Технический углерод (сажа) — это разновидность углеродного материала, представляющего собой полидисперсный порошок черного цвета, получаемый при неполном сгорании или при термическом разложении углеродсодержащих веществ, преимущественно углеводородов, в интервале температур от 1200 до 1700 °С. ТУ может получаться и при более высоких температурах, например, в низкотемпературной плазме. Основным элементом ТУ является углерод (95—99,5 %), кроме того, в ТУ содержатся водород (0,2—0,9 %), сера (0,01 — 1,2 %), кислород (0,1 — 5 %) и зола до 0,3 % в зависимости от состава сырья и технологии получения.
Частицы ТУ в зависимости от способа получения (прежде всего от температуры и продолжительности процесса) имеют размеры в диапазоне от 9 до 300 нм и более. Частицы химически связаны между собой в цепочки и образуют агрегаты, которые, в свою очередь, могут связываться в рыхлые цепные образования — агломераты. Линейные размеры агрегатов в зависимости от структурности ТУ могут достигать нескольких сотен и тысяч нанометров. По строению агрегатов, по плотности упаковки судят о структурности ТУ, количественно оцениваемой абсорбцией дибутилфталата. Частицы слагаются из кристаллитов (до 60—80 %) и структурно-неупорядоченного углерода. Краевые атомы кристаллитов насыщены водородом или углеводородными радикалами и функциональными группами. В зависимости от типа ТУ размеры кристаллитов определяются набором значений в направлении, параллельном слою, в пределах 1,5—3,0 нм, перпендикулярном слою — 1,0— 2,0 нм.
Наиболее распространенным способом получения ТУ является печной (свыше 90 %), осуществляемый в реакторах в течение нескольких миллисекунд. Процесс заключается в испарении и горении углеводородного сырья и топлива, их термическом разложении и последующем взаимодействии частиц ТУ с газообразными продуктами реакций.
Менее распространенным является термический способ, в котором происходит разложение углеводородов без доступа воздуха (окислителя). Выход ТУ в зависимости от сырья и технологии составляет до 70 % (мае.) на сырье.
Сырьем для производства ТУ служат высокоароматизованные фракции переработки нефти и коксохимии, а также природные и попутные газы. Основным жидким сырьем являются газойли термического и каталитического крекинга, смолы пиролиза и ароматические экстракты, а также продукты переработки угля (антраценовая и хризеновая фракции, антраценовое масло и пековые дистилляты). Процесс удается существенно интенсифицировать, а свойства ТУ модифицировать использованием различных присадок и добавок.
Основные показатели ТУ: размер частиц (оцениваемых дисперсностью), структурность, химические свойства поверхности и др. Свойства ТУ в первую очередь определяются параметрами процесса и сырьевыми факторами. С увеличением ароматизованности сырья (числа ароматических колец и содержания углерода в циклических структурах) возрастает выход и повышается качество ТУ. Дисперсность ТУ является функцией температуры, с повышением которой увеличивается дисперсность и снижается выход. ТУ с повышенной дисперсностью (до определенного предела) обладает большим усиливающим действием, что используется при производстве резин. В настоящее время в мире производится более 7 млн т/год ТУ различного назначения. Основными потребителями являются резиновая промышленность и промышленность пластических масс (свыше 90 %). Остальное приходится на использование в качестве пигмента в полиграфической, лакокрасочной промышленности; в копировальной и множительной технике, для получения бумаги специальных сортов, в производстве сплавов, электроугольных изделий, гальванических элементов, карандашей, взрывчатых веществ и др.
5.5. Нефтяные масла и присадки
Нефтяные масла представляют собой смеси высокомолекулярных парафиновых, нафтеновых и ароматических углеводородов с небольшой примесью смолистоасфальтеновых веществ.
В соответствии с областями применения масла подразделяются на смазочные и специального назначения. Смазочные масла, применяемые практически во всех областях техники, в зависимости от назначения выполняют следующие функции: уменьшают коэффициент трения между трущимися поверхностями, снижают интенсивность изнашивания, защищают металлы от коррозии, охлаждают трущиеся детали, уплотняют зазоры между ними и удаляют продукты изнашивания. Специальные масла служат рабочими жидкостями в гидравлических передачах, электроизоляционной средой в трансформаторах, конденсаторах, кабелях, масляных выключателях, используются при приготовлении пластичных смазок, присадок и т. п.
