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润滑剂的物理化学性能及其分析评定方法
发布时间:2023-07-26
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(一)黏度

黏度是润滑油分子间运动的阻力,或者是分子间的内摩擦力,即范得华力。目前绝大多数润滑油都是根据黏度来分级的,可以说黏度是润滑油一项重要技术指标,也是选用润滑油的主要依据。

(1)粘度的作用  润滑油的粘度对润滑油的流动性及其在摩擦面之间形成的油膜厚度都有很大的影响。黏度较大的润滑油流动性差,但油膜强度大,承受负荷的能力较强,因此在负荷较大的情况下,使用黏度较大的润滑油容易在摩擦面之间形成较厚的润滑膜,保持流体润滑状态并取得好的润滑效果,但黏度较大的润滑油冷却效果较差,消耗再在克服摩擦阻力的功率也较多。黏度小的润滑油流动性和冷却性好,容易流到间隙小的摩擦面之间保持润滑效果,而且消耗在克服摩擦阻力的功率也较少,但在负荷较大的条件下黏度较低的润滑油膜容易被破坏,使摩擦表面产生磨损,因此要根据不同的使用条件下选用黏度合适的润滑油。

(2)黏度的表示方法  可分为绝对黏度和相对黏度,绝对黏度又分为动力黏度和运动黏度两种。

 a.动力黏度  在流体中取两面积各为1平方厘米,相距1厘米的两个油层,但其中一个油层以1厘米/s的速度作相对运动时说产生的阻力称为动力黏度,动力黏度的单位为Pa.s。

 b.运动黏度  流体的动力黏度与同温度下该流体的密度的比值称为运动黏度,运动黏度的单位是平方米/s。测定流体的运动黏度,通常用毛细管黏度计。在严格控制温度和可再现的驱动压头下,测定一定体积的液体在重力下流过标定好的毛细管黏度计的时间。运动黏度是测得的流动时间与用蒸馏水直接标定或渐进标定所得的黏度计标定常数的乘积。蒸馏水是原始的运动黏度标准。为了测准运动黏度,首先必须控制好被测流体的温度,其次必须选择恰当的毛细管的尺寸,并定期标定黏度常数。

   相对黏度是用各种黏度计测得的黏度,根据所用黏度计的不同分为恩式、雷式和赛式黏度。例如,恩式黏度为200ml试验油在规定温度下流经恩式黏度计的时间与20℃时200ml水流经恩式黏度计的时间比值,这些相对黏度都可以通过经验公式或图表换算为运动黏度。

(二)黏温特性 

黏温特性即润滑油黏度随温度变化的性质,是润滑油的重要质量指标。一般来讲,润滑油温度越高,黏度越小。不同类型的油品黏度随温度变化的趋势是不一样的,如果某油品的黏度随温度变化的趋势较小,说明该油品的黏温特性好。黏温特性的表示方法有多种,常用的有黏度指数、黏温系数、黏度比和黏重常数等。

(三)黏压系数

黏压系数是表示油品黏度随压力变化的系数。

(四)密度

密度是指在规定的温度下,单位体积内所含物质的质量,其单位为kg/m³。20℃密度被规定为石油产品的标准密度,用ρ20表示。所用测试标准有以下三种:

GB/T 1884---石油和液体石油产品密度测定法

GB/T 1885---石油计量表法

GB/T 2540---石油产品密度测定法(比重瓶法)

轻质润滑油的密度通常在0.85~0.87kg/L之间;中质润滑油的密度通常在0.87~0.89kg/L之间;重质润滑油的密度通常在0.89~0.91kg/L之间。

(五)倾点和凝点

我国规定的倾点测定方法为GB/T 3535,试样经预热后,在规定速度下冷却,每间隔3℃检查一下试样的流动性,观察到试验还能流动的最低温度即为该试验的倾点。

油品在标准规定的条件下冷却到液面不再移动的最高温度即为凝点或凝固点,我国采用GB/T 510标准方法来测试试样的凝点,测定凝点时,将试样装入规定的试管中,并冷却到预定温度,试管倾斜45°,经过1min观察液面是否流动,当试管内液面不再流动时的最高温度即为凝点。

由于倾点与凝点的测定方法不同,通常倾点比凝点温度高3℃,目前世界上主要用倾点来表示油品的低温性能。

(六)闪点

在规定的条件下加热油品,但油温达到某一温度时,油品蒸气与周围空气的混合气体一旦与火焰接触,即发生闪火现象,最低发生闪火的温度称为测试油品的闪点。闪点测试的标准方法为GB/T 3536,闪点的测定有开口杯法和闭口杯法,轻质油如汽油、煤油和柴油,通常使用闭口杯法,而润滑油等重质油通常采用开口杯法。

闪点是油品运输、储存和使用的安全性的、指标,也是润滑油的挥发性指标,闪点越低说明油品越容易着火。一般情况,闪点大于180℃时可以作为安全物品运输。

(七)机械杂质、水分、灰分和残炭

机械杂质是指油品中不溶于汽油或苯、并过滤分出的沉淀物或悬浮物,机械杂质通常是油品在储存、运输和使用过程中混入的灰尘、泥沙和金属屑等,这些杂质往往会导致机械设备的异常磨损,因此要严格控制。我国机械杂质的测试方法为GB/T 511。

水分也是油品通常在储存、运输和使用过程中混入的,水分过多会导致油品乳化,影响质量,特别是电器用油,水分含量必须严格控制,否则会使油品的耐电压性下降。我国油品的测试方法标准号为GB/T 260.

