CN112646643A - 舰用汽轮机油组合物、制备方法及其用途 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种舰用汽轮机油组合物、制备方法及其用途，主要解决了现有技术中舰用汽轮机油组合物的最大无卡咬负荷、氧化安定性与FZG齿轮机失效级无法达到大型航母的特殊要求的的技术问题。提供一种舰用汽轮机油组合物以重量份数计包括以下组分：100份基础油；0.1～0.9份抗氧剂；0.01～0.1份极压抗磨剂；0.01～0.1份金属减活剂；0.01～0.2份防锈剂，还提供对应的制备方法，包括步骤：将所需量的极压抗磨剂、金属减活剂、防锈剂、破乳剂、抗泡剂在50～80℃温度下加入基础油中，搅拌0.5～2小时，使其全部溶解，得到混合物，将温度控制在45～65℃下将抗氧剂加入到该混合物中，得到所述舰用汽轮机油组合物，以及其用途，较好地解决了该问题，适用于大型航母等有特殊要求的舰船的汽轮机组内。

Description

舰用汽轮机油组合物、制备方法及其用途
技术领域
本发明属于舰船上的汽轮机的润滑油的技术领域，尤其涉及一种舰用汽轮机油组合物、制备方法及其用途。
背景技术
汽轮机油亦称透平油，通常包括蒸汽轮机油、燃气轮机油，水力汽轮机油及抗氧汽轮机油等，主要用于汽轮机和相联动机组的滑动轴承、减速齿轮、调速器和液压控制系统的润滑。汽轮机油的作用主要是润滑作用，冷却作用和调速作用。根据汽轮机油的作用特点，一般要求具有氧化安定性，抗乳化性，防锈防腐性、抗泡性和空气释放性等。
舰用汽轮机油主要用于舰艇动力装置的核心部分，即推进装置，包括主机、传动设备、轴系及推进器等，主要功能和常规汽轮机油一样为润滑和冷却轴承，要求具有抗氧、防锈等性能。但由于舰船尤其是大型航母等长期处于海水环境，因此其防锈性能比常规汽轮机油要求更高，舰用汽轮机的轴封比较薄弱，更容易发生蒸汽泄漏进入油系统，因此抗乳化要求更高，由于有减速装置因此需要有一定的极压性。因舰船行船任务不定，为保证舰船可以长期运行，减少停修次数，要求油品有更长的使用寿命，即保证油品氧化寿命不低于10000h，旋转氧弹法测试油品旋转氧弹不低于1000min。
现有技术中的舰用汽轮机油大多满足GJB1601A-98《舰用防锈汽轮机油规范》要求，但是，该标准已被修订为GJB 1601B-2015《舰用汽轮机油规范》。而GJB 1601B规格是国内现有舰用汽轮机油产品最高规格，但是为了满足舰船部分特殊使用条件的较高要求，即最大无卡咬负荷不低于700N、旋转氧弹不低于1000min要求、氧化寿命不低于10000小时和FZG失效级不低于10级的要求，以满足更多大型舰船，尤其是大型航母的特殊要求，现有技术中的舰用汽轮机油无法达到上述标准。
发明内容
本发明所要解决的技术问题之一是舰用汽轮机油组合物的最大无卡咬负荷、氧化安定性与FZG齿轮机失效级无法达到大型航母的特殊要求的技术问题，提供一种新的舰用汽轮机油组合物，满足最大无卡咬负荷、氧化安定性与FZG齿轮机失效级的要求。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的舰用汽轮机油组合物的制备方法。本发明所要解决的技术问题之三是提供一种与解决技术问题之一的舰用汽轮机油组合物在舰船推进装置中的应用。
为解决第一个技术问题，本发明采用的技术方案如下：
一种舰用汽轮机油组合物，以重量份数计包括以下组分：
100份基础油；
0.1～0.9份抗氧剂；
0.01～0.1份极压抗磨剂；
0.01～0.1份金属减活剂；
0.01～0.2份防锈剂；
其中，所述抗氧剂选自烷基化N-苯基-α-萘胺与2，6-二叔丁基对甲酚、烷基化二苯胺、N-苯基-α-萘胺、酚酯或烷基硫代氨基甲酸酯中至少一种的混合物；
所述防锈剂为烯基丁二酸衍生物、烯基丁二酸半酯、氨基酸衍生物、烯基丁二酸酰胺衍生物或咪唑啉和羧酸衍生物中的至少一种；