Обычно товарные масла получают путем добавления к базовым маслам композиции присадок. Присадки — это вещества, усиливающие положительные свойства базовых масел или придающие им необходимые новые свойства. Различают базовые масла трех типов:
минеральные, получаемые в процессах переработки нефти (наилучшим сырьем являются парафино-нафтеновые нефти);
синтетические, получаемые путем синтеза органических веществ;
частично синтетические, состоящие из смесей минеральных и синтетических.
По способу выделения минеральные базовые масла подразделяют на:
дистиллятные, получаемые из масляных фракций, выделенных при вакуумной перегонке мазута. Традиционная схема производства предусматривает выделение трех фракций с пределами температур выкипания 350—400, 400—450 и 450—500 °С. Иногда для получения качественных масел выделяют четыре-пять масляных фракций с температурами выкипания 20—60 °С и наложением температур не более 20 °С; при этом обеспечивается четкое разделение между концевой фракцией (540-560 °С) и гудроном;
остаточные, получаемые из деасфальтизата, выделенного при деасфальтизации гудрона жидким пропаном; на ряде заводов остаточные масла могут быть получены также при переработке фракции 500— 560 0С, выделенной при глубоковакуумной перегонке мазута;
компаундированные (смешанные), получаемые при смешении в определенных пропорциях дистиллятных и остаточных базовых данных.
Масляные дистилляты и деасфальтизат содержат нежелательные компоненты, подлежащие удалению: полициклические ароматические углеводороды, асфальтосмолистые вещества, нефтяные кислоты, органические соединения, содержащие азот, серу, кислород и некоторые металлы. По способу очистки различают масла селективной, адсорбционной, кислотно-щелочной, кислотно-контактной и гидроочистки (или гидрокрекинга). Традиционная схема включает селективную очистку масляных дистиллятов и деасфальтизата с последующей низкотемпературной депарафинизацией рафинатов и гидродоочисткой (гидро-финишинг) или контактной очисткой глинами депарафинированных масел с получением компонентов базовых масел.
При очистке селективным растворителем (фенол, фурфурол или N-метилпирролидон) удаляются полициклические ароматические соединения, смолы, асфальтены и гетеросоединения, ухудшающие вязкостно-температурные и антиокислительные свойства масел. При депарафинизации дистиллятных рафинатов смешанным растворителем (метил-этилкетон-толуол) удаляются нормальные высокоплавкие парафины (гач), а при переработке остаточных рафинатов — церезины (петролатум), ухудшающие низкотемпературные свойства. При гидродоочистке (или контактной очистке) удаляются полярные гетеросоединения, ухудшающие цвет и запах. Иногда в схеме производства предусматривается гидроочистка масляных фракций или рафинатов. По технологии фирм «Эксон-Мобил» и «Шеврон» высококачественные масла получают путем гидрокрекинга масляной фракции с последующей гидроизомеризацией или каталитической депарафинизацией. На ряде заводов масла получают гидроизомеризацией гача — продукта депарафинизации масел.
Основными показателями качества смазочных масел являются: уровень вязкости и вязкостно-температурные свойства, температура застывания, устойчивость к окислению кислородом воздуха (химическая стабильность), стабильность при рабочих температурах (термостабильность), смазывающие свойства, защитные и антикоррозионные свойства.
Наилучшими вязкостно-температурными свойствами обладают изо-парафиновые и нафтеновые углеводороды, химически стабильны малоциклические нафтены, нафтено-ароматические компоненты и высокомолекулярные сернистые соединения. Смазывающая способность максимальна у ароматических соединений и смол. Однако они обладают низкими вязкостно-температурными и антиокислительными характеристиками и подлежат удалению.
