兩種I類基礎(chǔ)油在C F-4級別的應(yīng)用研究

趙心怡（中石化潤滑油有限公司，北京 100089）

API基礎(chǔ)油分類為I類的150號基礎(chǔ)油是生產(chǎn)中不可缺少的基礎(chǔ)油。為了考察不同來源的基礎(chǔ)油性能差異，選取兩種基礎(chǔ)油“油1”及“油2”作為研究對象，考察其各項(xiàng)性能指標(biāo)。

1 基礎(chǔ)油性能比對

表1 油1及油2油品數(shù)據(jù)及對比

從飽和烴和硫含量的數(shù)據(jù)上來看，兩基礎(chǔ)油的均為I類基礎(chǔ)油，油1的各項(xiàng)指標(biāo)在中石化規(guī)定的HVI I 125范圍內(nèi)，而油2除了黏度略低，其余指標(biāo)也在HVI I 125范圍內(nèi)，初步考慮將兩基礎(chǔ)油均替代現(xiàn)用I類基礎(chǔ)油。

選取目前常用于油品生產(chǎn)的“HVI I 150”作為參考對象，通過對比可以看出，油1與油2基礎(chǔ)油的黏度小于HVI I 150，油1的傾點(diǎn)略高于其它二者，其余三者相差不大。

2 調(diào)和方案

根據(jù)API基礎(chǔ)油互換規(guī)則，CF-4質(zhì)量級別以上的產(chǎn)品進(jìn)行基礎(chǔ)油替代，需要進(jìn)行相應(yīng)臺架試驗(yàn)的驗(yàn)證，而CF-4級別油品配方中I類油的互換沒有臺架試驗(yàn)要求，因此初步考慮在使用I類基礎(chǔ)油調(diào)配的CF-4發(fā)動機(jī)油中進(jìn)行基礎(chǔ)油性能的考察。

調(diào)和樣品試驗(yàn)方案見表2，調(diào)和所選取的黏指劑均為黏A。

由于油2的100℃運(yùn)動黏度與對比考察的HVI I 150存在較大差異，因此在CF-415W-40樣品調(diào)配中調(diào)整了黏指劑的加入比例。

由于CF-420W-50樣品要求的黏度較高，僅調(diào)整黏指劑的比例不足以彌補(bǔ)基礎(chǔ)油替換時樣品的黏度差異，因此在調(diào)配此級別樣品時，相應(yīng)調(diào)整了另外兩基礎(chǔ)油“油A”和“油B”的加入比例。其中油A為I類基礎(chǔ)油，油B為II類基礎(chǔ)油，三種樣品中，油A油B的變化比例不超過3%。

表2 調(diào)和方案匯總

3 試驗(yàn)結(jié)果評價(jià)方法

實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的內(nèi)燃機(jī)油性能的考察，應(yīng)包括黏度和黏溫性能、極壓抗磨性能、清凈分散性、抗氧化性能幾個方面。

3.1 黏度及黏溫性能

100 ℃運(yùn)動黏度

采用GB/T 265《石油產(chǎn)品運(yùn)動黏度測定法和動力黏度計(jì)算法》標(biāo)準(zhǔn)方法。在100℃恒定溫度下，測定一定體積液體在重力下流過標(biāo)定的玻璃毛細(xì)管黏度計(jì)的時間。黏度計(jì)的毛細(xì)管常數(shù)與流動時間的乘積，即為100℃下測定液體的運(yùn)動黏度。

低溫動力黏度

采用GB/T 6538《發(fā)動機(jī)油表觀黏度的測定冷啟動模擬機(jī)法》標(biāo)準(zhǔn)方法。一電子馬達(dá)驅(qū)動一個與定子緊密配合的轉(zhuǎn)子，在轉(zhuǎn)子和定子的空隙間充滿試樣，將試驗(yàn)溫度維持在某特定值，校正轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速使之作為黏度的函數(shù)。通過校正結(jié)果和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速確定試驗(yàn)黏度。考察這一指標(biāo)有助于了解基礎(chǔ)油的低溫性能。

3.2 極壓性能

采用GB/T 3142《潤滑劑承載能力測定法（四球法）》標(biāo)準(zhǔn)方法，將四球機(jī)中四個鋼球按等邊四面體排列，鋼球間接觸點(diǎn)都被潤滑劑覆蓋，上球在1400-1500r/min下旋轉(zhuǎn)，下面三個球用油盒固定在一起，通過杠桿或液壓系統(tǒng)加壓，測量鋼球磨斑直徑，直到磨斑直徑到達(dá)不大于相應(yīng)補(bǔ)償線上磨痕直徑的5%范圍內(nèi)，測出PB值。

3.3 抗磨性能

采用SH/T0189《潤滑油抗磨損性能測定法（四球機(jī)法）》標(biāo)準(zhǔn)方法。將四球機(jī)中三個鋼球固定在油盒中，并被試油覆蓋，另外一個同一直徑鋼球置于三球頂部，受392N力作用，成為三點(diǎn)接觸，加熱試油至75℃后，頂球在1200r/min轉(zhuǎn)速下旋轉(zhuǎn)60min±1min，，測量油盒中三個球的磨斑直徑平均值。

