第10次课

null第六章 润滑油的使用要求与质量标准第六章 润滑油的使用要求与质量标准润滑油的使用要求与质量标准 润滑油是成品油库和炼油厂油品车间所储存管理的一大类油品，它的品种繁多、牌号各异、质量要求严格、价格较高。为了科学地搞好润滑油的储运管理，必须对润滑油的作用、使用要求、质量标准和影响因素等全面认识。润滑油的使用要求与质量标准第一节 摩擦与润滑第一节 摩擦与润滑第一节 摩擦与润滑 1.1 润滑机理 润滑油吸附在机件表面上，形成一层有一定厚度的油膜，油膜是由多层油分子相互吸引所构成的。如果油膜能完全把摩擦表面隔开，以液体摩擦代替干摩擦，从而减小接触面之间的摩擦和磨损。 粘度是选择润滑油的首要因素，一般低速高负荷的机械选用高粘度润滑油，高速低负荷的机械选用低粘度润滑油。第一节 摩擦与润滑第一节 摩擦与润滑1.2 润滑及润滑剂分类 润滑剂特点是都能在机件表面上形成一层牢固的润滑剂膜，而本身分子间内摩擦系数很小。 第一节 摩擦与润滑第一节 摩擦与润滑1.3 润滑油的作用 主要作用： 减少摩擦、磨损、防止烧结 其它作用： 冷却、清洗摩擦面，缓和冲击，抗腐、防锈、密封等。 第一节 摩擦与润滑第一节 摩擦与润滑1.4 润滑油分类第二节 发动机润滑油第二节 发动机润滑油第二节 发动机润滑油 发动机：汽油机、柴油机、喷气发动机等。 发动机使用的的润滑油分别称为汽油机润滑油、柴油机润滑油、喷气机润滑油和航空润滑油。 第二节 发动机润滑油第二节 发动机润滑油汽油机润滑方式：压力润滑和喷溅润滑。 压力润滑，指润滑油泵把经过粗过滤器除去机械杂质和金属碎屑等的润滑油，经油导管进入曲轴润滑孔道，润滑轴承与曲轴间隙等部位，然后回到曲轴箱，循环运行。 喷溅润滑，指的是当发动机运行时，靠曲轴转动使曲轴箱中的润滑油飞溅起来，形成细摘飞沫，沿曲轴、连杆沟槽进入气缸内壁，起到润滑作用。null喷溅润滑第二节 发动机润滑油第二节 发动机润滑油发动机润滑油必须具备下列基本性能： 具有良好的润滑性能，粘度适当，粘温性质好。 良好的抗氧化安定性，使用寿命长； 良好的清净分散性能（润滑油使生成的沉淀悬浮而不下沉的性能）； 腐蚀性小，具有中和酸性物质的能力； 具有良好的低温性能和抗泡沫性能。第二节 发动机润滑油第二节 发动机润滑油2.1 发动机润滑油的润滑性能——由粘度和粘温性质来评定 2.1.1粘度和粘温性能 粘度和粘温性能是润滑油最重要的使用性能。润滑油的粘度直接影响发动机的起动性能、磨损程度、功率损失、燃料和润滑油的损耗等。 粘度越大，摩擦力增大，流动性变差，清洗和冷却作用减弱。粘度大的润滑油，其密封性能好。 粘度过小的润滑油，不能形成足够厚度的润滑油膜而增加磨损，甚至因保持不了油漠而发生烧结，损坏机械。第二节 发动机润滑油第二节 发动机润滑油发动机润滑油首先要求100℃的运动粘度，并且以该粘度mm2/S数的平均值作为发动机润滑油的牌号。如： QB汽油机润滑油：6#、10#、15# CA柴油机润滑油：8#、11#、14#、18# 数值表示100℃的粘度值。 由于发动机润滑油工作温度的变化很大，要求在不同温度下均具有较适宜的粘度，即要求润滑油具有良好的粘温性质。 采用粘度指数作为指标。粘度指数越高则粘温性质越好。国产汽油机油的粘度指数都要求高于90。第二节 发动机润滑油第二节 发动机润滑油2.1.2 润滑油的化学组成对其粘度和粘温性质的影响 润滑油的粘度和粘温性质与它的化学组成以及馏分组成有密切关系。粘温性质：烷烃>>多环芳香烃、胶质、沥青质。 