文章编号:1002-3119(2002)04-0031-04应用高碱性环烷酸钙作为清净剂
刘军，王发质，康华，徐文清
(中国石油独山子分公司研究院，新疆独山子833600)
摘要：利用新疆中间基中性油和高碱性环烷酸钙为主要清净剂研制出DCA5040船用汽缸油，经理化测试分析和
Bolnes3DNL170/600HF三缸发动机试验，其性能与国外大石油公司同类船用油质量水平相当，完全可满足燃烧 高硫重质燃料油的远洋大型船舶对汽缸的润滑要求。
关键词：高碱性环烷酸钙；船用汽缸油；清净剂
中图分类号:T E626.33文献标识码:A
1前言
以新疆原油生产的MVI中性油做基础油，以中国石油独山子分公司生产的高碱性环烷酸钙添加剂并与其它性能改进剂合理复合研制的DCA5040船用汽缸油，经交通部上海船舶运输科学研究所BoLnes3DNL I70/600HF三缸发动机试验证明：试油在清洁分散性方面优于国外参比油，在抗腐蚀磨损性方面与国外参比油性能相当。
通过青岛远洋运输公司/绵竹海0轮(7.9万t) 3962h和/恒春海0轮(2.9万t)2696h的实船使用试验证明：该油可满足远洋大功率低速二冲程十字头式柴油机汽缸的润滑需求，达到国外中碱值船用汽缸油质量水平。
2原材料
2.1基础油
试验所用基础油系采用新疆中间基原油加工生产的中性油为基础油，试验用基础油理化性质如表1。2.2添加剂
试验用添加剂主要有本厂生产的T114高碱性环烷酸钙添加剂，及国内工业化其它添加剂。试验用国内工业化添加剂主要有：金属清净剂A、B、C；抗氧剂OA、OB、OC、OD；抗磨剂mA、mB；分散剂；抗水分水剂；降凝剂；抗泡沫剂等。
道具
3.1DC A5040船用汽缸油基础油评选
基础油评选结果见表2所示。
表1基础油理化性质
项目M VI600M VI900M VI90BS M VI140BS 运动粘度/mm2#s-1
40e117.5160.1198.1633.3 100e10.9713.2015.3633.35
粘度指数68687281
比(D1500)/号 3.5 2.0 3.57.0
倾点/e-9-7-9-5
闪点(开口)/e244249269289
酸值/mgKOH#g-10.0200.0300.0500.060
水分/%无无无无
沉淀物/%无0.0010无0.0020残炭/%0.00900.00800.0200.0437碱性氮/L g#g-180.278.2100.4532
表2基础油评选结果
项目40G-140G-240G-340G-4
M VI60025
M VI900908580
M VI90BS75
M VI140BS101520
添加剂(同一配方)K K K K
成焦量(320e,150e,4h)/mg42.934.720.817.9
抗水性
水层/mL 1.5 1.4 1.4 1.3
乳化层/mL无无无无
状态不透明不透明不透明不透明注：抗水性试验方法系采用OM D113实验方法。
收稿日期:2001-09-09。
作者简介：刘军(1962-)，男，工程师,1986年毕业于河北工学院石油炼制专业，长期从事润滑油品的研究开发工作，已公开发表论文多篇，多项科研成果获省部级科技成果奖。
2002年8月Aug.2002
润滑油
L ubricating Oil
第17卷第4期
A ug.17,N o.4
由表2可看出,40G-3、40G-4两油的成焦倾向最小，而抗水性稍差，综合考虑,DCA5040船用汽缸油基础油选用40G-4。
3.2复合配方A研究结果
以独山子分公司生产的高碱钙添加剂(T114)与其它性能改进剂相复合进行正交试验，见表3、表4。
表3复合配方A正交试验因素水平表
水平
金属清净剂
高碱钙金属清净剂A
添加剂F 18.5A1Fa 29.7A2Fb 311.8A3Fc
表4复合配方A正交试验结果
序号
金属添加剂
高碱钙金属剂A
添加剂F
成焦量(320e,150e,4h)
/mg
氧化总评分
(165e,12h)
抗水性水层/
mL
18.5A1Fa29.2 1.950.65 29.7A2Fa27.9 2.94 1.45 311.8A3Fa48.416.690.20 48.5A1Fb30.5 1.650.55 59.7A2Fb36.0 6.24 3.30 611.8A3Fb43.344.52 2.60 78.5A1Fc31.313.37 4.00 89.7A2Fc32.025.98 2.00 911.8A3Fc37.355.88 2.00
综合上述评定结果，选出本组正交试验配方为：高碱钙9.7%，金属剂A为A2%，添加剂F为Fc%。
3.3复合配方B研究
以独山子分公司生产的高碱钙添加剂与金属剂B相复合进行正交试验，见表5、表6。
