CN108865364A - 钢管扩径油组合物及其用途 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种钢管扩径油组合物及其用途，主要解决现有技术中由于扩径油被清洗性能不足，造成加工大口径钢管后内壁残留的扩径油不易被水乳化冲洗干净，后道对管件内壁防腐工序的效果大大降低，无法满足大口径直缝埋弧焊钢管扩径加工后对油品清洗性能要求的问题。本发明组合物以重量份数计，包括以下组份：a)5～10份极压抗磨剂；b)30～60份表面活性剂；c)5～10份防锈剂；d)5～10份增稠剂；e)0.05～0.1份消泡剂；f)10～40份基础油。可用于钢管扩径油组合物的工业生产中。

Description

钢管扩径油组合物及其用途

技术领域

本发明涉及一种钢管扩径油组合物及其用途。

背景技术

钢管扩径油主要用于钢管生产中扩径头工作部位的润滑，例如国家西气东输重点工程中干线专用的大口径直缝埋弧焊管，在其冷加工中的强力扩径、整形和消除内应力的工艺过程中，钢管扩径油作为这种特殊工艺的配套润滑材料可以使管壁和扩径头的滑动与导向摩擦副两个工作表面保持润滑，工艺要求钢管扩径油在使用中形成的油膜能使所有摩擦面在高压力作用下不受损伤，同时还要求钢管扩径油在使用后可以通过水喷淋的方式快速从钢管内壁脱离，乳化液废水可以通过化学沉降法处理。其中扩径加工后会对钢管内壁残留的扩径油用水进行冲洗，其喷淋装置为深入钢管内壁具有一定水压的环形喷水嘴。由于扩径加工的钢管直径不同，大口径钢管在加工后管内壁残留的扩径油往往会清洗不充分，造成内壁扩径油残留，影响下道防腐工序。

因此钢管扩径油需要有以下几点特殊性能：较高的抗磨润滑极压性能；较强的乳化性能、被水清洗性能即扩径后残留在钢管内壁的扩径油能极易乳化而被水冲洗干净，进而可以快速从钢管内壁水洗脱离，不影响下一工序；且能够完全生物降解，使用后废水易处理。

现有技术中，文献CN103710081A中极压抗磨剂重量百分比为5-10％，主要选自含氮硼酸酯和磺酸盐的混合物；表面活性剂重量百分比为10-20％，主要选自蓖麻油聚氧乙烯醚和聚异丁烯衍生物的混合物。文献CN107653042A中极压抗磨剂重量百分比为5-10％，主要选自噻二唑衍生物、含氮硼酸酯、硫化脂肪酸酰胺、硫化猪油的混合物；表面活性剂重量百分比为20-40％，主要选自山梨醇单油酸酯和蓖麻油聚氧乙烯醚的混合物。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有技术中由于扩径油清洗性能不足，扩径加工大口径钢管后，钢管内壁残留的扩径油不易被水乳化冲洗干净，后道对管件内壁防腐处理工序的效果大大降低，无法满足大口径直缝埋弧焊钢管扩径加工后对油品清洗性能要求的问题。通过极压抗磨剂和表面活性剂优化组合的技术方案解决了现有技术方案中单方面侧重润滑性能造成油品清洗性能不足的问题，提供一种新的钢管扩径油组合物。该组合物通过对极压抗磨剂和表面活性剂的优化组合，较好地平衡了钢管扩径油乳化性能和极压润滑性能，既能保证了高强度扩径加工下的油品极压润滑性能，又具有较好的乳化性能使用后易于清洗，满足一般大直径钢管扩径工艺要求，保证工程安全，提高大直径钢管的扩径质量，又对人体和环境无害，可生物降解，使用后废水处理简捷高效，即使加工后的大口径钢管内壁残留部分扩径油，该组合物也能较容易的被水冲洗干净不影响下道工序。本发明所要解决的技术问题之二是提供一种与解决技术问题之一所对应的钢管扩径油组合物的用途。

