工程機械用潤滑脂行業標準淺析

石順友，林秀轉，張廣遼，潘正華，趙艷麗

(1.中國石化潤滑油有限公司華南分公司，廣東 廣州 510620；2.中國石化潤滑油有限公司茂名分公司，廣東 茂名 525011)

0 引言

工程機械是基礎建設中如公路建設與養護、土石方施工工程、起重裝卸及各種建筑工程中用到的綜合性機械裝備的統稱[1]。我國工程機械種類繁多，是全球工程機械產品類別和品種最齊全的國家之一，保有量巨大。據Leading Industry Research測算，2019年我國工程機械主要品種保有量達886萬臺[2]。

工程機械潤滑脂主要用于挖掘機、裝載機等工程機械設備的工作臂軸銷、回轉支承等部位，起到潤滑、密封、防護等重要作用[3]。由于工程機械工作條件惡劣，受力復雜多變，致使工件磨損嚴重，尤其是各鉸銷、銷套、銷套座孔等使用潤滑脂潤滑的部位，摩擦損傷往往更為嚴重，如圖1。為確保工程機械的正常潤滑，減少使用故障，進一步延長潤滑周期，日本制定了建設機械用潤滑脂標準JCMAS P 040：2004[4]。目前，因我國未制定統一的工程機械用潤滑脂行業標準，工程機械現用潤滑脂產品多為鋰基潤滑脂、石墨鋰基潤滑脂、鈣基潤滑脂等通用產品，有的還大量使用各種非標產品，而這些潤滑脂的質量參差不齊、且性能的針對性不強，無法滿足工程機械苛刻工況的潤滑要求，經常發生設備異常磨損、擦傷、燒結等潤滑事故。因此，作為世界第一大工程機械產銷國，制定我國具有規范性、權威性和統一性的工程機械用潤滑脂標準很有必要。此外，我國工程機械骨干生產企業，如龍工、三一及徐工等，對于工程機械初裝用潤滑脂質量的重視程度不斷提高，并與國內潤滑脂生產企業通過協議標準的形式進行共同開發適用于工程機械的潤滑脂，推動了我國工程機械裝填用潤滑脂質量的提升，同時，對工程機械用潤滑脂產品的標準化提出了需求[5-8]。

圖1 因選脂不當造成的軸銷磨損

基于以上原因，在充分考慮我國潤滑脂生產和應用方面的實際情況，參考國內外工程機械潤滑脂標準和質量水平，并充分結合我國工程機械企業對潤滑脂的實際需求，制定了NB/SH/T 0985-2019工程機械用潤滑脂行業標準，該標準的發布和實施，滿足了我國工程機械設備對潤滑脂質量的需求，對規范工程機械設備的用脂質量和保證終端客戶的用脂安全，進一步提升我國工程機械用潤滑脂的整體質量水平具有十分重要的意義。

1 NB/SH/T 0985-2019工程機械用潤滑脂標準[9]

1.1 產品分類及適用范圍

1.1.1 產品分類

NB/SH/T 0985-2019標準所屬產品按工作錐入度分為1號、2號和3號。

1.1.2 適用范圍

NB/SH/T 0985-2019標準所屬產品適用于包括挖掘機、起重機、裝載機等各種工程機械的工作臂軸銷、回轉支承等部位的潤滑，工作溫度范圍為-20～130 ℃。其中1號產品主要用于冬季或集中供脂系統；2號可冬、夏季通用，也用于集中供脂系統；3號主要供夏季裝填使用。

1.2 技術指標要求

NB/SH/T 0985-2019工程機械用潤滑脂的技術要求和試驗方法如表1。

表1 工程機械用潤滑脂標準技術指標

表1(續)

2 NB/SH/T 0985-2019性能解析

2.1 工程機械用潤滑脂的理化指標[10-11]

潤滑脂的理化指標主要指外觀、稠度、金屬腐蝕性以及與橡膠的兼容性等指標。通過外觀可以初步判斷潤滑脂類型和質量優劣；稠度是潤滑脂的軟硬稠度，初步反映潤滑脂的觸變性，即潤滑脂在外力作用時發生變形的難易程度；腐蝕性是潤滑脂是否腐蝕金屬和抑制金屬發生腐蝕作用的指標；在某些潤滑部位，與橡膠的兼容性十分重要。NB/SH/T 0985-2019標準對產品顏色未作要求，對稠度、腐蝕性、橡膠的相容性進行了具體規定。

2.1.1 稠度

稠度是潤滑脂的基本指標，表示潤滑脂的軟硬稠度，與潤滑脂在潤滑部位的保持能力、密封性以及脂的泵送和加注方式有重要關系。目前國際上通用的稠度等級是按照美國潤滑脂協會(NLGI)的稠度等級，將潤滑脂的稠度分為九個等級，如表2[7]。

