石化鐵路專線防護(hù)脂選型研究*

謝鵬波

(廣州工程技術(shù)職業(yè)學(xué)院，廣東 廣州 510725)

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石化鐵路專線防護(hù)脂選型研究*

謝鵬波

(廣州工程技術(shù)職業(yè)學(xué)院，廣東 廣州 510725)

某石化企業(yè)鐵路專線經(jīng)常工作于腐蝕環(huán)境中，配件受到很大程度腐蝕，造成維護(hù)成本增大和行車安全隱患。測(cè)定腐蝕污水的pH值、油含量、總鐵、硫化物和氯離子含量等，分析判斷鹽酸為主要腐蝕因素。通過浸泡試驗(yàn)、濕熱試驗(yàn)、鹽霧試驗(yàn)、腐蝕試驗(yàn)和抗雨淋性能測(cè)定等試驗(yàn)，測(cè)定不同潤(rùn)滑油脂的防護(hù)效果和穩(wěn)定性，從而選定改進(jìn)型復(fù)合潤(rùn)滑脂為該石化企業(yè)鐵路專線配件防護(hù)脂，并取得良好的應(yīng)用效果。

鐵路配件 防護(hù)脂 選型

某石化公司地處廣東沿海，多雨，濕潤(rùn)，空氣中鹽分高。公司有80 km的鐵路運(yùn)輸專用線路。鐵路受腐蝕性污水和散落油品、硫磺等腐蝕性介質(zhì)影響，配件銹蝕嚴(yán)重，造成軌道養(yǎng)護(hù)工作困難，列車運(yùn)行安全隱患突出[1]。選擇合適的長(zhǎng)效防護(hù)脂對(duì)鐵路配件進(jìn)行有效防護(hù)對(duì)營(yíng)運(yùn)安全具有重要的意義。

1 鐵路配件腐蝕環(huán)境

1.1 工作環(huán)境

由于沿海多雨和噴淋到焦炭上的冷卻水共同影響，鐵路專線經(jīng)常受到富含腐蝕介質(zhì)的污水浸泡，鐵道備件腐蝕嚴(yán)重。工作環(huán)境及腐蝕狀態(tài)見圖1和圖2。

圖1 鐵道配件工作環(huán)境

1.2 腐蝕介質(zhì)測(cè)定

根據(jù)GB/T 6904—2008《工業(yè)循環(huán)冷卻水及鍋爐用水中pH值的測(cè)定》、GB/T 16489—1996《水質(zhì) 硫化物的測(cè)定 亞甲基藍(lán)分光光度法》和GB/T 15453—2008《工業(yè)循環(huán)冷卻水和鍋爐用水中氯離子的測(cè)定》等標(biāo)準(zhǔn)的要求，項(xiàng)目組對(duì)腐蝕污水氯離子、硫化物、總鐵、油含量和pH值進(jìn)行測(cè)定，主要腐蝕介質(zhì)分析見表1。

圖2 焦化南線備件腐蝕狀態(tài)

mg/L

1.3 腐蝕因素分析

根據(jù)腐蝕介質(zhì)測(cè)定結(jié)果，模擬pH值為6.00, Cl-為71.19 mg/L，硫?yàn)?.235 mg/L最惡劣腐蝕工況，利用基于風(fēng)險(xiǎn)的檢驗(yàn)(RBI)技術(shù)對(duì)該腐蝕工況下材料腐蝕規(guī)律進(jìn)行模擬分析[2]。通過分析發(fā)現(xiàn)，該惡劣工況下材料腐蝕的主因是鹽酸，腐蝕速率達(dá)到0.508 mm/a。RBI分析結(jié)果與鐵路備件的實(shí)際腐蝕情況基本一致。

2 防護(hù)脂的選型

2.1 鐵路配件潤(rùn)滑脂性能指標(biāo)要求

應(yīng)用于鐵路系統(tǒng)的潤(rùn)滑脂性能指標(biāo)需要符合《鐵道螺栓專用防護(hù)脂技術(shù)條件(暫行)》規(guī)定，具體見表2。

表2 鐵路系統(tǒng)使用的潤(rùn)滑脂性能指標(biāo)要求

2.2 防護(hù)油脂效果測(cè)定

選取改進(jìn)型復(fù)合潤(rùn)滑脂、皂基潤(rùn)滑脂和烴基潤(rùn)滑脂分A,B,C三組，按照《鐵道螺栓專用防護(hù)脂技術(shù)條件(暫行)》(運(yùn)基線中[2003]124號(hào))文件要求，進(jìn)行理化指標(biāo)和防護(hù)效果測(cè)定。

(1)浸泡試驗(yàn)