对润滑油粘度和粘温性质起主要作用的是环烷烃 环状烃分子中环数↑，粘度↑，粘温性能↓； 环上烷基侧链的数目和长度的↑，粘度↑，粘温性↑，侧链长度对粘温性质影响更大。 从粘度和粘温性质来说，少环（最好是单环）长侧链的烃类是润滑油的理想组分。第二节 发动机润滑油第二节 发动机润滑油2.1.3 压力对粘度的影响 润滑油的粘度随压力的增高而逐渐增大。在压力低于4MPa的情况下，可以不考虑压力的影响。在发动机的润滑系统中，有的部位负荷很大，必须考虑压力对粘度的影响。 粘度随压力的变化速率与润滑油的化学组成有关。由环烷基和中间基原油生产的润滑油，其粘度随压力变化的速率大于从石蜡基原油制取的润滑油。第二节 发动机润滑油第二节 发动机润滑油从图中可以看到，一定温度下，润滑油粘度随压力升高而增大；粘度随压力增长的变化速率因温度升高而减小，40℃时粘度受压力的影响远比20℃时小得多 该图表明，粘度高的润滑油，其粘度随压力而变化的速率大于粘度小的润滑油；在高压条件下，润滑油的粘温系数比常压下的大。 第二节 发动机润滑油第二节 发动机润滑油2.2 发动机润滑油的抗氧化安定性 润滑油的抗氧化安定性是反映润滑油耐用性能的指标。发动机润滑油的使用寿命（即换油期），很大程度决定于它的抗氧化安定性。 抗氧化安定性： 在规定条件（非强化条件：160℃、200±10mL/minO2，氧化时间为6小时；强化条件：165℃、200±10mL/minO2，氧化时间为12小时）下，把试油氧化，对氧化前后试样中金属片重量变化、试油50℃运动粘度变化、氧化后正戊烷不溶物质及试样蒸汽的酸碱性进行评分，以总分表示氧化安定性。总分越低，氧化安定性越好。国产QB汽油机油要求氧化安定性总分小于55。 诱导期：从开始同氧接触到开始明显氧化的这段时间。第二节 发动机润滑油第二节 发动机润滑油润滑油的氧化速度、氧化深变和氧化产物同润滑油的化学组成、使用温度、与氧接触情况和金属做为作用有密切关系。 2.2.1 化学组成的影响 润滑油由不同烃类组成，氧化反应历程各不相同，大致可分为两大类。 一类是烷烃、环烷烃和带五个碳原子以上烷基侧链的芳香烃，氧化反应历程大致为：烃类→烃基过氧化物→羧酸→羟基酸→半交酯→胶状物质（沥青质）。 第二类包括无侧链或短侧链芳香烃，氧化历程为：烃类→烃基过氧化物→酚类→胶质→沥青质→油胶质。第二节 发动机润滑油第二节 发动机润滑油氧化的危害：影响传热，增大磨损，严重时会堵塞油路，粘住甚至卡死活塞环；随着润滑油使用时间延长，氧化产物数量增加，润滑油的酸值和粘度增大，颜色变深变黑，出现沉淀物，最后使润滑油变质报废，缩短了润滑油使用限期，增大了耗油量。 组成润滑油的单体烃，高温氧化性能，芳香烃<环烷烃<烷烃。 当烃类混合物氧化时，由于不同烃类之间相互影响，其氧化结果与单体烃氧化有显著差别。少环长侧链芳香烃是润滑油中最有价值的组分。 胶质是各种烃类的天然抗氧化剂，但胶质过多，使润滑油氧化后缩合产物的数量增加，促使润滑油变质。第二节 发动机润滑油第二节 发动机润滑油2.2.2 温度和金属的影响 随着温度升高，润滑油氧化反应越剧烈。当温度在125～200℃时，氧化反应剧烈进行，导致生成大量有机酸、沉淀和漆膜等。油温高于200℃以后，氧化反应更为剧烈，部分润滑油甚至焦化，生成积炭，卡死活塞环。 金属对润滑油氧化有催化作用，其中以铜、铅、锰、铁及其氧化物的催化作用最强。金属还能与氧化生成的有机酸反应生成有机酸盐，有机酸盐也能加速润滑油的自动氧化反应。第二节 发动机润滑油第二节 发动机润滑油2.2.3 润滑油工作状态的影响 根据润滑油的使用状态，可分为薄层氧化和厚层氧化两类。 