表2 NLGI潤滑脂稠度分類

表2(續)

潤滑脂的稠度通常用錐入度的大小度量，錐入度數值較大表示潤滑脂較軟，反之則較硬。錐入度是劃分潤滑脂牌號和選用潤滑脂的重要依據，也是在研究、生產、儲存和使用過程中控制產品質量的重要指標。

潤滑脂的錐入度通常包括工作錐入度、不工作錐入度、延長工作錐入度和塊錐入度四種。NB/SH/T 0985-2019標準要求測定工作錐入度、不工作錐入度和延長工作錐入度，檢測方法均為GB/T 269，指標要求分別為：

(1)不工作錐入度的指標要求為“報告”；

(2)60次工作錐入度指標要求：1號為310～340、2號為265～295、3號為220～250；

(3)10萬次延長工作錐入度指標要求：1號不大于380、2號不大于350、3號不大于320。

2.1.2 腐蝕性

防護金屬部件免于產生銹蝕是潤滑脂重要的特點之一。潤滑脂的稠化劑和基礎油本身是不腐蝕金屬的，使潤滑脂出現腐蝕的原因多是由于潤滑脂因氧化產生酸性物質所致，與其抗水性、氧化安定性、膠體安定性和黏附性等相關。腐蝕試驗就是檢驗潤滑脂本身是否對金屬有腐蝕作用，為防止工程機械用潤滑脂本身對有色金屬的腐蝕。NB/SH/T 0985-2019標準要求按照GB/T 7326潤滑脂銅片腐蝕試驗法(乙法)測定工程機械用潤滑脂的腐蝕性，試驗條件為T2銅、100 ℃、24 h，指標要求為銅片無綠色或黑色變化。

2.1.3 橡膠相容性

潤滑脂與橡膠的相容性，是指潤滑脂與橡膠接觸時，使橡膠的體積、硬度和2張強度等不發生過大變化的性能。潤滑脂在使用中，在許多場合和部位會與橡膠密封元件接觸，有時潤滑脂要在金屬與橡膠間起潤滑和密封作用。在潤滑脂兼起潤滑和輔助密封的條件下，使橡膠適應少量的膨脹對密封有利。但如果過分溶脹、變軟發黏，或過分收縮、硬化，都會影響橡膠密封件的工作性能。在遇到這些情況時，若橡膠材料已選定，則須另選合適的潤滑脂與之適應；若潤滑脂已選定，則必須另選合適的橡膠件與之相適應。

在挖掘機、裝載機等工程機械的工作臂以及挖掘機、推士機等的行走履帶上的各種軸銷都是采用潤滑脂來進行潤滑的。為了防止外界雜質侵入或潤滑脂泄漏，在軸銷兩端都裝配有橡膠密封圈。橡膠密封圈與潤滑脂的相容性如何對密封效果十分關鍵，因此工程機械用潤滑脂需要良好的橡膠相容性。

NB/SH/T 0985-2019標準要求測定與丁腈橡膠和聚氨酯橡膠的相容性，指標要求分別為丁腈橡膠的硬度變化不小于-30 IRHD，拉伸強度變化率不小于-70%，拉斷伸長率變化率不小于-80%，體積變化率在0～40%之間；聚氨酯橡膠的硬度變化-5 IRHD～+5 IRHD，拉伸強度變化率不小于-70%，拉斷伸長率變化率不小于-60%，體積變化率在-5%～+15%之間；試驗方法分別為GB/T 1690、GB/T 531和GB/T 528。

2.2 工程機械用潤滑脂的組分指標

2.2.1 基礎油的運動黏度

基礎油在潤滑脂中的含量高達70%～98%，對潤滑脂的潤滑性能起到了決定性作用。基礎油的黏度與潤滑脂的蒸發性、高低溫性能、油膜厚度等密切相關，同時還影響潤滑脂的黏附性及密封性等，因此，為滿足工程機械苛刻的潤滑條件，選擇合適黏度的基礎油十分重要。

NB/SH/T 0985-2019標準對基礎油運動黏度(100 ℃)的技術要求僅為“報告”。

2.2.2 稠化劑類型

在潤滑脂中，稠化劑含量約為2%～30%。稠化劑能在基礎油中分散并形成空間網狀結構，對基礎油起有效吸附和固定作用，決定了潤滑脂的機械安定性、膠體安定性、耐高溫和抗水性等基本性能，并用以區分各種不同類型的潤滑脂。

對于稠化劑類型，標準未做明確規定，要求只是“報告”。因此，除脂肪酸鋰皂稠化劑外，其他稠化劑如膨潤土、鋰-鈣皂、復合鈣等也可用來制備工程機械用潤滑脂。

2.3 工程機械用潤滑脂的性能試驗[12]