表5复合配方B正交试验因素水平表
水平
金属清净剂
高碱钙金属清净剂A
清净剂B添加剂F 17.8A1B1F1 28.7A2B2F2 310.5A3B3F3
表6复合配方B正交试验结果
序号
金属添加剂
高碱钙金属剂A
金属剂B添加剂F
成焦量(320e,150e,4h)
/mg
氧化总评分
(165e,12h)
抗水性水层/
mL
17.8A1B1Fa34.2 2.450 28.7A2B2Fa39.9 2.130 310.5A3B3Fa27.1 2.290 47.8A1B1Fb27.7 2.550 58.7A2B2Fb25.7 2.840 610.5A3B3Fb37.5 3.450 77.8A1B1Fc31.0 3.190 88.7A2B2Fc29.9 4.030 910.5A3B3Fc32.9 4.170
综合上述评定结果，选出本组正交试验较优配方为：高碱钙8.7%，金属剂A为A2%，金属剂B为B2%，添加剂F为F2%。
4配方的再优化(平衡配方的筛选)
两组正交试验所选出的配方均为较优配方而非最优配方(平衡配方)，从两组正交试验结果可知：试油在成焦量、氧化性、抗水分水性等方面均有进一步改进、提高的可能性和必要性。一种性能优良的船用汽缸油，必须具有好的清净性、抗磨损性、抗水分水性和扩散性等性能。为了达到上述目标，我们对正交试验所选出的较优配方进行了进一步改进和提高。
4.1金属剂C评选
为改善试油的清净性，降低成焦量，将金属清净
32润滑油2002年第17卷
剂C 加入试油中，以考察其对提高清净性的作用，通过试验表明金属剂C 可明显提高油品的清净性能。当添加量为C2%时作用较好，故金属剂C 选用C2%较好。
4.2 抗磨剂评选结果
抗磨性能是船用汽缸油的一项重要使用性能，抗磨性好的汽缸油可减少汽缸套、活塞环的磨损，节约修船费用，减少船员劳动，提高船舶运力。一般有2种途径可提高油品的抗磨性能，一是在油中加入
抗磨剂，二是提高基础油的粘度。在DCA5040船用汽缸油研制中，我们在试油中加入mA 、mB 抗磨剂来提高油品的抗磨性能，同时，通过氧化试验，成焦板试验来考察其对油品其它性能的影响，并确定其在油品中的加入量。
通过试验表明，在油品中加入抗磨剂mA 可明显提高油品的抗磨性能，而对油品的抗氧化和成焦影响不大；在试油中加入抗磨剂mB 对油品的成焦量略有影响，故抗磨剂mB 在试油中用量不宜过大。4.3 抗氧化剂评定
为改善试油的抗氧化性能，分别对四种抗氧化剂进行评定，通过试验选出了OA 、OB 两种抗氧剂。4.4 抗水分水剂的应用
通过对几十种油溶性和水溶性的抗水分水剂进行评定筛选，出了适合于做船用汽缸油的抗水剂。4.5 平衡配方与参比油对比考察评定
在两组正交试验所选出较优配方的基础上，在筛选抗磨剂、清净性改进剂和抗氧化改进剂的基础上，分别筛选出了两组平衡配方，两组平衡配方与参比油对比考察评定结果如表7所示。5 Bolnes 三缸发动机试验结果
用101配方、112配方调制的试油送上海船研所进行Bolnes 三缸发动机试验，与国外参比油对比考察试油的高温清净性和抗腐蚀磨损性能。送交通部上海船研所发动机试验油样理化性质如表8。
Bolnes 三缸发动机清洁分散性对比试验结果如表9所示，抗腐蚀磨损试验结果如表10所示。
表7 平衡配方与参比油对比考察评定结果
项 目
法国ELF-40
Feocy54C40-101C40-112
成焦量
(320e ,150e ,4h)/mg 25.2
18.5
16.8
电子签名设备11.1
氧化试验
(165e ,12h)总评分70.3
84.01
77
66.38
抗水性 水层/mL 0.0
1.5 1.3 1.1 乳化层/mL 3.5
0.200.0 状态全部乳化絮状沉淀
不透明
不透明
抗磨性 P B /kg 90758080 P D /kg 315200250200 ZMZ
43.98
32.7
37.0
34.84
爆震弹
表8 Bolnes 三缸发动机试验油样理化分析结果
项 目质量指标
A 油C40-101台架样
B 油C40-112台架样
试验方法
运动粘度/mm 2#s -1
17.5~21.9
GB/T 265
100e 17.5718.92 40e 235.9
264.6粘度指数不低于757777GB/T 1995碱值/mgKO H #g -1不低于40.041.542.1GB/T 7304闪点/e 不低于220256248GB/T 3536倾点/e 不高于-10
-16-12GB/T 3535酸值/mgKO H #g -10.0060
0.0090GB/T 264水分/%不大于0.03