为解决上述技术问题之一，本发明采取的技术方案如下：一种钢管扩径油组合物，以重量份数计，包括以下组份：

a)5～10份极压抗磨剂；

b)30～60份表面活性剂；

c)5～10份防锈剂；

d)5～10份增稠剂；

e)0.05～0.1份消泡剂；

f)10～40份基础油；

所述极压抗磨剂选自硫化烯烃、磷酸三甲酚酯、硫化脂肪酸酯、二烷基二硫代磷酸锌、硫化猪油和硼酸盐极压抗磨剂中的至少两种；

所述表面活性剂选自烷基酚聚氧乙烯醚、蓖麻油聚氧乙烯醚、脂肪酸聚氧乙烯酯和山梨醇单油酸酯中的至少一种；

所述防锈剂选自环烷酸锌、石油磺酸钠和十二烷基丁二酸中的至少一种；

所述增稠剂选分子量为20000～60000的高分子聚酯和聚异丁烯中的至少一种；

所述消泡剂选自硅氧烷基消泡剂；

所述基础油选自蓖麻油、氧化菜油和环氧大豆油中的至少一种。

根据本发明的一个方面，所述极压抗磨剂中磷酸三甲酚酯和硫化烯烃的重量百分比为20～60％。

根据本发明的一个方面，所述极压抗磨剂为磷酸三甲酚酯、硫化烯烃和硼酸盐极压抗磨剂的混合物；其中，磷酸三甲酚酯和硫化烯烃的重量百分比为20～60％。

根据本发明的一个方面，所述表面活性剂选自烷基酚聚氧乙烯醚、蓖麻油聚氧乙烯醚、脂肪酸聚氧乙烯酯和山梨醇单油酸酯中的至少两种。

根据本发明的一个方面，所述表面活性剂中烷基酚聚氧乙烯和蓖麻油聚氧乙烯醚的重量百分比为40～80％。

根据本发明的一个方面，所述防锈剂中环烷酸锌和石油磺酸钠的重量百分比为50～100％。

根据本发明的一个方面，所述防锈剂为环烷酸锌和石油磺酸钠的混合物。

本发明组合物的制备方法包括以下步骤：

a)将基础油投入调和釜，搅拌，升温至40～75℃并维持；

b)加入极压抗磨剂，搅拌均匀；

c)再加入表面活性剂，搅拌均匀；

d)最后加入防锈剂、增稠剂和消泡剂，搅拌并停止加热，逐步降温至室温，停止搅拌，即得所述组合物。

为解决上述技术问题之二，本发明采取的技术方案如下：所述钢管扩径油组合物用于大直径钢管生产中扩径头工作部位的润滑。

上述技术方案中，所述钢管扩径油组合物的组份、重量份数以及优选范围与解决技术问题之一所采取的技术方案相同。

本发明组合物中，所述极压抗磨剂选自硫化烯烃、磷酸三甲酚酯、硫化脂肪酸酯、二烷基二硫代磷酸锌、硫化猪油、硼酸盐极压抗磨剂中的至少两种；优选方案为其中必须含有硫化烯烃和磷酸三甲酚酯。极压抗磨剂混合物中，硫化烯烃和磷酸三甲酚酯的含量为20～60重量％，基于极压抗磨剂混合物的重量。更优选方案为极压抗磨剂为磷酸三甲酚酯、硫化烯烃和硼酸盐极压抗磨剂的混合物；其中，磷酸三甲酚酯和硫化烯烃的重量百分比为20～60％，基于极压抗磨剂混合物的重量。硼酸盐极压抗磨剂，具有极好的油膜强度，同时热稳定性能较好，使用温度界限高，对金属腐蚀较小、无毒无味，同时硼酸盐微溶于水。该硼酸盐极压抗磨剂的引入，即使扩径油使用后沾附钢管内壁，也较容易溶于水而被清洗掉，同时也可以与表面活性剂协同复配，使表面活性剂的乳化性能更好。