Синтетические базовые масла разделяют на углеводородные (полиальфаолефины и алкилбензолы) и неуглеводородные (эфиры двухосновных кислот и сложные эфиры многоатомных спиртов). Синтетические и базовые компоненты нередко комбинируют, чтобы нивелировать недостатки одного из компонентов. Недостатки синтетических масел — худшая совместимость с эластомерами и коррозионная активность по отношению к сплавам цветных металлов. Синтетические масла по сравнению с минеральными имеют ряд преимуществ: меньшее изменение вязкости с температурой (индекс вязкости —до 150), низкую температуру застывания — до минус 60—70 °С, низкую испаряемость и меньший расход масла, лучшую стойкость к окислению и термическую стабильность, меньшую склонность к образованию отложений, надежное смазывание при высоких нагрузках и температурах, увеличенные сроки замены масла, меньшие потери на трение и экономию топлива.
Частично синтетические масла получают смешением глубокоочищенных минеральных базовых масел с синтетическими. По сравнению с синтетическими они имеют более низкую стоимость, в них устранен ряд недостатков синтетических масел и сохранены преимущества последних.
СМАЗОЧНЫЕ МАСЛА
К смазочным маслам относятся моторные, индустриальные, трансмиссионные и другие масла.
Моторные масла предназначены для смазки двигателей внутреннего сгорания (ДВС) различных типов (карбюраторные, инжекторные, дизельные, турбореактивные). Их доля в общем объеме производства масел составляет 50—60 %. Тенденция к форсированию ДВС и ужесточение норм по выбросам оксидов азота, углерода и твердых частиц с отработанными газами требует модернизации двигателей путем увеличения степени сжатия, турбонаддува, рециркуляции части выхлопных газов, задержки впрыска и др. Это предъявляет повышенные требования к качеству товарных (базовых) масел. В соответствии с классификацией Американского института нефти (API) базовые масла подразделяются на пять групп в зависимости от индекса вязкости, содержания насыщенных соединений, серы и технологии производства (табл. 5.12).
Таблица 5.12. - Классификация базовых масел по API
| Группа | Содержание, % | Индекс вязкости | Технология | |
| Насыщенных соединений | серы | |||
| I | < 90 | > 0,03 | > 80 и < 120 | Традиционная (селективная) очистка |
| II | ≥90 | ≤0,03 | ≥ 80 и < 120 | Гидропереработка |
| III | ≥90 | ≤0,03 | ≥ 120 | Жесткая гидропереработка (гидрокрекинг/гидроизомеризация) |
| IV | Поли-α-олефины | Органический синтез | ||
| V | Прочие, не включенные в группы I—IV |
Мировое производство базовых масел составляет более 30 млн т/год, из них ~80 % приходится на I группу. В странах ЕС в основном производятся базовые масла I группы и качество товарных масел обеспечивается за счет присадок. Прогнозируется увеличение выпуска базовых масел III группы и синтетических масел — в основном полиальфаолефинов (ПАО), однако высокая стоимость ПАО ограничивает их применение и часто они используются в смеси с нефтяными маслами. В США и Канаде 50 % составляют базовые масла II группы и 15 % — III группы, доля которых постоянно возрастает.
Отечественные товарные моторные масла по ГОСТ 17479.1—85 обозначаются буквой М с указанием класса вязкости (по значению при 100 °С) и группы в соответствии с эксплуатационными свойствами — буквами А,Б,В,Г,Д и Е с индексом 1 или 2, обозначающим применимость их в карбюраторных (инжекторных) или дизельных двигателях. В зависимости от жесткости (форсированности) работы ДВС масла дифференцируют на группы: А — для нефорсированных двигателей, Б — малофорсированных, В — среднефорсированных, Г — высокофорсированных двигателей, Д — для высокофорсированных дизелей, работающих в тяжелых условиях, Е — для малооборотных дизелей с лубрикаторной системой смазки. Основные характеристики наиболее распространенных марок моторных масел приведены в табл. 5.13.