痕迹痕迹GB/T 260铜腐(100e ,3h)1a 1a GB/T 5096沉淀物/%不大于0.030.0180.018GB/T 6531硫酸盐灰分/%不大于4.0
4.749 4.525GB/T 2433硫/%0.110.11SH/T 0253氯/%0.150.12SH/T 0161氮/%0.0400.070SH/T 0224钙/% 1.42 1.44SH/T 0309钡/%0.00.0SH/T 0309锌/%
0.040
0.037
SH/T 0309
表9 清洁分散性基准指数和疵值指数
汽缸油种类环槽积炭平
均值环槽脊积炭平均值综合平均值环槽积炭基准指数环槽脊积炭基准指数综合基准指数综合疵值指数A 种油 1.8019.8210.810.9470.9850.982 5.405B 种油 1.6020.2719.930.842 1.0070.993 5.465C 种油
1.90
20.13
11.01
1.00
1.00
1.00
5.505
33第4期 刘军等.应用高碱性环烷酸钙作为清净剂研制DCA5040船用汽缸油
表10288h抗磨损性能的磨损指数
金属种类
A种油
净均值磨损指数
B种油
净均值磨损指数
型采C种油
净均值磨损指数
铁含量/mg#L-1153.08108.12%137.3997.04%141.58100%铬含量/mg#L-1 1.85896.97% 1.73390.45% 1.916100%碱值降低量/mgKOH#g-1 6.947.368.06
由表9、表10可看出：试油在清洁分散性能方面优于国外参比油，在抗磨损方面与国外参比油性能相当。
通过交通部上海船舶运输科学研究所Bolnes 3DNL170/600H F三缸发动机试验得出如下结论:
(1)通过288h和3h@100h连续运行试验，连同预运转总共运行600h以上，虽然燃料油质量很差，且含硫量也比较高，但是没有因为汽缸油的原因引起任何故障。所有活塞环都比较活络，在环槽内自由活动。汽缸套表面光亮，无拉毛现象，说明所研制的两种汽缸油的性能能够满足柴油机的正常使用要求。
(2)A种油、B种油与对比油相比，其抗磨损性和清洁分散性基本相当，可以进行实船试验。
6结论
(1)以新疆原油生产的M VI中性油做基础油，以独山子分公司生产的高碱钙添加剂与其它性能改进剂恰当复合研制的DCA5040船用汽缸油，通过模拟评定,BoLnes三缸发动机试验证明，该油抗水性、抗氧化性、扩散性、清洁分散性及抗磨性等优于国外参比油，抗磨损性优于东方54号油而与法国ELF-40油相当。
(2)通过青岛远洋运输公司/棉竹海0轮(7.9万t)3962h和/恒春海0轮(2.9万t)2696h实船使用试验证明，试
油可满足远洋大功率低速二冲程十字头式柴油机对汽缸润滑的需求，达到国外同类中碱值船用汽缸油质量水平。变压器油泵
(3)该产品所用原材料完全立足于国内工业化产品，生产工艺成熟，质量稳定，可定型工业化生产。
DEVELO PMENT OF DCA5040MARINE CYLINDER OIL WITH O VERBASED CALCIUM NAPHTHENATE AS DETERGENT
LIU Jun,WANG Fa-zhi,KANG H ua,XU Wen-qing
(Research I nstitute of Petr oChina D ushanz i S ubsidiar y,Dushanz i833600,China)
Abstract:By using the intermediate base oil from Xinjiang and overbased calcium naphthenate as the main detergent additive,DCA5040marine cylinder oil is produced.T he physicochemical test and Bolnes3DNL 170/600HF3-cylinder eng ine test show that the performance of DCA5040is equal to same kinds of foreign marine cylinder oil.DCA5040could completely meet the demand for cylinder lubrication while the high-sulfur heavy fuel oil is used in large ocean marine.
Key Words:overbased calcium naphthenate;marine cylinder oil;detergent
34润滑油2002年第17卷
微晶钢