潤滑脂是一類具有結構特征的潤滑材料。通過潤滑脂的理化指標可以判斷潤滑脂的類型和基本性質，但具有相同理化指標的潤滑脂，由于結構不同，其實際使用效果往往差別很大，因此需要通過性能模擬試驗或者實際的應用試驗來進一步驗證和判斷。

2.3.1 高溫性能

潤滑脂的高溫性能是潤滑脂應用于高溫時保持其結構和性能的穩定性以及長的使用壽命。潤滑脂在受熱時，性質可能發生變化，如從不流動狀態轉變成流動狀態，稠度發生變化，出現蒸發、分油和氧化等，這些都會影響到潤滑脂在高溫下的使用性能。潤滑脂的高溫性能的影響因素有滴點、蒸發損失等。

(1)滴點

滴點是潤滑脂標準中重要的質量指標之一，也是與潤滑脂最高使用溫度有密切聯系的指標，一般潤滑脂的最高使用溫度應比滴點溫度低15 ℃以上。潤滑脂的滴點與稠化劑的組成有很大關系，一般鈣基脂的滴點為75～95 ℃，鋰基脂的滴點為大于170 ℃，復合鋰基脂為大于250 ℃。因此，測定潤滑脂的滴點，有助于鑒別潤滑脂的類型和大致判斷潤滑脂的最高使用溫度。工程機械用潤滑脂的滴點指標要求為1號不低于170 ℃、2號不低于175 ℃、3號不低于180 ℃，試驗方法為GB/T 4929。

(2)蒸發損失

潤滑脂的蒸發損失是指潤滑脂在高溫(或真空)條件下或長期使用時基礎油的蒸發損失程度，主要取決于基礎油的種類、餾分組成和分子量。潤滑脂的蒸發損失越小，表明潤滑脂的高溫性越好；如果潤滑脂的蒸發損失過大，會使潤滑脂的稠度增大、摩擦增加、使用壽命縮短和防護性能變差等。工程機械用潤滑脂的蒸發損失指標要求均為不大于2.0%，試驗方法為GB/T 7325。

2.3.2 膠體安定性

潤滑脂是一個由基礎油和稠化劑形成的膠體結構分散體系，基礎油在受壓或受熱時有分離出來的傾向，即分油。分油是潤滑脂的一種特性，任何一種潤滑脂都有分油現象。分油的多少由潤滑脂的膠體安定性決定，是衡量潤滑脂好壞的指標之一，對潤滑脂的儲存和使用都有重要影響。如果潤滑脂的膠體安定性好，則分油的傾向小；如果潤滑脂的膠體安定性差，則在受熱、壓力、離心力等作用下易發生較嚴重的分油，導致使用壽命迅速下降，并使潤滑脂變稠變干，失去潤滑作用。一般潤滑脂失去50%的基礎油就會影響潤滑效果，潤滑脂應該更換報廢。

目前，我國測定潤滑脂膠體安定性的試驗方法有壓力分油法、鋼網分油法、貯存分油法和離心分油法等。工程機械用潤滑脂標準要求采用鋼網分油法來評定其膠體安定性，指標要求為1號不大于10.0%、2號和3號不大于5.0%，試驗方法為NB/SH/T 0324。

2.3.3 氧化安定性

潤滑脂的氧化安定性(化學安定性)是指潤滑脂在儲存期間和使用過程中抵抗氧化的能力。潤滑脂的氧化安定性的好壞對其使用壽命有重要影響，并影響潤滑脂的防腐性、結構及其他性能，因此潤滑脂應具有良好的氧化安定性。潤滑脂的氧化取決于其成分的性質，與稠化劑、基礎油和添加劑等有關，此外還受儲存和使用的條件如溫度、水分等的影響。

潤滑脂中的稠化劑和基礎油在長期儲存或處于高溫下很容易被氧化，產生腐蝕性氧化物、膠質和破壞潤滑結構的物質，這些物質均易引起金屬部件的腐蝕和降低潤滑脂的使用壽命。除了選擇氧化安定性好的基礎油和稠化劑外，加入合適抗氧劑或抗氧防腐劑可以提高潤滑脂的氧化安定性，以提高潤滑脂的使用壽命。

NB/SH/T 0985-2019標準要求采用SH/T 0325對工程機械用潤滑脂的氧化安定性進行評定，該方法也是國際上通用的測定潤滑脂氧化安定性的方法，試驗條件為溫度99 ℃、時間100 h、壓力758 kPa，指標要求均為壓力降不大于80 kPa。

