两种I类基础油在CF-4级别的应用研究

API基础油分类为I类的150号基础油是生产中不可缺少的基础油。为了考察不同来源的基础油性能差异, 选取两种基础油“油1”及“油2”作为研究对象, 考察其各项性能指标。

1 基础油性能比对

从饱和烃和硫含量的数据上来看, 两基础油的均为I类基础油, 油1的各项指标在中石化规定的HVI I 125范围内, 而油2除了黏度略低, 其余指标也在HVI I 125范围内, 初步考虑将两基础油均替代现用I类基础油。

选取目前常用于油品生产的“HVI I 150”作为参考对象, 通过对比可以看出, 油1与油2基础油的黏度小于HVI I 150, 油1的倾点略高于其它二者, 其余三者相差不大。

2 调和方案

根据API基础油互换规则, CF-4质量级别以上的产品进行基础油替代, 需要进行相应台架试验的验证, 而CF-4级别油品配方中I类油的互换没有台架试验要求, 因此初步考虑在使用I类基础油调配的CF-4发动机油中进行基础油性能的考察。

调和样品试验方案见表2, 调和所选取的黏指剂均为黏A。

由于油2的100℃运动黏度与对比考察的HVI I 150存在较大差异, 因此在CF-4 15W-40样品调配中调整了黏指剂的加入比例。

由于CF-4 20W-50样品要求的黏度较高, 仅调整黏指剂的比例不足以弥补基础油替换时样品的黏度差异, 因此在调配此级别样品时, 相应调整了另外两基础油“油A”和“油B”的加入比例。其中油A为I类基础油, 油B为II类基础油, 三种样品中, 油A油B的变化比例不超过3%。

3 试验结果评价方法

实验室内的内燃机油性能的考察, 应包括黏度和黏温性能、极压抗磨性能、清净分散性、抗氧化性能几个方面。

3.1 黏度及黏温性能

100℃运动黏度

采用GB/T 265《石油产品运动黏度测定法和动力黏度计算法》标准方法。在100℃恒定温度下, 测定一定体积液体在重力下流过标定的玻璃毛细管黏度计的时间。黏度计的毛细管常数与流动时间的乘积, 即为100℃下测定液体的运动黏度。

低温动力黏度

采用GB/T 6538《发动机油表观黏度的测定冷启动模拟机法》标准方法。一电子马达驱动一个与定子紧密配合的转子, 在转子和定子的空隙间充满试样, 将试验温度维持在某特定值, 校正转子的转速使之作为黏度的函数。通过校正结果和转子转速确定试验黏度。考察这一指标有助于了解基础油的低温性能。

3.2 极压性能

采用GB/T 3142《润滑剂承载能力测定法 (四球法) 》标准方法, 将四球机中四个钢球按等边四面体排列, 钢球间接触点都被润滑剂覆盖, 上球在1400-1500r/min下旋转, 下面三个球用油盒固定在一起, 通过杠杆或液压系统加压, 测量钢球磨斑直径, 直到磨斑直径到达不大于相应补偿线上磨痕直径的5%范围内, 测出PB值。

3.3 抗磨性能

采用SH/T0189《润滑油抗磨损性能测定法 (四球机法) 》标准方法。将四球机中三个钢球固定在油盒中, 并被试油覆盖, 另外一个同一直径钢球置于三球顶部, 受392N力作用, 成为三点接触, 加热试油至75℃后, 顶球在1200r/min转速下旋转60min±1min, , 测量油盒中三个球的磨斑直径平均值。

3.4 清净分散性

两成焦板试验 (间歇和连续) 均采用SH/T 0300《曲轴箱模拟试验方法 (QZX法) 》标准方法。将试油及试验铝板加热到一定温度 (间歇试验板温为320℃, 连续试验板温为330℃) , 使油飞溅到铝片表面形成漆膜, 间歇试验试油飞溅30s, 停顿30s, 交替进行, 试验时长12h, 连续试验不停顿, 连续飞溅6h, 试验结束后测定金属板的漆膜评级及胶重。