所述极压抗磨剂为选自磷酸三甲酚酯、硫化烯烃、苯基硫化物、硫化脂肪酸酯或烷基硫代磷酸酯中的至少一种；
所述金属减活剂选自苯三唑衍生物或噻二唑衍生物中的至少一种；
其中，所述苯三唑衍生物选自N,N-二丁基氨基亚甲基-烷基苯三唑或苯三唑、醛和胺缩合物中的至少一种；所述噻二唑衍生物选自2,5-二巯基-1,3,4-噻二唑衍生物或二正辛基二硫代噻二唑衍生物中的至少一种；
所述基础油选自加氢矿物基础油或合成基础油中的至少一种，黏度指数大于90。
上述技术方案中，优选地，所述抗氧剂为烷基化N-苯基-α-萘胺、酚酯、烷基化二苯胺和烷基硫代氨基甲酸酯的混合物，其中，烷基化N-苯基-α-萘胺、酚酯、烷基化二苯胺和烷基硫代氨基甲酸酯的重量比为1：(0.2～0.5)：(0.2～0.6)：(0.5～1.0)。
上述技术方案中，优选地，所述舰用汽轮机油组合物以重量份数计还包括组分：0.01～0.1份破乳剂；其中，所述破乳剂为聚醚、胺和环氧化物缩合物中的至少一种。
上述技术方案中，优选地，所述抗氧剂为烷基化N-苯基-α-萘胺与酚酯的混合物，其中，烷基化N-苯基-α-萘胺与酚酯的重量份数比为1：(0.2～0.5)。
上述技术方案中，优选地，所述舰用汽轮机油组合物以重量份数计包括以下组分：
基础油的用量为100份；
抗氧剂的用量为0.2～0.8份；
极压抗磨剂的用量为0.02～0.06份；
金属减活剂的用量为0.02～0.08份；
防锈剂的用量为0.05～0.1份；
破乳剂的用量为0.01～0.05份，
其中，烷基化N-苯基-α-萘胺与2，6-二叔丁基对甲酚、烷基化二苯胺、N-苯基-α-萘胺、酚酯或烷基硫代氨基甲酸酯中至少一种的重量比为1：(0.1～1.0)。
上述技术方案中，优选地，所述防锈剂为烯基丁二酸半酯与氨基酸衍生物、烯基丁二酸酰胺衍生物或咪唑啉和羧酸衍生物中的至少一种的混合物，其中，烯基丁二酸半酯与氨基酸衍生物、烯基丁二酸酰胺衍生物、咪唑啉和羧酸衍生物中的至少一种的重量比为1：(0.3～0.6)。
上述技术方案中，优选地，所述极压抗磨剂为选自磷酸三甲酚酯、烷基硫代磷酸酯中的至少一种。
上述技术方案中，优选地，所述舰用汽轮机油组合物以重量份数计还包括组分：抗泡剂，所述抗泡剂的用量为0.001～0.1份，所述抗泡剂选自硅油或丙烯酸酯与醚共聚物中的至少一种。
硅油可以单指甲基硅油、乙基硅油或者是两者的混合物。
为解决第二个技术问题，本发明采用的技术方案如下：
一种前述的舰用汽轮机油组合物的制备方法，包括步骤：
将所需量的极压抗磨剂、金属减活剂、防锈剂、破乳剂、抗泡剂在50～80℃温度下加入基础油中，搅拌0.5～2小时，使其全部溶解，将温度控制在45～65℃下将抗氧剂加入到上述混合物中，得到所述舰用汽轮机油组合物。
为解决第三个技术问题，本发明采用的技术方案如下：
一种前述的舰用汽轮机油组合物用于舰船推进装置的润滑，主要应用于舰船动力装置的核心部分，即舰船推进装置，包括主机、传动设备、轴系及推进器等。
本发明中的舰用汽轮机油组合物能够应用于舰船推进装置内，同时满足最大无卡咬负荷不低于700N、旋转氧弹不低于1000min要求、氧化寿命不低于10000小时和FZG失效级不低于10级的要求，满足更多大型舰船，尤其是大型航母的特殊要求，起到了较好的技术效果。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明作进一步的阐述，而不是对本发明进行限制。
【实施例1】
实施例1公开了一种舰用汽轮机油组合物，以重量份数计包括以下组分：
100份基础油；
0.23份抗氧剂；
0.03份极压抗磨剂；
0.05份金属减活剂；
0.08份防锈剂。
本实施例中的各个组分的具体组成与含量以重量份数计记载于下表1中。
本实施例还公开一种舰用汽轮机油组合物的制备方法，包括步骤：将所需量的极压抗磨剂、金属减活剂、防锈剂、破乳剂、抗泡剂在60℃温度下加入基础油中，搅拌2小时，使其全部溶解，将温度控制在60℃下将抗氧剂加入到上述混合物中，得到所述舰用汽轮机油组合物。