2.3.4 低溫性能

潤滑脂的低溫性能是指潤滑脂在低溫下是否容易流動和泵送的性能，可用低溫相似黏度或低溫轉矩表示，也可以用潤滑脂在低溫下的稠度表示。潤滑脂的相似黏度表示潤滑脂在一定溫度下的流變性能。黏度的大小對潤滑脂的使用都會帶來較大影響，黏度越大，摩擦阻力越大，尤其在低溫條件下，影響更為顯著。測定潤滑脂的相似黏度可以預測潤滑脂是否容易通過導管被移動或泵送到使用部位。NB/SH/T 0985-2019標準要求采用低溫相似黏度來評定工程機械用潤滑脂的低溫性能，指標要求為1號不高于600 Pa·s、2號不高于950 Pa·s、3號不高于1350 Pa·s，試驗方法為SH/T 0048。

2.3.5 防銹性

防銹性主要是指潤滑脂防護金屬使之暫時免于生銹的能力。濕熱試驗是評價潤滑脂對金屬防護性能的指標。潤滑脂由于本身的特性，可以在金屬表面保持足夠的脂層，阻止腐蝕性物質侵蝕金屬表面，并抵抗水汽、氧、酸性以及其他腐蝕性氣體或液體透過脂層侵蝕金屬。為滿足工程機械雨淋、潮濕等環境下的防護性能，工程機械用潤滑脂需具備優良的防銹性。NB/SH/T 0985-2019標準要求按照GB/T 2361防銹油脂濕熱試驗法對工程機械用潤滑脂的防護性能進行評定，指標要求為A級。

2.4 工程機械用潤滑脂的模擬試驗要求

模擬試驗是在綜合多種因素，模擬使用環境，并直接采用或仿用使用部件等條件下進行，雖不能替代苛刻復雜的實際應用情況，但性能模擬試驗可以在實驗室內進行，比較便捷，且比較接近實際應用情況，有可信價值[12]。

2.4.1 抗水性

潤滑脂的抗水淋性能與實際應用有著密切聯系，水淋損失的質量分數越少，表示潤滑脂的抗水淋性能越好。工程機械一般都在戶外工作，面臨雨淋、潮濕等的惡劣環境，在施工過程中可能有大量的水進入軸銷等部位，因此，工程機械潤滑脂的抗水性具有重要的使用意義，也是工程機械設備在選擇和使用潤滑脂時必須注意和考慮的問題[13]。NB/SH/T 0985-2019標準要求工程機械用潤滑脂的水淋流失量指標為1號不大于10.0%、2號和3號不大于8.0%，試驗方法為SH/T 0109。

2.4.2 抗磨極壓性能

潤滑性能是潤滑脂的主要功能之一，通過其抗磨性能和極壓性能來評定。抗磨性是指潤滑脂通過保持在運動部件表面間的油膜，防止金屬對金屬相接觸而磨損的能力。工程機械的軸銷、齒輪、齒條等部件的磨損是工程機械最主要的失效方式，因此，工程機械用潤滑脂必須具有良好的抗磨減摩性能。

極壓性主要用來說明潤滑脂的承載能力，是工程機械用潤滑脂的重要指標。工程機械的回轉支承齒面、工作臂軸銷等各潤滑面的工作特點是低轉速、重負荷及沖擊震動負荷大。因此，對用于各支撐潤滑面的潤滑脂來說，必須具有良好的承載能力，才能滿足摩擦副的潤滑要求，從而避免發生斷齒、擦傷、點蝕等等潤滑事故。如果極壓性不好，油膜被破壞會導致干摩擦，造成設備嚴重磨損和燒結。因此，為防止摩擦副發生燒結、咬黏、刮傷，通常會向潤滑脂中加入極壓抗磨劑以增強其極壓抗磨性能[14-15]。

工程機械用潤滑脂的抗磨性指標要求為磨痕直徑不大于0.70 mm、極壓性指標要求為燒結負荷PD值不低于1961 N，試驗方法分別為SH/T 0204和SH/T 0202。

3 結束語

(1)針對工程機械設備的潤滑特點，NB/SH/T 0985-2019工程機械用潤滑脂產品標準在產品技術指標上進行了相應的嚴格規定，使其所屬產品能夠滿足工程機械設備苛刻的潤滑要求，保障工程機械設備的潤滑安全，延長其使用壽命。

(2)NB/SH/T 0985-2019工程機械用潤滑脂標準的制定和實施，可逐步推進和實現我國工程機械用潤滑脂的專業化、科學化和規范化，確保市場上工程機械用潤滑脂的產品質量，保證終端客戶的用脂安全。

(3)NB/SH/T 0985-2019工程機械用潤滑脂標準的制定和實施，能夠有效解決我國工程機械在潤滑脂應用方面的問題，有利于提高我國工程機械的整體潤滑水平，有利于減少工程機械的潤滑故障、降低維護費用和延長其使用壽命，具有顯著的經濟和社會效益。