薄层氧化：内燃机的活塞与气缸壁之间的润滑油，其厚度小于200μm，与氧充分接触，温度高于200℃，金属催化作用较强。无法防止氧化。 厚层氧化：润滑油在油层较厚，油量较大的情况下与空气接触，一般温度低于100℃，金属催化作用也不强。可加入抗氧化添加剂。 发动机零件上是否容易生成漆膜，受润滑油清净性的影响。 清净性是润滑油抑制漆膜和沉淀生成的能力。清净性良好的润滑油能使氧化产物悬浮在油中，而不沉淀在机件表面上，从而防止氧化产物进一步氧化生成漆膜。第二节 发动机润滑油第二节 发动机润滑油2.3 发动机润滑油的腐蚀性能 润滑油的腐蚀度反映了附在金属表面上的热润滑油膜与空气中氧定期接触时所引起金属腐蚀的程度。 测定方法:品开维奇腐蚀。 发动机润滑油中存在少量的环烷酸及很少量的脂肪酸引起腐蚀。润滑油在使用过程中，由于受热、氧的作用，在金属催化作用下，自身氧化生成酸性物质，其腐蚀性逐渐增大。溶于水的低分子酸能和电化顺序在氢以前的任何金属直接作用，引起腐蚀。溶于油的高分子酸只有和氧化剂共存的情况下，才会引起腐蚀 。第二节 发动机润滑油第二节 发动机润滑油水促使有机酸和无机酸腐蚀设备。当油中有水存在时，空气中氧先把金属氧化成氢氧化物后，再溶解在高分子酸中，这就是发动机润滑油发生腐蚀的主要原因；燃料中的硫化物燃烧后生成的SO2和SO3、燃料中的添加剂燃烧后生成的HCl和HBr等，在有水存在的情况下，具有很强的腐蚀性。 要求润滑油最多只能含痕迹量的水分，并要求润滑油具有中和酸性产物和保护金属不被腐蚀的能力。第二节 发动机润滑油第二节 发动机润滑油2.4 发动机润滑油的低温性能 润滑油的低温流动性，对低温下工作的发动机具有重要意义。 润滑油的低温性能，我国八十年代以前都以凝点来量度，但凝点并不是润滑油能够正常泵送的最低温度，因为失去流动性的油品并未达到凝点，现已被倾点所代替。 倾点是规定条件下冷却时，油品能够继续流动的最低温度。倾点已作为国际标准（ISO），我国在1984年以后修订的QB汽油机润滑油和CA柴油机油，都已采用倾点作为低温性能的标准。第二节 发动机润滑油第二节 发动机润滑油提高低温性能的方法 采用深度脱蜡可以得到低温性能很好的润滑油，但润滑油脱蜡是一个复杂而昂贵的过程。 现普遍采用适度脱蜡，然后根据需要加入降凝剂，得到所需低温性能的润滑油，这是最经济合理的方法。常用的降凝剂有烷基萘等，用量一般为0.5～0.8%，可降低凝点10～20℃不等。加有降凝剂的润滑油，可以阻止蜡形成大结晶，但不能防止蜡析出。第二节 发动机润滑油第二节 发动机润滑油2.5 通用润滑油和长寿润滑油 不同的发动机→采用不同的润滑油→品种繁多→生产、储运、管理和使用不便。在此背景下，通用润滑油应运而生。 粘度添加剂出现后，用轻质基础油加入粘度添加剂，制成四季通用的车用机油，解决部分通用性问题。 无灰清净分散剂与金属清净分散剂复合使用，不仅改善了润滑油的高温清净分散性能，而且低温清净分散性也很好，这样的润滑油可以同时满足柴油机和汽油机的需要。第二节 发动机润滑油第二节 发动机润滑油2.5.1 通用润滑油（稠化机油） 通用润滑油以粘度较小的润滑油为基础油，用粘度添加剂稠化，再加入金属清净分散剂和无灰清净分散剂以及抗氧、抗腐蚀、防锈等添加剂而制成。 通用润滑油的成本高，但它使用寿命长，不必随季节和发动机类型而换油，使用不仅方便，经济上也合理，国外已得到广泛应用。我国生产的8号低凝汽油机润滑油就属于稠化机油，可以用于低温地区。