Таблица 5.13. - Основные характеристики некоторых моторных масел
| Марка масла | Вязкость, сСт | Индекс вязкости, не менее | Отношение вязкости | Температура, °С | ||||
| 100 °С, не более | 50 °С, не менее | −40 °С, не более | V50/V100 не более | V−20/V50 не более | застывания, не более | вспышки, не менее | ||
| Для карбюраторных двигателей | ||||||||
| М-8 В | 8±0,5 | - | - | - | - | −25 | ||
| М-8 Г1 | 8±0,5 | - | - | - | - | −30 | ||
| М-63/10 Г1 | 10±0,5 | - | - | - | - | −32 | ||
| М-12 Г1 | 12±0,5 | - | - | - | - | −20 | ||
| Для дизельных двигателей | ||||||||
| М-8 Г2 | 8±0,5 | - | - | - | - | −25 | ||
| М-10 Г2 | 11±0,5 | - | - | - | - | −15 | ||
| М-8 Г2к | 8±0,5 | - | - | - | - | −30 | ||
| М-10 Г2к | 11±0,5 | - | - | - | - | −15 | ||
| Для авиационных поршневых двигателей | ||||||||
| МС-14 | - | - | - | 6,55 | - | −30 | ||
| МС-20 | - | - | - | 7,85 | - | −18 | ||
| МС-22 | - | - | - | 8,75 | - | −14 | ||
| Для турбореактивных двигателей | ||||||||
| МС-6 | - | 6÷6,3 | - | −55 | ||||
| МК-8 | - | 8,3 | −55 | |||||
| МК-8п | - | 8,3 | - | −55 | ||||
| МС-8 | - | 7,5÷8,5 | −55 | |||||
| МС-8п | - | 8,0 | - | −55 |
Примечание. МС и МК — масло соответственно селективной и кислотной очистки; з — загущенное масло, к — масло с композицией присадок, п — масло с присадкой.
В международном масштабе принята классификация моторных масел по уровню вязкости Американского общества автомобильных инженеров — SAE J300; уровень эксплуатационных свойств и область применения — по классификации API. Масла по API подразделяются на категории «S» (Service) — для бензиновых и «С» (Commercial) — для дизельных двигателей; универсальные масла обозначают классами обеих категорий. Классы указывают буквы латинского алфавита, стоящие после буквы, обозначающей категорию, например SF, SH, CC, CD или SF/CC, CG/CD, CF-4/SH для универсальных масел. Соответствие классов вязкости и групп моторных масел по ГОСТ 17479.1—85 и классификациям SAE и API приведено в табл. 5.14. В странах ЕС принята классификация Ассоциации европейских производителей автомобилей (АСЕА). Масла для бензиновых двигателей, обладающие энергосберегающими свойствами, классифицируются Международным комитетом по стандартизации и одобрению смазочных материалов (ILSAC). Энергосберегающими называются масла, которые дают экономию топлива в 1,5—2,5 % и более за счет снижения вязкости (в допустимых пределах) и введения присадок — модификаторов трения. Примерное соответствие наиболее распространенных классификаций приведено в табл. 5.15.
Таблица 5.14. - Примерное соответствие наиболее распространенных классификаций моторных масел
| Назначение масла | АСЕА | API | ILSAC | ГОСТ |
| Масла для бензиновых двигателей | А1-01 (А1-98) | SH | GF-1 | — |
| А2-98 | SH | — | Д1 | |
| A3-01 (АЗ-98) | SJ | — | — | |
| А4-00 | SJ | GF-2 | — | |
| А5-01 | SL | GF-3 | — | |
| — | — | — | — | |
| Масла для легких высо кооборотных дизелей | В1-01 | SH/CD | — | — |
| В2-98 | SH/CF | — | Д | |
| ВЗ-98 | SJ/CF | — | — | |
| В4-01 | SJ/CG-4 | — | — | |
| В5-01 | SL/СН-4 | — | — | |
| Масла для тяжелых дизелей грузовых автомобилей и автотракторной техники | Е1-96 | CD | — | Е2 |
| Е2-96 | СЕ | — | Д2 | |
| ЕЗ-96 | CF-4 | — | Д2 | |
| Е4-99 | CG-4 | — | — | |
| Е5-99 | СН-4 | — | — |
Таблица 5.15. Соответствие классов вязкости и групп моторных масел по ГОСТ 17479.1—85 и классификациям SAE и API
| Класс вязкости | Класс вязкости | ||
| по ГОСТ 17479.1-85 | по SAE | по ГОСТ 17479.1-85 | по SAE |
| 33 | 5W | 2/4 | - |
| 43 | 10W | 33/8 | 5W-20 |
| 53 | 15W | 43/6, 43/8 | 10W-20 |
| 63, 73 | 20W | 43/10 | 10W-30 |
| 83, 103, 123 | 30W | 53/10, 53/12 | 15W-30 |
| 143, 163 | 40W | 63/10 | 20W-30 |
| 203 | 50W | 63/14, 63/16 | 20W-40 |
| Группа масла | Группа масла | ||
| по ГОСТ 17479.1-85 | API | по ГОСТ 17479.1-85 | API |
| A | SB | E1/E2 | SG/CF-4 |
| Б1/Б2 | SC/CA | — | SH* |
| В1/В2 | SD/CB | — | SJ* |
| Г1/Г2 | SE/CC | — | SL* |
| Д1/Д2 | SF/CD | — | SL* |
· Современные масла этих классов не имеют отечественных аналогов.