本实施例的舰用汽轮机油组合物能够用于舰船推进装置的润滑。
【实施例2】
实施例2公开了一种舰用汽轮机油组合物，以重量份数计包括以下组分：
100份基础油；
0.23份抗氧剂；
0.03份极压抗磨剂；
0.05份金属减活剂；
0.08份防锈剂。
本实施例中的各个组分的具体组成与含量以重量份数计记载于下表1中。
本实施例还公开一种舰用汽轮机油组合物的制备方法，包括步骤：将所需量的极压抗磨剂、金属减活剂、防锈剂、破乳剂、抗泡剂在65℃温度下加入基础油中，搅拌2小时，使其全部溶解，将温度控制在65℃下将抗氧剂加入到上述混合物中，得到所述舰用汽轮机油组合物。
本实施例的舰用汽轮机油组合物能够用于舰船推进装置的润滑。
【实施例3】
实施例3公开了一种舰用汽轮机油组合物，以重量份数计包括以下组分：
100份基础油；
0.25份抗氧剂；
0.04份极压抗磨剂；
0.05份金属减活剂；
0.08份防锈剂。
本实施例中的各个组分的具体组成与含量以重量份数计记载于下表1中。
本实施例还公开一种舰用汽轮机油组合物的制备方法，包括步骤：将所需量的极压抗磨剂、金属减活剂、防锈剂、破乳剂、抗泡剂在65℃温度下加入基础油中，搅拌2小时，使其全部溶解，将温度控制在65℃下将抗氧剂加入到上述混合物中，得到所述舰用汽轮机油组合物。
本实施例的舰用汽轮机油组合物能够用于舰船推进装置的润滑。
【实施例4】
实施例4公开了一种舰用汽轮机油组合物，以重量份数计包括以下组分：
100份基础油；
0.25份抗氧剂；
0.04份极压抗磨剂；
0.08份金属减活剂；
0.08份防锈剂；
0.01份破乳剂。
本实施例中的各个组分的具体组成与含量以重量份数计记载于下表1中。
本实施例还公开一种舰用汽轮机油组合物的制备方法，包括步骤：将所需量的极压抗磨剂、金属减活剂、防锈剂、破乳剂、抗泡剂在60℃温度下加入基础油中，搅拌2小时，使其全部溶解，将温度控制在60℃下将抗氧剂加入到上述混合物中，得到所述舰用汽轮机油组合物。
本实施例的舰用汽轮机油组合物能够用于舰船推进装置的润滑。
【实施例5】
实施例5公开了一种舰用汽轮机油组合物，以重量份数计包括以下组分：
100份基础油；
0.31份抗氧剂；
0.04份极压抗磨剂；
0.05份金属减活剂；
0.08份防锈剂；
0.01份破乳剂；
0.05份抗泡剂。
本实施例中的各个组分的具体组成与含量以重量份数计记载于下表1中。
本实施例还公开一种舰用汽轮机油组合物的制备方法，包括步骤：将所需量的极压抗磨剂、金属减活剂、防锈剂、破乳剂、抗泡剂在70℃温度下加入基础油中，搅拌1.5小时，使其全部溶解，将温度控制在50℃下将抗氧剂加入到上述混合物中，得到所述舰用汽轮机油组合物。
本实施例的舰用汽轮机油组合物能够用于舰船推进装置的润滑。
【实施例6】
实施例6公开了一种舰用汽轮机油组合物，以重量份数计包括以下组分：
100份基础油；
0.4份抗氧剂；
0.05份极压抗磨剂；
0.05份金属减活剂；
0.09份防锈剂；
0.01份破乳剂；
0.02份抗泡剂。
本实施例中的各个组分的具体组成与含量以重量份数计记载于下表1中。
本实施例还公开一种舰用汽轮机油组合物的制备方法，包括步骤：将所需量的极压抗磨剂、金属减活剂、防锈剂、破乳剂、抗泡剂在55℃温度下加入基础油中，搅拌2小时，使其全部溶解，将温度控制在60℃下将抗氧剂加入到上述混合物中，得到所述舰用汽轮机油组合物。
本实施例的舰用汽轮机油组合物能够用于舰船推进装置的润滑。
【实施例7】
实施例7公开了一种舰用汽轮机油组合物，以重量份数计包括以下组分：
100份基础油；
0.5份抗氧剂；
0.05份极压抗磨剂；
0.05份金属减活剂；
0.09份防锈剂；
0.01份破乳剂；
0.02份抗泡剂。
本实施例中的各个组分的具体组成与含量以重量份数计记载于下表1中。