第二节 发动机润滑油第二节 发动机润滑油2.5.2 长寿润滑油（超级润滑油） 长寿油的使用周期长，可以大大节省润滑油，更好地发挥发动机的潜力。 制备长寿油要具备以下条件： ①要求基础油的粘度比现用稠化汽油机油的粘度高； ②基础油具有良好的粘温性质，加入优质的粘度添加剂，该添加剂应该有很好的安定性； ③具有良好的抗氧、抗腐蚀、抗磨和防锈性能； ④最重要的是加入改善高温清净分散性能的金属清净分散剂和改善低温清净分散性能的无灾清净分散剂。 ⑤为了中和使用过程中氧化生成的酸性物质，长寿油还应具有一定的潜在碱性储备。第二节 发动机润滑油第二节 发动机润滑油2.6 发动机润滑油的分级 50年代以前，以温度分级 50年代以来，生产了稠化内燃机油，同时具有两个粘度级别，又称为多级内燃机油。 现在，由于发动机热负荷和机械负荷的不断提高，发动机润滑油的工作条件日益苛刻，出现了按工作条件或使用性能分级的方法。第二节 发动机润滑油第二节 发动机润滑油2.6.1 按粘度分级 按100℃运动粘度划分牌号，牌号数值表示该油100℃运动粘度大致的mm2／s数值。 QB汽油机润滑油分为6、10、15三个牌号； CA柴油机油分为8、11、14、18等四个牌号。 稠化机油用100℃运动粘度和低温符号D表示，D的下标数字表示低温粘度范围。 国外通用的SAE（美国汽车师学会）粘度分类法。第二节 发动机润滑油第二节 发动机润滑油2.6.2 按使用性能分级 根据发动机润滑油在单缸和多缸发动机上运转一定时间后，发动机某些零件的磨损、腐蚀程度和所生成沉淀物情况来确定油的质量等级。 现通行的API分级法是美国汽车工程师学会、美国材料试验学会（ASTM）和美国石油学会（API）于1971年提出。该方法把发动机润滑油分为S系列（汽油机油）和C系列（柴油机油），每个系列又分为若干级。第二节 发动机润滑油第二节 发动机润滑油2.7 国产发动机润滑油的质量标准 内燃机的牌号由字母及数字组成，“S”代表汽油机油，“C”代表柴油机油。 汽油机润滑油 柴油机油 通用内燃机油第三节 机械油第三节 机械油第三节 机械油 机械油是一种不含任何添加剂的矿场润滑油。安定性差，国外已经淘汰，我国逐渐被HL液压油取代。工作温度一般为50～60℃左右。 机械油是通用润滑油，广泛用于金属加工、冶金、纺织、造纸、印刷等部门无特殊要求的锭子、轴承、齿轮和其它低负荷机械零件的润滑，是润滑油中的大宗商品。第三节 机械油第三节 机械油3.1 质量要求 1）适当的粘度和良好的润滑性能； 2）一定安定性，使用中不出现胶状沉淀物和酸性物； 3）不腐蚀金属，油一定的保护作用。 3.2 规格 按40℃运动粘度划分等级，分为N5、 N7、 N10、 N15、 N22、 N32、 N46、 N68、N100、N150等10个等级。应用较广泛的有N32、 N46、N68三个牌号。 按50℃运动粘度的mm2／s数分等级，分为5、7、10、20、30、40、50、70、90等9个牌号。其中5号和7号机械油称为高速机械油。适用于中小型电机和机床、农业机械、机床的一般液压系统 普通车床、铣床、锯床等、农业机械、中型电机、鼓风机、离心泵 重型机床、龙门钻床等、大型水泵、打井机械、负荷较重的农用机械 第四节 电气用油第四节 电气用油第四节 电气用油 电气用油在电工设备中作为绝缘介质和导热介质，起绝缘和散热的作用，它并不属于润滑油范畴。 电气用油主要用于变压器、油开关、高压电容器、油填充电力电缆和高电压引线接头等电工设备中。 国产电气用油主要有变压器油、电容器油和电缆油、油开关专用的断路器油四种。 