W SAE40 SAE10W 40多级通用 图表显示了两种单级产品的粘度 温度特性多级通用在高温时有着SAE40的属性 而在低温时有着SAE10W的属性 温度 多级通用润滑油的灵活性 举例 工业用油的粘度分级 ISO粘度等级 AGMA 等级 中点cSt40 ISO粘度等级 AGMA 等级 粘度极限cSt 40 最小最大 中点cSt40 粘度极限cSt 40 最小最大 23571015223246 EP1 68 2 2 23 24 66 8101522324668 1 982 884 146 129 0013 519 828 841 461 2 2 423 525 067 4811 016 524 235 250 674 8 100 3 150 4 220 5 320 6 460 7 680 8 10001500 10015022032046068010001500 90 01351982884146129001350 11016524235250674811001650 ISO粘度等级 1cSt 1mm2 s 作为 例如 ISOVG200的一种特殊等级表示 粘度指数 VI 度量一种液体随着温度变化而发生的粘度变化倾向 运动粘度 Log 温度 更低的粘度指数 更高的粘度指数 粘度指数 VI 有着高粘度指数的润滑油可确保 这意味着 1 可防止磨损2 降低油耗3 在较低的温度下油品有着更好的流动性 在所有工作条件下均能形成足够的油膜 低温流动性 确保在低温下 油能立即流至发动机的工作部件处 最低泵送温度 油能够流过油泵的温度越低 发动机受到的保护就越好 倾点 某种油不能倾注的温度 冷起动温度 在此温度下 油的流动性足以使发动机在寒冷的冬天起动 闪点 定义 当油加热所产生的油蒸气与明火接触时发生闪火的最低温度 闪点测定的作用 1 与油品相关联的火灾与爆炸危险的重要指标 2 可以了解挥发特性 这是测量某种发动机油在高发动机温度下出现挥发倾向的一个量度 氧化稳定性 当氧气侵蚀石油液体时会出现氧化 热 光 金属催化剂以及存在水分 酸或是固体污染物均会加速该氧化过程 氧化会导致的后果 1 增加粘度2 形成积碳3 轴承腐蚀4 增加酸值 氧化稳定性 一种润滑油的耐氧化性依赖于 1 基础油的品质2 精心挑选添加剂例如 像受阻碍酚和芳族胺一类的抗氧化剂 氧化稳定性 发动机的工作条件要求提高氧化稳定性 1 更高的比输出功率2 更低容量的油池3 更长的换油间隔4 更高的工作温度 热稳定性 某种润滑油在高工作温度下的耐分解性 1 取决于所使用的基础油2 通常不会因添加剂而得到改善 剪切应力对粘度改良剂增稠能力的影响 低MW 高MW 剪切力 剪切应力对粘度改良剂增稠能力的影响 粘度改良剂的分子量为 1000至50 000机械作用力可将分子链切碎 例如 50 000 剪切 25 000 25 000 12 500 12 500 12 500 12 500 四个12 500不如一个50 000更有效 增稠能力降低液体粘度降低 去垢性 定义 某种润滑油所具有的一种能中和可引起在发动机零件上形成积碳的化学物质的属性 这些化学物质由于燃料在高温下燃烧或是由于燃烧高硫含量的燃料而形成的 去垢剂添加剂 1 能够中和在燃料燃烧过程中形成酸的金属性 碱性化合物 2 减少在活塞上形成的碳质残渣 油泥和漆膜 3 中和在燃烧过程中形成的酸性气体 有机酸和氧化硫 它们有可能会流入集油槽 典型的成份有 1 金属磺酸盐2 烷基化金属苯酚盐3 烷基化金属水杨酸盐 分散性 定义 润滑油能够让固体粒子在曲轴箱用油中保持胶状悬浮的能力 这些固体粒子是在低工作温度下通过冷凝水与部分燃烧的燃料相互作用而形成的 分散剂 聚异丁烯基琥珀酰亚胺 去垢性与分散性 清洁剂与分散剂添加剂能够减小和减缓发动机积碳的形成 碱性 定义 润滑油能够中和燃料燃烧和油氧化后酸性产物的能力 碱性 注释 大多数的清洁剂添加剂 以及为数不少的分散剂添加剂都有着显著的碱性特性 润滑油的碱性成份含量由TBN 总碱值 表示 油的储备碱度 TBN 在正常的发动机工作过程中会被消耗掉 这是由于来自燃料燃烧时的强酸化学侵蚀 抗