本实施例还公开一种舰用汽轮机油组合物的制备方法，包括步骤：将所需量的极压抗磨剂、金属减活剂、防锈剂、破乳剂、抗泡剂在75℃温度下加入基础油中，搅拌1小时，使其全部溶解，将温度控制在65℃下将抗氧剂加入到上述混合物中，得到所述舰用汽轮机油组合物。
本实施例的舰用汽轮机油组合物能够用于舰船推进装置的润滑。
【对比例1～4】
按照下表2中的各个组分的重量份数，称取所需量的极压抗磨剂、防锈剂加入至基础油中，在65℃下加热搅拌至完全均匀，然后降低温度至55℃下加入抗氧剂，搅拌至完全均匀得到对比例1～4对应的舰用汽轮机油组合物。
将以上实施例1～实施例7、对比例1～对比例4进行的性能进行评价测试，采用的测试方法如下：
SH/T 0193-2008《润滑油氧化安定性的测定旋转氧弹法》
GB/T 12581-2006《加抑制剂矿物油氧化特性测定法》
NB/SH/T 0306-2013《润滑油承载能力的评定FZG目测法》
GB/T 3142-1982《润滑剂承载能力测定法(四球法)》
NB/SH/T 0189-2017《润滑油抗磨损性能的测定四球法》
GB/T 11143-2008《加抑制剂矿物油在水存在下防锈性能实验法》
SH/T 0191-1992《润滑油破乳化值测定法》
GB/T5906-2017《石油产品铜片腐蚀试验法》
实施例1～实施例7采用上述试验方法进行评价后得到的对应的性能数据列于下表3中，对比例1～对比例4采用上述试验方法进行评价后得到的对应的性能数据列于下表4中。
在下方的表1与表2中，
T306为磷酸三甲酚酯；
T501为2，6-二叔丁基对甲酚；
T531为N-苯基-α-萘胺；
T534为2，4，4-三甲基-2-苄基戊基二苯胺；
T552为苯三唑、醛和胺缩合物；
T561为2,5-二巯基－1,3,4-噻二唑衍生物；
T747A为烯基丁二酸半酯；
AC-716为烯基丁二酸衍生物；
T921为丙烯酸酯与醚共聚物；
酚酯为β-(3.5-二叔丁基-4羟基苯基)丙酸甲酯。
Figure BDA0002228173730000111
Figure BDA0002228173730000121
Figure BDA0002228173730000131
Figure BDA0002228173730000141
从上述表3与表4中的性能数据可以看出，烷基化N-苯基-α-萘胺与N-苯基-α-萘胺在本发明的组合物中起到相近的作用与效果，从而实施例1与实施例2的舰用汽轮机油组合物的性能近似。
实施例1～实施例7满足最大无卡咬负荷不低于700N、旋转氧弹不低于1000min要求、氧化寿命不低于10000小时和FZG失效级不低于10级的要求，而对比例中的FZG失效级最高只有9。
氧化安定性是汽轮机油最重要的性能之一，对实施例1～实施例7中各组合物进行了旋转氧弹值、氧化安定性酸值达2.0mgKOH/g的时间的指标进行了测试。其中，旋转氧弹值、氧化安定性酸值达2.0mgKOH/g的时间等值越大，说明汽轮机油氧化安定性能越好。因此，很明显实施例1～实施例7的旋转氧弹值明显大于对比例1～对比例4的值，说明氧化安定性明显提高，且从实施例的数值来看，说明各个实施例的组合物可以同时满足GJB1601B-2015标准及大型航母的特殊要求。
利用最大无卡咬负荷PB、磨斑直径、FZG齿轮机试验等指标对舰用汽轮机油组合物的极压抗磨性进行测试。一般来说，舰用汽轮机油组合物的最大无卡咬负荷PB值越大，FZG齿轮机试验失效级等级越高，磨斑直径值越小，说明其极压抗磨性越好。对比例1与对比例2的各组合物的FZG齿轮机试验值可以满足GJB1601B-2015标准质量要求，但不能满足部分舰船特殊要求，对比例3与对比例4的各组合物的磨斑直径、FZG齿轮机试验不能满足GJB1601B-2015标准及部分舰船特殊要求。另外，对比例1～对比例4中各组合物的防锈性能(液相锈蚀B法、水洗后液相锈蚀B法)可以满足要求，但所用添加剂均为羧酸类物质，酸值较大，对油品氧化油泥的控制不利。