本发明组合物中，所述表面活性剂选自烷基酚聚氧乙烯醚、蓖麻油聚氧乙烯醚、脂肪酸聚氧乙烯酯、山梨醇单油酸酯中的至少一种。优选方案为选自烷基酚聚氧乙烯醚、蓖麻油聚氧乙烯醚、脂肪酸聚氧乙烯酯和山梨醇单油酸酯中的至少两种，其中，烷基酚聚氧乙烯和蓖麻油聚氧乙烯醚的重量百分比为40～80％，基于所述表面活性剂的重量。更优选方案为烷基酚聚氧乙烯醚和蓖麻油聚氧乙烯醚的混合物。

本发明组合物中，防锈剂选自环烷酸锌、石油磺酸钠和十二烷基丁二酸中的至少一种。优选方案为防锈剂中环烷酸锌和石油磺酸钠的重量百分比为50～100％。更优选方案为环烷酸锌和石油磺酸钠的混合物。石油磺酸钠防锈剂同时具有防锈和乳化性能，同时也可以与表面活性剂协同复配增强乳化性能，有利于提高扩径油组合物的被清洗效果。

本发明组合物中，增稠剂选自高分子聚酯或聚异丁烯中的至少一种。增稠剂能够改善油品的黏度，使环保型钢管扩径油组合物具有较高的黏附性能，提供连续的润滑膜，减少流失，同时还具有一定的润滑性能。

本发明组合物中，消泡剂选自硅氧烷基消泡剂。如果油品在使用过程中产生泡沫，就会破坏油膜强度和稳定性，影响润滑效果，造成摩擦副磨损，因此为防止环保型钢管扩径油组合物在使用过程中产生泡沫，需要加入消泡剂。

本发明组合物中，基础油选自蓖麻油、氧化菜油或环氧大豆油中的至少一种。

下面结合实施例和对比例对本发明作进一步的阐述。

具体实施方式

【实施例1～3】

将基础油投入调和釜，搅拌，升温至50℃并维持在这个温度；加入极压抗磨剂，搅拌均匀；再加入表面活性剂，搅拌均匀；最后加入防锈剂和增稠剂，搅拌并停止加热，逐步降温至室温，停止搅拌，即得所述组合物。组合物中各组份的种类及用量，具体见表1。

其中，消泡剂都是0.1份聚二甲基硅氧烷；基础油都是余量的氧化菜油。

【比较例1】

按照文献CN103710081A【实施例1】制备组合物。其组成为：氧化菜油49.9份，分子量为40000的聚醚15份，高碱值合成磺酸钙6份含氮硼酸酯4份，脂肪醇聚氧乙烯醚(3EO)3份，蓖麻油聚氧乙烯醚(20EO)17份，十二烯基丁二酸二乙醇酰胺5份，聚二甲基硅氧烷0.1份。

【比较例2】

按照文献CN107653042A【实施例1】制备组合物。其组成为：氧化菜油34.9份，高分子聚酯10份，噻二唑衍生物2份，硫化脂肪酸酰胺3份，硫化猪油5份，山梨醇单油酸酯15份，蓖麻油聚氧乙烯醚(10EO)20份，十二烯基丁二酸二乙醇酰胺10份，聚二甲基硅氧烷0.1份。

【比较例3】

将【比较例2】中表面活性剂混合物中山梨醇单油酸酯15份组分增加至25份，蓖麻油聚氧乙烯醚组分增加至35份。

【比较例4】

【比较例4】为某进口产品。

【比较例5】

【比较例5】为某国产扩径油。

按照文献CN102297928A【实施例1】对钢管扩径油乳化性能的测试方法，分别对各实施例和比较例制备的钢管扩径油进行乳化及润滑性能性能测试，测试方法为本领域工程技术人员所熟知的。试验结果见表2和表3。