·
Индустриальные масла. Доля индустриальных масел в общем объеме производства смазочных масел превышает 30 %. В марках всех индустриальных масел цифра показывает значение кинематической вязкости при 50 0С. Они подразделяются на масла общего и специального назначения. Индустриальные масла общего назначения (табл. 5.16) служат для смазывания наиболее широко распространенных узлов и механизмов оборудования различных отраслей промышленности — текстильных машин, металлорежущих станков, редукторов и передач прокатного, кузнечного и прессового оборудования. Они представляют собой очищенные дистиллятные и остаточные масла и их смеси и подразделяются на легкие, средние и тяжелые. Масла серии «И» не содержат в своем составе присадок, масла серии «ИГП» содержат антиокислительную, противокоррозионную и антипенную присадки. Индустриальные масла специального назначения обычно содержат присадки и предназначены для использования в узких или специфических областях.
Таблица 5.16. Основные характеристики индустриальных масел общего назначения
| Марка масла | Вязкость при 50 °С, сСт | Индекс вязкости, не менее | Темпера-тура, °С | Область применения | |
| застывания, не выше | вспышки, не ниже | ||||
| И-5А* | 4÷5 | — | —25 | Малонагруженные высокоскоростные механизмы и КиП (текстильные машины, сепараторы, станки и др.) | |
| И-8А | 6÷8 | — | —20 | ||
| И-12А | 10÷14 | — | —30 | Втулки, подшипники ткацкого оборудования, автоматических линий, мало- и средненагруженные зубчатые передачи и т. п. | |
| И-20А | 17÷23 | —15 | Гидросистемы станочного оборудования, автоматических линий, мало- и средненагруженные зубчатые передачи и т. п. | ||
| И-30А | 28÷33 | —15 | |||
| И-40А | 35÷45 | —15 | |||
| И-50А | 47÷55 | —20 | |||
| ИГП-4 | 3,4÷4,4 | —15 | Высокоскоростные механизмы (текстильные машины, сепараторы, металлорежущие станки и др.) | ||
| ИГП-6 | 5,5÷7,5 | —15 | |||
| ИГП-8 | 7,0÷9,0 | —8 | |||
| ИГП-18 | 16,5÷20,5 | —15 | Гидросистемы станков, автоматических линий, прессов, различного вида редукторов, подшипников, коробок передач и т. д. | ||
| ИГП-30 | 28÷31 | —15 | |||
| ИГП-38 | 35÷40 | —15 | |||
| ИГП-49 | 47÷51 | —15 | |||
| — | |||||
| ИГП-49 | 70÷75 | —15 | Гидросистемы тяжелого прессового оборудования, тяжелые зубчатые и червячные редукторы и т. д. | ||
| ИГП-49 | 88÷94 | —15 | |||
| ИГП-49 | 110÷118 | —18 | |||
| ИГП-152 | 147÷158 | —15 | Нагруженные зубчатые и червячные передачи, коробки скоростей и др. | ||
| ИГП-182 | 175÷190 | —8 |
Трансмиссионные масла предназначены для предотвращения или снижения износа элементов пар трения под действием высоких нагрузок, уменьшения вибрации и шума, защиты их от ударных нагрузок, удаления из зоны трения продуктов износа и отвода избыточного тепла. Они должны обладать наряду с высокой смазывающей способностью хорошими вязкостно-температурными свойствами. Масла гидравлических трансмиссий, помимо своего основного назначения, служат гидравлической средой, заполняющей систему. Трансмиссионные масла используют для смазки агрегатов трансмиссий транспортных машин и промышленных редукторов. Агрегаты трансмиссий транспортных машин предназначены для передачи мощности от двигателя к движителю (колесу, гусенице, гребному валу и др.) и подразделяются на механические и гидравлические. Промышленные редукторы состоят из зубчатых или червячных передач, выполненных в виде отдельного агрегата.