將涂好潤(rùn)滑脂的玻璃試片放入溫度為60 ℃恒溫烘箱內(nèi)，實(shí)施24 h和48 h的試驗(yàn)箱內(nèi)浸泡和模擬水浸泡，根據(jù)潤(rùn)滑脂涂膜和蒸餾水的變化對(duì)潤(rùn)滑脂的抗水性能進(jìn)行判斷。浸泡試驗(yàn)過程見圖3和圖4，試驗(yàn)結(jié)果見表3。

圖3 試驗(yàn)箱內(nèi)浸泡試驗(yàn)過程

(2)濕熱試驗(yàn)

試件分別涂上均勻的三種防護(hù)脂后置于溫度(49±1) ℃，相對(duì)濕度95%以上的濕熱試驗(yàn)箱中40 d，評(píng)定試片的銹蝕度。試驗(yàn)過程見圖5，試驗(yàn)結(jié)果見表4。

圖4 模擬水浸泡試驗(yàn)過程

試 樣24h試驗(yàn)結(jié)果48h試驗(yàn)結(jié)果A防護(hù)脂膜沒有變化 防護(hù)脂膜沒有變化B防護(hù)脂膜沒有變化 防護(hù)脂膜表面產(chǎn)生變色，色澤變化比較淡C防護(hù)脂膜色澤略有加深 防護(hù)脂膜表面產(chǎn)生變色，色澤變化比較深

圖5 抗?jié)駸嵩囼?yàn)過程

試 樣試驗(yàn)結(jié)果A 試片銹蝕不太明顯，與新打磨試片相比發(fā)現(xiàn)光澤有輕微變化B 試片銹蝕點(diǎn)比較明顯，與新打磨試片相比發(fā)現(xiàn)有均勻變色現(xiàn)象，銹蝕度約2．21%C 試片銹蝕點(diǎn)明顯較多，與新打磨的試片相比發(fā)現(xiàn)銹點(diǎn)較大，銹蝕程度約為3．35%

(3)鹽霧試驗(yàn)

試件分別涂上均勻的三種防護(hù)脂后置于霧化前鹽酸溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)為(5±0.1)%，pH值在6.5～7.2(35 ℃±2 ℃)的鹽霧試驗(yàn)箱內(nèi)，14 d后評(píng)定試片的銹蝕度。試驗(yàn)過程見圖6，試驗(yàn)結(jié)果見表5。

(4)腐蝕性能試驗(yàn)

試件分別涂上均勻的三種防護(hù)脂置于(100±2) ℃恒溫箱內(nèi)靜置24 h后取出觀察，發(fā)現(xiàn)試件均未出現(xiàn)斑點(diǎn)，也沒有明顯的顏色不均勻現(xiàn)象。試驗(yàn)過程見圖7。

圖6 抗鹽霧試驗(yàn)過程

試 樣試驗(yàn)結(jié)果A 試片銹蝕不太明顯，與新打磨試片相比發(fā)現(xiàn)光澤有輕微變化B 試片銹蝕點(diǎn)比較明顯，與新打磨試片相比發(fā)現(xiàn)有均勻變色現(xiàn)象，銹蝕度約2．28%C 試片銹蝕點(diǎn)明顯較多，與新打磨的試片相比發(fā)現(xiàn)銹點(diǎn)較大，銹蝕程度約為3．46%

圖7 抗腐蝕試驗(yàn)過程

(5)雨淋性能測(cè)定試驗(yàn)

將已注滿防護(hù)脂的軸承組合放入模擬雨淋試驗(yàn)箱后，要求連續(xù)噴淋1 h。試驗(yàn)轉(zhuǎn)速為5 r/min、大雨流量狀態(tài)、擺桿90°左右擺動(dòng)。試驗(yàn)結(jié)束后測(cè)定防護(hù)脂雨淋損失量。試驗(yàn)過程見圖8，兩次試驗(yàn)結(jié)果見表6。

圖8 抗雨淋試驗(yàn)過程

試 樣試驗(yàn)一試驗(yàn)前質(zhì)量/g試驗(yàn)后質(zhì)量/g雨淋損失率，%試驗(yàn)二試驗(yàn)前質(zhì)量/g試驗(yàn)后質(zhì)量/g雨淋損失率，%平均損失率，%A3．993．931．564．033．971．511．54B4．033．893．584．023．873．623．60C3．963．726．013．973．735．965．98

(6)防護(hù)脂滴點(diǎn)測(cè)定試驗(yàn)

使用滴點(diǎn)計(jì)對(duì)三種試樣進(jìn)行兩次滴點(diǎn)測(cè)定，結(jié)果見表7。

表7 三種防護(hù)脂的滴點(diǎn) ℃

根據(jù)國(guó)內(nèi)鐵道相關(guān)的技術(shù)資料顯示，國(guó)內(nèi)鐵路軌道最高溫度為88 ℃，為防止?jié)櫥诟邷叵伦優(yōu)榱黧w影響密封性能，根據(jù)潤(rùn)滑脂的使用經(jīng)驗(yàn)，其產(chǎn)品的滴點(diǎn)一般要高于工況的溫度30 ℃，因此產(chǎn)品的滴點(diǎn)為120左右，試驗(yàn)取1.15安全使用系數(shù),合格滴點(diǎn)大于140 ℃。