因此，本发明的舰用汽轮机油组合物同时满足最大无卡咬负荷不低于700N、旋转氧弹不低于1000min要求、氧化寿命不低于10000小时和FZG失效级不低于10级的要求，满足更多大型舰船，尤其是大型航母的特殊要求，起到了较好的技术效果。

Claims (10)

1.一种舰用汽轮机油组合物，以重量份数计包括以下组分：
100份基础油；
0.1～0.9份抗氧剂；
0.01～0.1份极压抗磨剂；
0.01～0.1份金属减活剂；
0.01～0.2份防锈剂；
其中，所述抗氧剂选自烷基化N-苯基-α-萘胺与2，6-二叔丁基对甲酚、烷基化二苯胺、N-苯基-α-萘胺、酚酯或烷基硫代氨基甲酸酯中至少一种的混合物；
所述防锈剂为烯基丁二酸衍生物、烯基丁二酸半酯、氨基酸衍生物、烯基丁二酸酰胺衍生物或咪唑啉和羧酸衍生物中的至少一种；
所述极压抗磨剂为选自磷酸三甲酚酯、硫化烯烃、苯基硫化物、硫化脂肪酸酯或烷基硫代磷酸酯中的至少一种；
所述金属减活剂选自苯三唑衍生物或噻二唑衍生物中的至少一种；
其中，所述苯三唑衍生物选自N,N-二丁基氨基亚甲基-烷基苯三唑或苯三唑、醛和胺缩合物中的至少一种；所述噻二唑衍生物选自2,5-二巯基-1,3,4-噻二唑衍生物或二正辛基二硫中代噻二唑衍生物的至少一种；
所述基础油选自加氢矿物基础油或合成基础油中的至少一种，黏度指数大于90。
2.根据权利要求1所述的舰用汽轮机油组合物，其特征在于：
所述抗氧剂为烷基化N-苯基-α-萘胺、酚酯、烷基化二苯胺和烷基硫代氨基甲酸酯的混合物，其中，烷基化N-苯基-α-萘胺、酚酯、烷基化二苯胺和烷基硫代氨基甲酸酯的重量比为1：(0.2～0.5)：(0.2～0.6)：(0.5～1.0)。
3.根据权利要求1所述的舰用汽轮机油组合物，其特征在于，以重量份数计还包括组分：
0.01～0.1份破乳剂；
其中，所述破乳剂为聚醚、胺和环氧化物缩合物中的至少一种。
4.根据权利要求3所述的舰用汽轮机油组合物，其特征在于：
所述抗氧剂为烷基化N-苯基-α-萘胺与酚酯的混合物，其中，烷基化N-苯基-α-萘胺与酚酯的重量份数比为1：(0.2～0.5)。
5.根据权利要求3所述的舰用汽轮机油组合物，其特征在于，以重量份数计，包括以下组分：
基础油的用量为100份；
抗氧剂的用量为0.2～0.8份；
极压抗磨剂的用量为0.02～0.06份；
金属减活剂的用量为0.02～0.08份；
防锈剂的用量为0.05～0.1份；
破乳剂的用量为0.01～0.05份，
其中，烷基化N-苯基-α-萘胺与2，6-二叔丁基对甲酚、烷基化二苯胺、N-苯基-α-萘胺、酚酯或烷基硫代氨基甲酸酯中至少一种的重量比为1：(0.1～1.0)。
6.根据权利要求1所述的舰用汽轮机油组合物，其特征在于：
所述防锈剂为烯基丁二酸半酯与氨基酸衍生物、烯基丁二酸酰胺衍生物或咪唑啉和羧酸衍生物中的至少一种的混合物，
其中，烯基丁二酸半酯与氨基酸衍生物、烯基丁二酸酰胺衍生物、咪唑啉和羧酸衍生物中的至少一种的重量比为1：(0.3～0.6)。
7.根据权利要求1所述的舰用汽轮机油组合物，其特征在于：
所述极压抗磨剂为选自磷酸三甲酚酯、烷基硫代磷酸酯中的至少一种。
8.根据权利要求3所述的舰用汽轮机油组合物，其特征在于，以重量份数计还包括组分：
抗泡剂，所述抗泡剂的用量为0.001～0.1份，所述抗泡剂选自硅油或丙烯酸酯与醚共聚物中的至少一种。
9.一种权利要求8的所述的舰用汽轮机油组合物的制备方法，包括步骤：
将所需量的极压抗磨剂、金属减活剂、防锈剂、破乳剂、抗泡剂在50～80℃温度下加入基础油中，搅拌0.5～2小时，使其全部溶解，得到混合物，将温度控制在45～65℃下将抗氧剂加入到所述混合物中，得到所述舰用汽轮机油组合物。
10.一种权利要求1～8中任意一项所述的舰用汽轮机油组合物用于舰船推进装置的润滑。
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