В зависимости от напряженности работы передач согласно ГОСТ 17479—85 устанавливают пять групп трансмиссионных масел:
| Группа | Условия применения |
| ТМ-1 (без присадок) | Для зубчатых передач с напряжением в зоне контакта до 1600 МПа и температурой масла до 90 °С |
| ТМ-2 (с противоизносными присадками) | То же, до 2100 МПа и 130 °С |
| ТМ-3 (с противозадирными присадками) | То же, до 2500 МПа и 150 °С |
| ТМ-4 (с противозадирными присадками высокой эффективности) | Для зубчатых передач с напряжением в зоне контакта до 2000 МПа и температурой масла 150 °С, а также гиппоидных передач при высокой скорости и низком крутящем моменте |
| ТМ-5 (то же) | Гиппоидные передачи при высокой скорости, ударных нагрузках, высоком крутящем моменте и температурой масла до 150°С |
В зависимости от вязкости трансмиссионные масла подразделяются на четыре класса:
| Класс вязкости | Кинематическая вязкость при 100 °С, сСт |
| 7,0-10,9 | |
| 11,0-13,9 | |
| 14,0-24,9 | |
| 25,0-41,0 |
Характеристики марок трансмиссионных масел приведены в табл.5.17.
Таблица 5.17. Основные характеристики трансмиссионных масел
| Марка масла | Вязкость | Индекс вязкости, не менее | Температура застывания, °С, не более | Температура применения, °С | |
| кинематическая при 100 °С, сСт | динамическая при −15 °С, Па с, не более | ||||
| ТМ2-18 (Тэп-15) | 15±1 | — | −18 | От −35 до 35 | |
| ТМ2-34 (ТС) | 20,5÷32,4 | — | — | −20 | От −20 до 45 |
| ТМЗ-18(ТСп-15к) | 15÷1 | — | −20 | От −35 до 35 | |
| ТМЗ-9(ТСп-10) | (при -35 °С) | −40 | От−60 до 15 | ||
| ТМ4-18(ТСп-14) | (при -20 °С) | — | −25 | От −35 до 35 | |
| ТМ4-34 (ТСгип) | 20,5÷32,4 | — | — | −20 | От −20 до 45 |
| ТМ4-95 (ТСЗ-9гип) | 250 (при -45 °С) | −50 | От −60 до 25 | ||
| ТМ5-18 (ТАД-17д) | 17,5 | — | −25 | От −35 до 35 |
СПЕЦИАЛЬНЫЕ МАСЛА
К специальным маслам относятся энергетические, вакуумные, технологические, медицинские и др.
Энергетические масла подразделяются на турбинные, компрессорные и электроизоляционные.
Турбинные масла применяют для смазки и охлаждения подшипников, турбоагрегатов, маслонапорных установок гидротурбин, судовых паротурбинных установок и др. Турбинные масла должны обладать хорошей стабильностью против окисления при рабочей температуре (60— 100 °С и выше), обеспечивать длительную бессменную работу (несколько лет) без выделения продуктов окисления и иметь высокие деэмульгирующие характеристики при контакте с водой. Это обеспечивается глубокой степенью очистки масел и введением пакетов присадок, улучшающих антиокислительные, антикоррозионные, антипенные и деэмульгирующие свойства. Турбинные масла выпускаются без присадок (Т-22, Т-30 и Т-46) и с присадками (табл. 5.18). Турбинные масла без присадок вырабатываются из малосернистых беспарафинистых нефтей.