(八)酸值于中和值

润滑油酸值(测定方法标准号为GB/T 264)表示中和1g油品中的酸性物质所需的氢氧化钾毫克数,单位为mg(KOH)/g。

中和值是油品酸碱性的量度,是以中和一定质量的油品所需的酸或碱的相当量来表示的数值,单位为mg(KOH)/g。中和值测定方法的标准号为aGB/T 4945。

(九)总碱值

在规定条件下滴定时,中和1g试样中全部碱性组分所需高氯酸的量,以相同物质的氢氧化钾毫克数表示,称为润滑油或添加剂的总碱值。石油产品中碱值测定可按SH/T 0251-92标准规定的方法进行。

(十)水溶性酸和碱

在一定温度下,用一定体积的中性蒸馏水和油品相混合、振荡,使蒸馏水将油中的水溶性酸和碱抽出来,然后测定蒸馏水溶液的酸性和碱性,称为润滑油的水溶性酸和碱。

水溶性酸,是指润滑油中溶于水的低分子有机酸和无机酸。水溶性碱,是指润滑油中溶于水的碱和碱性化合物,如氢氧化钠及碳酸钠等。新油中如有水溶性酸和碱,则可能是润滑油精制过程中酸碱分类不好的结果;储存和使用过程中的润滑油如含有水溶性酸和碱,则表示润滑油被污染或氧化分解。因此,润滑油的水溶性酸和碱也是一项质量指标。水溶性酸和碱不合格,将腐蚀机械设备。润滑油的水溶性酸和碱按GB/T 259-88标准方法进行测定。

(十一)腐蚀性

润滑油在某一温度下对金属的腐蚀作用即为其腐蚀性。腐蚀性的测试方法标准号为GB/T 5096,方法是将打磨抛光的T3铜片浸入油中,于100℃或121℃保持3h,然后观察铜片表面颜色的变化,根据标准版面确定测试等级。如果润滑油的腐蚀性过高,会加快金属部件的腐蚀,因此润滑油的腐蚀性应严格控制,一般工业用润滑油(新油)的腐蚀性试验结果不大于1级。

(十二)抗泡性和空气释放值

润滑油在使用过程中受到振荡、搅拌并与空气接触的情况下,容易产生泡沫。泡沫如果不及时消除就容易外溢,或者形成气阻及虚假油位,不能及时给设备供油润滑,导致异常磨损。润滑油抗泡性测试方法标准为GB/T 12579,是在一定的条件下向试样中通入干燥空气,然后在规定的时间内观察残存的泡沫体积,体积越小,说明抗泡性越好。

(十三)蒸发度

所有液体在受热时都会蒸发,液体的蒸发度是表示在给定的压力和温度条件下的蒸发程度和速度。润滑油品在使用过程中蒸发,造成用油系统中油量逐渐减少,黏度增大,影响供油。液压油在使用中蒸发,会发生气穴现象和效率下降,可能给液压泵造成损害。内燃机油的蒸发度过大,会使内燃机油在使用过程中消耗过快,导致油压不稳定。因此,必须对液压油等部分润滑油的蒸发度进行控制。

(十四)氧化安定性

氧化安定性是指润滑油在加热和在金属的催化作用下,抵抗氧化变质的能力,是反应润滑油在实际使用、储存和运输中氧化变质或老化倾向的重要特性。

润滑油的氧化安定性试验方法,主要有氧化安定性试验法(标准号为GB/T 12581)和旋转氧弹试验法(标准号为SH/T 0193)。前者是在规定的条件下,根据油品氧化后酸性值达到2.0mg(KOH)/g所需要的时间来评定液压油和汽轮机油等工业用油的氧化安定性,时间越长,表面油品的抗氧化性越好;后者是在固定的条件下,根据氧弹内压力达到规定的压力降的时间来评定油品的抗氧化性,也是时间越长,油品氧化安定性越好。还有一种是薄层吸氧氧化安定性测定法(SH/T 0074),类似于氧弹试验,用来评价汽轮机油的氧化安定性。工业齿轮油的氧化安定试验方法则是在固定的温度和时间内通入一定流量的空气,根据氧化后油品黏度的增长来评价其氧化安定性,方法标准号为SH/T 0123,黏度增长幅度越小,表面抗氧化性越好。

(十五)抗乳化性

在某些场合下,如钢厂的轧钢生产线和电厂的汽轮机组,润滑油在使用过程中中不可避免地会与水分接触,如果油水分类不及时,造成油品乳化,就会影响油品的使用性能。润滑油的抗乳化性用抗乳化试验来衡量,具有代表性的方法有两种。

一种是测定汽轮机油和液压油等低黏度油品的油水分离能力,方法标准号是GB/T 7305.该方法是取试样和水各40ml装入量筒中,在规定温度下(试样黏度级别为46及低于46的温度为54℃,黏度级别为68的温度为82℃)以1500r/min的转速搅拌5min,以油水分类的时间(min)来表示抗乳化能力,一般情况是记录分类水层达到37mL时的时间,时间越短,抗乳化性越好。

另一种是测定中、高黏度润滑油的油水分类能力,方法标准号是GB/T 8022。该方法是在专用的分液漏斗中,加入405mL蒸馏水,在82℃的温度下,以4500r/min的转速搅拌5min,静置5h后,以分类出水的体积、乳化液的体积及油中水的体积分数这3项来表示。如果是含有极压添加剂的油品,如齿轮油等,则加入360mL试样和90mL的蒸馏水,以2500r/min的转速搅拌5min,其他条件和测试方法相同。

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