钢管扩径油乳化性能的测试方法具体如下：

1)取200g的蒸馏水放入烧杯，不同油分别取4g(本实验测定2％浓度时的乳化性能)。

2)用吸管将不同油滴在烧杯内壁上，使之在无任何外力的情况下流向水面。

3)在油品和水接触后，油品会慢慢乳化，并通过下列指标判断油品的乳化能力优劣。

a：乳化时间的长短：从油品滴到容器内壁开始计时，到全部乳化结束，用时越短乳化能力越好。

b：乳化液外观的判断：如果乳化时间相同，可以观察乳化液外观，如果乳化液无颗粒状悬浮物，则说明乳化效果好，对应油品的乳化能力强。

c：析油时间的长短：乳化后继续静置，如果有油品析出时，说明乳化效果不好，析出时间越短，乳化效果越差。

由表2和表3可以看出，本发明钢管扩径油组合物与同类钢管扩径油相比，较好地平衡了油品的乳化性能和极压润滑性能，在具有优异润滑性能的同时，提高了油品的乳化性能。润滑性能与同类油品相当甚至更好，但乳化性能明显优于同类油品。在满足扩径加工的润滑性能需求之外，又兼顾了大口径直缝埋弧焊钢管扩径加工后对油品清洗性能的要求。

本发明通过极压抗磨剂和表面活性剂优化组合的技术方案较好地平衡了钢管扩径油乳化性能和极压润滑性能，解决了现有技术方案中单方面侧重润滑性能造成油品清洗性能不足的问题。

本发明中极压剂抗磨剂重量百分比为5-10％，优选磷酸三甲酚酯、硫化烯烃和硼酸盐的混合物，表面活性剂重量百分比提高至30-60％，优选烷基酚聚氧乙烯醚和蓖麻油聚氧乙烯醚的混合物，将扩径油组合物的被清洗性能进一步提高的同时，不影响组合物的润滑性能。而按照文献CN103710081A和CN107653042A方案中极压剂和表面活性剂混合物组合方式，将表面活性剂添加比例同样提高至30-60％，扩径油组合物的被清洗性能会有所提高，但润滑性能会明显下降。

表1

表2

表3

Claims (8)

1.一种钢管扩径油组合物，以重量份数计，包括以下组份：

a)5～10份极压抗磨剂；

b)30～60份表面活性剂；

c)5～10份防锈剂；

d)5～10份增稠剂；

e)0.05～0.1份消泡剂；

f)10～40份基础油；

所述极压抗磨剂选自硫化烯烃、磷酸三甲酚酯、硫化脂肪酸酯、二烷基二硫代磷酸锌、硫化猪油和硼酸盐极压抗磨剂中的至少两种；

所述表面活性剂选自烷基酚聚氧乙烯醚、蓖麻油聚氧乙烯醚、脂肪酸聚氧乙烯酯和山梨醇单油酸酯中的至少一种；

所述防锈剂选自环烷酸锌、石油磺酸钠和十二烷基丁二酸中的至少一种；

所述增稠剂选分子量为20000～60000的高分子聚酯和聚异丁烯中的至少一种；

所述消泡剂选自硅氧烷基消泡剂；

所述基础油选自蓖麻油、氧化菜油和环氧大豆油中的至少一种。

2.根据权利要求1所述钢管扩径油组合物，其特征在于，所述极压抗磨剂中磷酸三甲酚酯和硫化烯烃的重量百分比为20～60％。

3.据权利要求1所述钢管扩径油组合物，其特征在于，所述极压抗磨剂为磷酸三甲酚酯、硫化烯烃和硼酸盐极压抗磨剂的混合物；其中，磷酸三甲酚酯和硫化烯烃的重量百分比为20～60％。

4.根据权利要求1所述钢管扩径油组合物，其特征在于，所述表面活性剂选自烷基酚聚氧乙烯醚、蓖麻油聚氧乙烯醚、脂肪酸聚氧乙烯酯和山梨醇单油酸酯中的至少两种。

5.根据权利要求4所述钢管扩径油组合物，其特征在于，所述表面活性剂中烷基酚聚氧乙烯和蓖麻油聚氧乙烯醚的重量百分比为40～80％。

6.根据权利要求1所述钢管扩径油组合物，其特征在于，所述防锈剂中环烷酸锌和石油磺酸钠的重量百分比为50～100％。

7.根据权利要求6所述钢管扩径油组合物，其特征在于，所述防锈剂为环烷酸锌和石油磺酸钠的混合物。

8.权利要求1～7任一所述的钢管扩径油组合物用于大直径钢管生产中扩径头工作部位的润滑。