3.5 氧化安定性

采用SH/T 0074《汽油机油薄层吸氧氧化安定性测量法》。将试验油及两种催化剂及蒸馏水混合后放入装油压力表的氧弹中, 氧弹在室温下充入620k Pa (94psig) 氧气, 放置于160℃油浴, 与水平呈30°, 以100r/min速度轴向旋转。当试验达到规定压力降时, 记录时间。根据时间来评定高温氧化安定性。

4 数据分析

4.1 油1的性能分析

4.1.1 低温性能

样品1和样品4的低温动力黏度均小于对比样品。可判断油1的低温性能较好。

4.1.2 极压性能

样品1的试验数据与样品3相同, 但样品4比样品6试验数据差, 且结果相差较多, 这可能与样品4运动黏度较低有关。考虑到样品1与样品4配方基础油比例一致, 油1的极压性能应与HVI I 150相当。

4.1.3 抗磨性能

在磨斑直径试验中, 样品1数据小于样品3, 而样品4数据大于样品6, 但相差很少。考虑到样品4运动黏度较低, 且样品1与样品4基础油比例一致, 油1的抗磨性能应与HVI I 150相当。

4.1.4 清净分散性

图1图2为CF-4 15W-40的三个样品所取得的成焦板试验漆膜评级对比图, 图3图4为CF-4 20W-50的三个样品所取得的成焦板试验漆膜评级对比图。

从实验结果上看, 样品1的两成焦板试验, 不论是成漆情况还是胶重, 均与样品6结果相近。样品4与样品6相比, 使用油1调配的样品4的成漆情况略好于样品6, 两样品胶重结果相近, 没有特别突出的优势。因此可判断, 油1与HVI I 150清净分散性能相近。

图中从左到右, 所涉及样品分别是样品、样品、样品

图中从左到右, 所涉及样品分别是样品4、样品5、样品6

图中从左到右, 所涉及样品分别是样品4、样品5、样品6 (对比样品)

图中从左到右, 所涉及样品分别是样品4、样品5、样品6 (对比样品)

4.1.5 氧化安定性

从试验结果上可以看出, 样品1和样品4的试验数据均明显好于同级别使用HVI I 150调配的样品, 因此可以判断, 油1的氧化安定性较好, 明显好于HVI I 150。

4.2 油2的性能分析

4.2.1 低温性能

使用油2调配的样品2及样品5的试验数据均小于使用HVI I 150调配的样品, 因此可以判断油2的低温性能较好, 优于HVI I 150。

4.2.2 极压性能

15W-40级别的样品2与样品3试验结果一致, 但20W-50级别的样品5的数据明显高于样品6。因此可判断油2的极压性能应不次于样品3。

4.2.3 抗磨性能

样品2的试验结果小于样品3, 而样品5的试验结果比样品6差, 但结果相差都很小, 因此油2的抗磨性能应与HVI I 150相近。

4.2.3 清净分散性

从试验结果上看, 15W-40级别的样品2在两次成焦板试验中, 成漆情况与使用HVI I 150调配的样品3一致, 但在胶重的结果中, 样品2在成焦板 (间歇) 试验中的胶重小于样品3, 在成焦板 (连续) 试验中胶重大于样品5, 但胶重相差并不大。

20W-50级别样品5的两次试验的成漆情况和胶重均好于样品6, 但差别均不明显。

综上所述, 可认为油2清净分散性与HVI I 150相当。

4.2.4

在两种不同的黏度级别样品中, 使用油2调配的样品的试验数据均高于使用HVI I 150样品, 因此可以判断油2的氧化安定性较好。

5 结语

5.1 油1在低温性能、氧化安定性方面均表现出比参比基础油HVI I 150优秀的性能, 在极压性能、抗磨性能和清净分散性方面与参比基础油相近。

5.2 油2在低温性能、氧化安定性方面优于参比基础油HVII 150, 在清净分散性与抗磨性能方面与参比基础油相当, 极压性能不次于参比基础油。

摘要：本文选取两种基础油及目前常用的一种基础油为研究对象, 结合基础油互换规则, 确定在CF-4质量级别上进行三种油品的性能对比试验, 最终得出试验结论。