电气用油主要使用要求是良好的电气性能和抗氧化安定性。第四节 电气用油第四节 电气用油4.1 变压器油 4.1.1 规格 按凝点不同分为10、25、45三个牌号，其代号分别为DB-10、DB-25和DB-45。注：牌号值是指变压器油的最大凝点值，为负数。如10#变压器油的凝点不高于-10℃。 4.1.2 用途 变压器油主要装在变压器、电容器、变阻器和断路器里，作为绝缘介质和导出热量（冷却）之用，也可以用于断路器作为绝缘和灭弧介质。第四节 电气用油第四节 电气用油4.1.3 质量要求 具有良好的电气绝缘性能，绝缘强度高，介电损失角小。 介电损失角：电场作用下，单位时间内电介质所消耗的能量称为介电损耗，电流向量与电压向量之间夹角的余角称为介质损耗角δ。介质损耗角δ的正切称为介电损耗角正切。要求介质损失角正切（90℃时不大于0.005）和击穿电压（不小于35kV）两项指标。 粘度小，散热快，冷却性能好。 抗氧化安定性好，使用寿命长 凝点低，有较好的低温流动性：-10℃、-25℃、-45℃。 闪点高，蒸发性小。保证在运行温度（<90℃）下能安全工作；闭口杯闪点不低于135℃～145℃。第四节 电气用油第四节 电气用油4.2 电容器油 4.2.1 规格 根据使用场合不同，分为1号、2号两个牌号。1号是电力电容器油，2号是电讯电容器油。 4.2.2 用途 1#––––适用于提高变电系统功率因素的高低压移相电容器和中频电热器、串联电容器、直流脉冲电等； 2#––––适用于电信工业的纸制电容器。第四节 电气用油第四节 电气用油4.2.3 质量要求 要求具有良好的电气性能； 具有较高的绝缘强度和较小的介质损失角正切； 在电场作用下电容率高而稳定； 具有大的容积电阻系数，酸度小，以免浸蚀绝缘层时影响绝缘效果。第四节 电气用油第四节 电气用油4.3 电缆油 4.3.1 用途 发电厂、变电站、工矿企业的动力、引线和城市输配电线。用于浸渍电缆绝缘物，或注入电缆空隙中充作绝缘介质。 4.3.2 要求 具有极好的电气绝缘性能，可耐压330kV以上； 散热快，粘度小，冷却性能好； 抗氧化性好； 凝点低，有较好的低温流动性。 4.3.3 规格 国产电缆油只有一种高压充油电缆油规格，代号为DL-330。适用于110kV、220kV和330kV充油电缆作绝缘油。 第五节 专用润滑油第五节 专用润滑油第五节 专用润滑油 压缩机油、冷冻机油、汽轮机油、气缸油、齿轮油和仪表油等等。 5.1 压缩机油 5.1.1 作用 压缩机油用于润滑压缩机各个摩擦部位（如气缸、活塞、阀门等），同时起密封、防锈、冷却和防腐作用。第五节 专用润滑油第五节 专用润滑油5.1.2 规格 压缩机油按100℃运动粘度分为13和19两个牌号，其代号分别为HS-13和HS-19。 13号压缩机油主要用于低压和中压（至4MPa）压缩机的润滑；19号压缩机油加有抗氧、抗腐等添加剂，用于高压多级压缩机的润滑。 5.1.3 使用注意事项 压缩机油不允许使用在O2，Cl2压缩机上，以免爆炸； 抗氧化性强，严格控制进出口温度，以免造成积炭； 适当控制油量。过多会产生积炭，严重时产生爆炸。第五节 专用润滑油第五节 专用润滑油5.2 冷冻机油 冷冻机油是润滑制冷压缩机运动部件的润滑油，同时也起密封和冷却作用。 冷冻机油具有良好的低温流动性、粘温性能以及氧化安定性，不含有水分。 型号：按40℃运动粘度中心值分为N15、N22、N32、N46和N68等五个粘度等级，都可用于以氨为制冷剂的冷冻机。其中N15、N32、N46和N68四个粘度等级的油可用于以氟氯烷为制冷剂的工业用冷冻机，N22适用于CO2。