Таблица 5.18. Основные характеристики энергетических масел
| Марка масла | Вязкость, сСт | Индекс вязкости, не менее | Температура, °С | Область применения | ||
| при 50 °С | при −30 °С | Застыва-ния, не более | вспышки, не менее | |||
| Турбинные | ||||||
| Тп-22 | 20÷23 | — | −15 | Паровые и газовые турбины, турбокомпрессоры, редукторы и т. д. | ||
| Тп-30 | 28÷32 | — | −10 | Гидротурбины, паровые турбины, вентиляторы и дымососы и т. д. | ||
| Тп-46 | 44÷48 | — | −10 | Судовые паротурбины, гидроприводы и др. | ||
| Компрессорные | ||||||
| Кп-8 | 7÷9 | — | — | — | — | Турбокомпрессоры, воздуходувки и др. |
| К-12 | 11÷14 | — | — | −25 | Одно- и многоступенчатые компрессоры низкого и среднего давления и др. | |
| К-19 | 17÷21 | — | — | −5 | То же для среднего и высокого давления | |
| К-28 | 26÷30 | — | — | −10 | Многоступенчатые компрессоры высокого давления | |
| Трансформаторные | ||||||
| Т-750 | — | −53 | Трансформаторы с напряжением до 750 кВ | |||
| Т-1500 | — | — | −45 | Электрооборудование линий электропередач постоянного тока до 1500 кВ | ||
| ТКп | — | — | −45 | Охлаждение и изоляция электрооборудования до 500 кВ |
Компрессорные масла предназначены для смазки различных узлов и деталей (цилиндров, клапанов и др.) компрессорных машин, а также для создания уплотнений. Требования к качеству компрессорных масел аналогичны требованиям, предъявляемым к качеству моторных масел.
Для смазки компрессоров используют нефтяные масла, различающиеся по вязкости и области применения (см. табл. 5.18).
Электроизоляционные масла, к которым относятся трансформаторные, конденсаторные и кабельные, представляют собой специфическую группу несмазочных масел и являются жидкими диэлектриками. Основное их назначение — изоляция токонесущих частей электрооборудования, гашение электродуги в выключателях и отвод тепла. Наиболее массовыми и распространенными являются трансформаторные масла (см. табл. 5.18).
Вакуумные масла служат в качестве смазки трущихся деталей вакуумных насосов и не должны испаряться в глубоком вакууме, создаваемом вакуумным насосом. Они не содержат присадок, имеют узкий фракционный состав, низкую испаряемость, высокую стабильность против окисления. Очищенное базовое масло перегоняют под глубоким вакуумом с получением узких фракций и наименее летучую из них используют в качестве вакуумного масла. Марки вакуумных масел ВМ-1 — ВМ-6 различаются вязкостью при 50 °С (от 10 до 70 сСт) и температурой вспышки (от 180 до 230 °С).
Технологические масла подразделяются на масла общего назначения, для производства химических волокон и мягчители шинных смесей. К первой группе относят масла для пропитки кож, закалочные масла в металлообработке, масла — поглотители ароматических соединений в коксохимии и др. Ко второй группе относят масла марки С-9, С-15 и С-25 типа индустриального И-20 или трансформаторного, которые применяют как компоненты засаливающих препаратов в производстве химических волокон. К третьей группе относят масла-мягчители, которые вводят в состав резиновых смесей при производстве шин для придания им эластичности и улучшения формуемости. В качестве масел используются высокоароматизированные остаточные экстракты селективной очистки ПН-бш и ПН-бк. Свойства каждой марки технологических масел оговариваются специальными ТУ или ОСТ для соответствующей технологической операции.
Медицинские (белые) масла. Это небольшая группа минеральных масел высокой степени очистки от ароматических соединений серной кислотой, допущенных органами здравоохранения в качестве компонентов лечебных препаратов или парфюмерных изделий. Медицинские масла выпускаются двух видов — вазелиновое медицинское (для лечебных целей в чистом виде или в составе смесей) и парфюмерное (для приготовления продуктов парфюмерии — кремов, паст, карандашей и др.).
ПРИСАДКИ К МАСЛАМ
Присадки — это вещества, усиливающие положительные свойства базовых масел и придающие им необходимые новые свойства. Мировое производство присадок исчисляется миллионами тонн в год и является важной отраслью нефтехимии. Большинство присадок многофункционально. Их суммарное количество в товарном масле достигает 15—20 %.