(7)防護(hù)脂鋼網(wǎng)分油測(cè)定

將約10 g防護(hù)脂試樣裝在金屬絲鋼網(wǎng)上，置于(100±1) ℃恒溫箱中靜置24 h，將防護(hù)脂取出并冷卻到室溫后，測(cè)定鋼網(wǎng)流出油質(zhì)量分?jǐn)?shù)(分油率)。試驗(yàn)結(jié)果見表8。

(8)防護(hù)脂蒸發(fā)損失率測(cè)定試驗(yàn)

將約10 g防護(hù)脂試樣放在蒸發(fā)器后置于(99±5) ℃的恒溫浴，22 h后根據(jù)試樣質(zhì)量損失計(jì)算蒸發(fā)損失率。試驗(yàn)結(jié)果見表9。

表8 潤(rùn)滑脂的鋼網(wǎng)分油量 g

表9 防護(hù)脂蒸發(fā)損失量 g

2.3 防護(hù)脂選取

綜合分析選型試驗(yàn)結(jié)果，同時(shí)考慮鐵路專線工作環(huán)境中高溫、濕熱、臨海和運(yùn)送腐蝕介質(zhì)的特性，課題組最終選擇了復(fù)合基改進(jìn)型潤(rùn)滑脂作為某石化企業(yè)鐵路專線配件防護(hù)脂。該防護(hù)脂以脂肪酸鋰皂稠化精制礦物油為基油，加入有助于提高防腐蝕性能和成膜速度的添加劑，提高了防護(hù)脂的綜合防護(hù)性能。

3 改進(jìn)型復(fù)合潤(rùn)滑脂應(yīng)用

2013年11月完成各項(xiàng)分析與試驗(yàn)后，復(fù)合基的改進(jìn)型潤(rùn)滑脂在某石化企業(yè)焦化南線維修中得以應(yīng)用。通過跟蹤測(cè)試發(fā)現(xiàn)，防護(hù)脂性能可靠，同時(shí)降低30%～40%日常維修工作量，鐵路線路的使用效率得到提高；原來(lái)用機(jī)械油脂時(shí)的消耗量約為950～970 kg/(km·a)，使用改進(jìn)型復(fù)合潤(rùn)滑脂進(jìn)行防護(hù)后，可節(jié)省潤(rùn)滑油50 kg/(km·a)；鐵路配件的使用壽命得到延長(zhǎng)，降低了修理費(fèi)，提高機(jī)車運(yùn)行的可靠性。不同防護(hù)效果見圖9。

圖9 鐵路配件防護(hù)效果

4 結(jié)束語(yǔ)

隨著國(guó)家鐵路建設(shè)的高速發(fā)展和石化、電力等行業(yè)鐵路運(yùn)輸專用線的擴(kuò)張，具有高附著力、強(qiáng)抗水性和低毒性等特點(diǎn)的長(zhǎng)效防護(hù)脂在鐵路配件防護(hù)中將得到廣泛應(yīng)用。

[1] 謝鵬波，梁國(guó)華，朱建華.長(zhǎng)效防護(hù)脂在石化鐵路專線的研究與應(yīng)用[J].化學(xué)工程與裝置,2014(11)：71-73.

[2] 梁國(guó)華.石化鐵路專用線配件腐蝕與防護(hù)研究[J].石油化工腐蝕與防護(hù),2014,31(6):1-3.

(編輯 張向陽(yáng))

Study of Selection of Protective Grease for Petrochemical Railway Line

XiePengbo

(GuangzhouInstituteofTechnology,Guangzhou510725,China)

Railway line in a petrochemical enterprise always exposed in a corrosive environment, and thus railway fittings were corroded severely, which could lead to an increase in maintenance cost and even a hidden danger for transportation. Hydrochloric acid was proved to be the main cause of corrosion according to pH value, oleaginousness, and concentrations of ferric ion, sulfide and chloride. Protective performance and stability of different greases were evaluated through immersion test, damp heat test, salt spray test, corrosion test and resistance test to drenching rain, and improved complex grease was selected as the protective grease for the railway line in Maoming Petrochemical Company, which has achieved good application effects.

railway fittings, protective grease, type selection

2017-03-02；修改稿收到日期：2017-03-25。

謝鵬波(1966—)，副教授， 本科,1989年畢業(yè)于江蘇化工學(xué)院化工設(shè)備與機(jī)械專業(yè)，主要從事化工技術(shù)應(yīng)用研究和化工人才培養(yǎng)工作。E-mail:762658422@qq.com

茂名石化技術(shù)開發(fā)(委托)項(xiàng)目(15650000-13-ZC0607-0002)。