第五节 专用润滑油第五节 专用润滑油5.3 汽轮机油（透平油） 国产汽轮机油共有三个品种：汽轮机油、防锈汽轮机油和抗氨汽轮机油。 汽轮机油主要用于汽轮发电机组和大、中型水轮发电机组的润滑油循环系统和调速系统，以及大型船舰的汽轮机、汽轮压缩机、汽轮冷冻机、汽轮鼓风机、汽轮增压机以及汽轮泵等等，起润滑、冷却和调速作用。第五节 专用润滑油第五节 专用润滑油5.3.1 气轮机油（抗氧型） 5.3.1.1 型号 按50℃运动粘度分为20、 30、 40、 45和55等五个牌号，其代号分别为 HU－20、HU－30、HU－40、HU－45和HU－55。气轮机油是经深度精制的石油产品，加有抗氧、抗泡沫等添加剂。第五节 专用润滑油第五节 专用润滑油5.3.1.2 质量要求 良好的抗氧化安定性。因用量大，要求寿命大于8年。 良好的抗乳化性能。不能与水形成乳状态，易于与水分离。抗乳化性差的油和水容易形成乳浊液，降低了油的润滑性能，并促使油品氧化和腐蚀金属部件。 防锈性能好。对机件起良好的保护作用，与海水或水接触，金属部件锈蚀严重。所以船用汽轮机油要求很强的防锈性能，通常需加入防锈添加剂来满足这一要求。 良好的消泡性能。系统产生的泡沫迅速上浮并消失，以利于油膜的形成，防止磨损部件。第五节 专用润滑油第五节 专用润滑油5.3.2 防锈汽轮机油 规格：按40℃运动粘度的中心值分为N32、N46、N68和N100四个牌号。加有抗氧和抗锈添加剂。 用途：用于电力工业的蒸汽涡轮机、水利涡轮机组、船舶气轮机（如军用护卫舰、潜艇上的气轮机等）。 5.3.3 抗氨汽轮机油 规格：按40℃运动粘度中心值分为N32、N32D和N68三个牌号。 用途：用于大型合成氨化肥装置的离心式合成气压缩机、冷冻机等。 第五节 专用润滑油第五节 专用润滑油5.4 汽缸油 国产汽缸油分饱和汽缸油、过热汽缸油和合成汽缸油三类。汽缸油主要用于蒸汽机中汽缸与活塞间的润滑和密封。 饱和汽缸油（GB448－64）按100℃运动粘度分为11和24两种牌号，其代号分别为HG－11、HG－24。 过热汽缸油（GB447－77）是石油直馏渣油经过脱沥青、精制、脱蜡和再蒸馏后制成的。按100℃运动粘度分为38和52两个牌号，代号分别为HG－38和HG-52。HG-38适用于过热蒸汽温度为300℃以下的蒸汽机，HG－52用于过热蒸汽温度为320～400℃的蒸汽机。第五节 专用润滑油第五节 专用润滑油合成汽缸油（SY1203－77）是由石蜡氯化、缩聚、精制、蒸馏等步骤加工而成，代号为HG－65H。用于高温高压的过热蒸汽机和机车蒸汽机等汽缸的润滑，也可用于其它高温、高负荷、低转速机械和重型机械的润滑或作为加热中的热载体。 汽缸油的工作条件比较苛刻，必须具备下列主要性能： 较好的润滑性能 蒸发性小 热安定性好 第五节 专用润滑油第五节 专用润滑油5.5 仪表用油 仪表油用于润滑各种仪器、仪表的轴承、齿轮等摩擦部件。要求仪表油应具有以下特性： 粘度小，蒸发损失少； 凝点低，使用温度宽，粘温性质良好；-60℃以下。 氧化安定性好，使用寿命长； 对金属有防护和防锈作用。第五节 专用润滑油第五节 专用润滑油5.6 齿轮油 齿轮油是传动齿轮和涡轮涡杆传动装置的润滑剂。 齿轮油的工作特点： ①齿轮的啮合部位接触面很小，接触部位承受很大压力 ②齿轮表面不易形成润滑油膜。 ③工作温度低，一般在10～80℃。 根据齿轮油工作特点，齿轮油应具有适当的粘度，良好的油性，极压性、防腐蚀防锈性能和低温流动性。