Обычно моторное масло содержит следующие присадки: беззольные диспергирующие (дисперсанты), детергенты (моющие присадки), антиокислительные, противоизносные, антикоррозионные, противопенные, депрессорные. Всесезонные масла содержат вязкостные (загущающие) присадки, в энергосберегающие масла добавляют антифрикционную присадку—модификатор трения. Для упрощения транспортировки, хранения и смешения базовых масел с присадками используют пакеты присадок, в состав которых не входят только депрессорные и вязкостные присадки. При изменении дозировки пакета получаются масла с различным уровнем эксплуатационных свойств. Однако ряд крупных производителей масел имеет собственное производство присадок и оригинальные рецептуры готовых продуктов, себестоимость которых может быть ниже.
Диспергирующие присадки повышают дисперсность попадающих в масло или образующихся в нем нерастворимых загрязнений и стабилизируют образующиеся суспензии. Их доля составляет около половины общего количества присадок в масле. Наиболее распространенные дисперсанты — сукцинимиды, высокомолекулярные основания Манниха, полиэфиры, алкенированные полиамины. Для них характерно наличие длинного углеводородного радикала и полярной части в виде полиаминной или сложноэфирной группировки. Полярными группами молекулы закрепляются на поверхности нерастворимой частицы, а углеводородные хвосты удерживают ее в объеме масла и препятствуют слипанию частиц и их укрупнению.
Детергенты, или моющие присадки, предотвращают образование нагара или лака на нагревающихся деталях. В первую очередь должна быть обеспечена чистота поршней, так как нарушение подвижности поршневых колец и их закоксовывание приводят к прорыву газов в картер, перегреву и задиру поршня; образование нагара на днище поршня ухудшает теплоотвод. Детергенты — это поверхностно-активные маслорастворимые мыла: сульфонаты, алкилфеноляты и алкилсалицилаты кальция, магния, бария и некоторых других металлов. Они адсорбируются на поверхностях раздела масла с твердыми частицами, а также на поверхностях смазываемых маслом деталей и препятствуют слипанию частиц; частицы приобретают электрический заряд и взаимно отталкиваются. Для нейтрализации кислот, образующихся при сгорании топлива и окисления масла, в состав детергентов вводят мельчайшие частицы карбонатов или гидроксидов металлов, которые нейтрализуют кислоты и предотвращают коррозию цилиндров, поршневых колец и других деталей. Детергенты с избыточным количеством металла (выше стехиометрического) называют щелочными. При сгорании масла образуется зольный остаток, что повышает абразивность, нарушает работоспособность свечей зажигания и выпускных клапанов, приводит к преждевременному воспламенению смеси или даже к детонации. Это требует подбора оптимальной концентрации детергентов в композициях присадок.
Антиокислительные присадки уменьшают скорость окисления и накопления в масле продуктов окисления, из которых формируются углеродистые отложения на поршневых кольцах, юбке и днище поршня изнутри. Применяют диалкил- и диарилдитиофосфаты цинка, беззольные дитиофосфаты, дитиокарбонаты различных металлов, производные фенола, ароматические амины. Дитиофосфаты цинка обладают антикоррозионными и противоизносными свойствами и хорошо сочетаются с детергентами. Беззольные антиокислители — пространственно затрудненные фенолы и амины в сочетании с дитиофосфатами цинка — дают синергетический эффект. Оптимальная суммарная концентрация смеси антиокислителей меньше, чем при их индивидуальном применении. Механизм действия антиокислителей основан на переводе образующихся свободных радикалов в стабильные соединения и разложении гидроперекисей. Окислению масла способствует контакт с металлическими поверхностями и частицами износа, которые действуют как катализаторы. В процессе работы двигателя присадки расходуются, при этом некоторые щелочные детергенты тормозят срабатывание антиокислителей. Оптимально сочетаемые присадки продлевают срок службы масла.
Противоизносные присадки препятствуют изнашиванию поверхностей трения в двигателе. Присадки, работающие по принципу химического модифицирования, в качестве активных элементов содержат серу, фосфор (дитиофосфат цинка), галогены. В тяжелонагруженных контактах они разлагаются, активные элементы взаимодействуют с металлами, образуя тонкий, постоянно возобновляющийся слой сульфидов, фосфидов и хлоридов железа. Это препятствует образованию натиров, рисок, задиров, усталостному выкрашиванию и уменьшает