3.4 清凈分散性

兩成焦板試驗(yàn)（間歇和連續(xù)）均采用SH/T 0300《曲軸箱模擬試驗(yàn)方法（QZX法）》標(biāo)準(zhǔn)方法。將試油及試驗(yàn)鋁板加熱到一定溫度（間歇試驗(yàn)板溫為320℃，連續(xù)試驗(yàn)板溫為330℃），使油飛濺到鋁片表面形成漆膜，間歇試驗(yàn)試油飛濺30s，停頓30s，交替進(jìn)行，試驗(yàn)時長12h，連續(xù)試驗(yàn)不停頓，連續(xù)飛濺6h，試驗(yàn)結(jié)束后測定金屬板的漆膜評級及膠重。

3.5 氧化安定性

采用SH/T 0074《汽油機(jī)油薄層吸氧氧化安定性測量法》。將試驗(yàn)油及兩種催化劑及蒸餾水混合后放入裝油壓力表的氧彈中，氧彈在室溫下充入620kPa（94psig）氧氣，放置于160℃油浴，與水平呈30°，以100r/min速度軸向旋轉(zhuǎn)。當(dāng)試驗(yàn)達(dá)到規(guī)定壓力降時，記錄時間。根據(jù)時間來評定高溫氧化安定性。

油品試驗(yàn)數(shù)據(jù)匯總

4 數(shù)據(jù)分析

4.1 油1的性能分析

4.1.1 低溫性能

樣品1和樣品4的低溫動力黏度均小于對比樣品。可判斷油1的低溫性能較好。

4.1.2 極壓性能

樣品1的試驗(yàn)數(shù)據(jù)與樣品3相同，但樣品4比樣品6試驗(yàn)數(shù)據(jù)差，且結(jié)果相差較多，這可能與樣品4運(yùn)動黏度較低有關(guān)。考慮到樣品1與樣品4配方基礎(chǔ)油比例一致，油1的極壓性能應(yīng)與HVI I 150相當(dāng)。

4.1.3 抗磨性能

在磨斑直徑試驗(yàn)中，樣品1數(shù)據(jù)小于樣品3，而樣品4數(shù)據(jù)大于樣品6，但相差很少。考慮到樣品4運(yùn)動黏度較低，且樣品1與樣品4基礎(chǔ)油比例一致，油1的抗磨性能應(yīng)與HVI I 150相當(dāng)。

4.1.4 清凈分散性

圖1圖2為CF-415W-40的三個樣品所取得的成焦板試驗(yàn)漆膜評級對比圖，圖3圖4為CF-420W-50的三個樣品所取得的成焦板試驗(yàn)漆膜評級對比圖。

從實(shí)驗(yàn)結(jié)果上看，樣品1的兩成焦板試驗(yàn)，不論是成漆情況還是膠重，均與樣品6結(jié)果相近。樣品4與樣品6相比，使用油1調(diào)配的樣品4的成漆情況略好于樣品6，兩樣品膠重結(jié)果相近，沒有特別突出的優(yōu)勢。因此可判斷，油1與HVI I 150清凈分散性能相近。

圖1 CF-415W-40成焦板（間歇）成漆情況示意圖

圖2 CF-415W-40成焦板（連續(xù)）成漆情況示意圖

圖3 CF-420W-50成焦板（間歇）成漆情況示意圖

4.1.5 氧化安定性

從試驗(yàn)結(jié)果上可以看出，樣品1和樣品4的試驗(yàn)數(shù)據(jù)均明顯好于同級別使用HVI I 150調(diào)配的樣品，因此可以判斷，油1的氧化安定性較好，明顯好于HVI I 150。

4.2 油2的性能分析

4.2.1 低溫性能

使用油2調(diào)配的樣品2及樣品5的試驗(yàn)數(shù)據(jù)均小于使用HVI I 150調(diào)配的樣品，因此可以判斷油2的低溫性能較好，優(yōu)于HVI I 150。

4.2.2 極壓性能

15W-40級別的樣品2與樣品3試驗(yàn)結(jié)果一致，但20W-50級別的樣品5的數(shù)據(jù)明顯高于樣品6。因此可判斷油2的極壓性能應(yīng)不次于樣品3。

4.2.3 抗磨性能

樣品2的試驗(yàn)結(jié)果小于樣品3，而樣品5的試驗(yàn)結(jié)果比樣品6差，但結(jié)果相差都很小，因此油2的抗磨性能應(yīng)與HVI I 150相近。

4.2.3 清凈分散性

從試驗(yàn)結(jié)果上看，15W-40級別的樣品2在兩次成焦板試驗(yàn)中，成漆情況與使用HVI I 150調(diào)配的樣品3一致，但在膠重的結(jié)果中，樣品2在成焦板（間歇）試驗(yàn)中的膠重小于樣品3，在成焦板（連續(xù)）試驗(yàn)中膠重大于樣品5，但膠重相差并不大。

20W-50級別樣品5的兩次試驗(yàn)的成漆情況和膠重均好于樣品6，但差別均不明顯。

綜上所述，可認(rèn)為油2清凈分散性與HVI I 150相當(dāng)。

4.2.4 在兩種不同的黏度級別樣品中，使用油2調(diào)配的樣品的試驗(yàn)數(shù)據(jù)均高于使用HVI I 150樣品，因此可以判斷油2的氧化安定性較好。

5 結(jié)語

5.1 油1在低溫性能、氧化安定性方面均表現(xiàn)出比參比基礎(chǔ)油HVI I 150優(yōu)秀的性能，在極壓性能、抗磨性能和清凈分散性方面與參比基礎(chǔ)油相近。

5.2 油2在低溫性能、氧化安定性方面優(yōu)于參比基礎(chǔ)油HVI I 150，在清凈分散性與抗磨性能方面與參比基礎(chǔ)油相當(dāng)，極壓性能不次于參比基礎(chǔ)油。