Базовые масла и присадки

Анализ тенденций развития парка автомобилей (оборудования) и требований к маслам
Развитие парка автомобилей и промышленного оборудования
Растет общее количество автомобилей
Увеличивается доля иностранных автомобилей и промышленного оборудования
Происходит омоложение парка легковых автомобилей
Требования к качеству товарных масел и их рецептурам
Увеличение интервалов замены масла
Пониженное содержание серы, золы и фосфора (Low SAPS масла)
Уменьшение токсичности выхлопа
Тенденция на снижение класса вязкости моторных масел (FE-топливосберегающие масла)
Требования к базовым маслам
Увеличивается доля высококачественных базовых масел в производстве как моторных так и индустриальных масел

Какие масла лучше: синтетические или минеральные?

Спецификации базовых масел
Американский институт нефти (API) классифицирует базовые масла для моторных масел по трем показателям – индексу вязкости, содержанию серы и массовой доле нафтенопарафиновых углеводородов

Классификация базовых масел

ОАО«ЛУКОЙЛ-Нижегороднефтеоргсинтез»
ОАО«ЛУКОЙЛ-Волгограднефтепереработка»
ОАО«ЛУКОЙЛ-Пермнефтеоргсинтез»
Виды базовых масел, производимых/используемых
ООО«ЛЛК-Интернешнл» для выпуска готовой продукции
ЛЛК-Интернешнл производит/использует базовые масла от I до IV группы (SN, HVI, VHVI, PAO), что позволяет гибко составлять современные рецептуры и удовлетворять любые требования производителей техники
Минеральные
-SN GrI –минеральные нефтяного происхождения селективной очистки-ВНП, ННОС, ПНОС (SN-150, SN-350, SN-500. SN-650, SN-900)
Синтетические
-VHVI (по качеству= XHVI) GrIII+ продукт процесса изомеризации парафиновых углеводородов на платиновом катализаторе (технология компании Chevron) ВНП
-PAO(ПАОМ) GrIV –приобретается в рамках долгосрочных эксклюзивных соглашений с «ТатнефтьНКНХОйл»
VHVI-масла с очень высоким индексом вязкости ИВ>115

Изменение структуры производства
базовых масел
ПНОС
НОРСИ
ВНП
ПНОС
НОРСИ
ВНП
2009 год
2019 год

ПРОИЗВОДСТВО БАЗОВЫХ МАСЕЛ
НЕФТЬ
Традиционная схема
Схема с вовлечением гидропроцессов
Синтез
Процессы: селективная очистка, депарафинизация и др.
Минеральные масла
Conventional
Процессы: гидроочистка, гидро-изомеризация, гидрокрекинг и др.
Гидрокрекинговые / гидросинтетические масла Non-conventional (VHVI, XHVI)
Процессы: полимеризация олефинов и др.
Синтетические масла Synthetic
Базовое масло
I группа по API
(ИВ = 95)
Базовое масло
II группа по API
(ИВ = 100)
Базовое масло
III группа по API
(ИВ = 130)
ПАОМ
IV группа по API
(ИВ = 150)

Перегонка нефти
Бензин (0 - 70O C)
Нафта (Химическое сырьё) (70 - 140 OC)
Керосин (авиационное топливо) (140 - 250O C)
Дизельное топливо (Газойль) (250 - 350O C)
Остаток атмосферной перегонки
- Мазут
(на производство базовых масел) (> 350O C)
Нефть
Атмосферная диcтилляционная колонна
Температура выкипания

Мазут
Фракция A
Фракция B
ФракцияC
Фракция D
Гудрон
Деасфальтизация
Асфальт
Масляный остаток
Происходит разделение мазута на фракции по температурам выкипания
Газы
СТРУКТУРА ПРОИЗВОДСТВА БАЗОВЫХ МАСЕЛ ГРУППЫ I И II
Вакуумная перегонка

СТРУКТУРА ПРОИЗВОДСТВА БАЗОВЫХ МАСЕЛ ГРУППЫ I И II
Мазут
Гудрон
Деасфальтизация
Асфальт
Газы
Вакуумная перегонка
Селективная очистка
Повышается:
стойкость к окислению, вязкостно-температурные свойства
Рафинаты
Удаляются:
ароматические соединения с короткими боковыми цепями, смолы

Гудрон
Деасфальтизация
Асфальт
Газы
Вакуумная перегонка
Селективная очистка
Мазут
Парафиновый
гач, петролатум
Экстракт
Депарафинизация
Понижается:
температура застывания
Удаляются:
нормальные парафины с высокой
температурой кипения
СТРУКТУРА ПРОИЗВОДСТВА БАЗОВЫХ МАСЕЛ ГРУППЫ I И II
Депарафинированное масло

Мазут
Дистиллят
Вакуумная дистилляционная колонна
Рафинат
Депарафинированное масло
Базовое масло-компонент(35-45% на мазут)
Узел селективной очистки
Узел депарафинизации
Гидродоочистка
Фракция A
Фракция B
ФракцияC
Ёмкости
Парафиновый
гач
A
C
Остаток
Фракция A
Фракция B
ФракцияC
Остаток
Фракция D
СТРУКТУРА ПРОИЗВОДСТВА БАЗОВЫХ МАСЕЛ ГРУППЫ I И II
Улучшается:
цвет, запах,
масло приобретает
товарный вид
Удаляются:
серо- и азото-
содержащие
соединения

Назначение основных операций производства базовых нефтяных масел
Вакуумная перегонка позволяет избавиться от высококипящих компонентов (гудрон) и разделить перерабатываемый продукт на ряд фракций (дистиллятов), имеющих различную температуру выкипания, а значит и различную молекулярную массу, состав и свойства (плотность, вязкость, индекс вязкости, температура вспышки и др.)
Селективная очистка - удаление смолистых веществ и полициклических ароматических углеводородов с целью повышения индекса вязкости, снижения коксуемости, улучшения цвета и вязкостно-температурных свойств смазочных масел. В качестве селективных растворителей чаще всего применяют фурфурол, фенол и N-метилпирролидон. Фурфурол более эффективен при очистке дистиллятных фракций со значительным содержанием ароматических углеводородов; фенол и N-метилпирролидон – для очистки остаточных компонентов и сырья из сернистых нефтей.
Сырье и продукция. Сырье деасфальтизат и вакуумные дистилляты, полученные при первичной перегонке нефти.

Назначение основных операций производства базовых нефтяных масел
Деасфальтизация удаление с помощью избирательных растворителей смолисто-асфальтеновых веществ и полициклических углеводородов, обладающих повышенной коксуемостью и низким индексом вязкости. В качестве растворителя обычно применяется пропан. Деасфальтизация гудрона применяется также для получения сырья установок каталитического крекинга и гидрокрекинга; в этом случае наряду с пропаном используются бутан, пентан или легкие бензиновые фракции.
Сырье и продукция. Сырье установки является гудрон – остаток, полученный вакуумной перегонкой мазута.
Продукция:
Деасфальтизат – используется как промежуточный продукт в производстве остаточных масел или сырье для установок каталитического крекинга и гидрокрекинга; в производстве масел иногда применяется двухступенчатая деасфальтизация – из полученного в первой ступени асфальта выделяется высоковязкий компонент – деасфальтизат Асфальт – служит сырьем для производства битумов или компонентом котельного топлива.
Депарафинизация удаление высокоплавких компонентов из масляных фракций с целью снижения их температуры застывания. Широко применяются процессы депарафинизации масел с применением избирательных растворителей – смеси кетонов (ацетона, метилэтилкетона) с ароматическими углеводородами (бензолом, толуолом) и смеси дихлорэтана с метиленхлоридом (процесс ди-ме). Получает распространение кетоновый растворитель – смесь метилэтилкетона (МЭК) с метилизобутилкетоном (МИБК).
Сырье и продукция. Сырьем являются рафинаты селективной очистки масел.
Продукция: Депарафинированные масла, которые затем подвергаются доочистке
Неочищенные гачи (продукт депарафинизации дистиллятных масел) или петролатумы (образуются при депарафинизации остаточных масел); гач применяется как сырье для производства парафинов, а петролатум – для получения церезинов.

Гидрокрекинг и гидроизомеризация
Назначение процесса каталитической гидродепарафинизации масел — получение базовых масел с очень низкой температурой застывания — ниже – 50оС.
Сырьем процесса являются масляные дистилляты и деасфальтизаты, некондиционные по температуре застывания масла, масляные рафинаты, твердые парафины, петролатум, гач, отходы обезмасливания.
Механизм процесса заключается в селективном гидрокрекинге алканов нормального и слаборазветвленного строения.
Особенность процесса каталитической гидродепарафинизации — высокая чувствительность катализатора к отравлению соединениями азота и серы, поэтому их содержание в сырье должно быть не более 10 и 100 млн–1, соответственно.
нормальные парафины,
после крекинга молекулы
меньших размеров
большее количество
изо-парафинов, некоторые
нормальные парафины
изомеризовались
Раскрытые ароматические
и некоторые нафтеновые
кольца
малые количества
образованой в результе
гидрокрекинга
конденсированной ароматики
Нет соединений серы или
азота
VHVI

Гидрокрекинг и гидроизомеризация
T=360–440 °C;
P=4–7 МПа;
+H2
Катализатор-Al Pt
III гр. Базовых масел
“Парафиновый гач”
ИВ
Tзаст.
очень высокий
очень высокая
высокий
низкая
Алюмоплатиновый катализатор

Блок получения базовых масел
АВТ
Деасфаль-
тизация
Депара-
финизация
Селективная
очистка
Гидро-
доочистка
КМ-3
(Гидрокрекинг,
гидроизомеризация,
вакуумное
фракционирование)
Основы базовых масел Gr I
Асфальт
Гудрон
Рафинат 1 в.п.
Гач
Петролатум
Фр-ции диз.топ.
основы энергетич. масел
основы гидравл. масел
Петролатум
Гач
VHVI-6 гр.III
масла легких фр. (VHVI-2,3)
ЛУКОЙЛ VHVI-4 Gr.III
Нефть
Базовые масла Gr III, различных вязкостей

Сырьем для ПАО служат децены – непредельные линейные углеводороды, родственники этилена, по внешнему виду напоминающие сжиженный газ. Получают их на специализированных заводах, часто в качестве побочных продуктов. В химической реакции из 2, 3, 4, 5 и 6 комбинаций деценовых молекул образуется ряд олигомеров. Затем путем дистилляции из них получают базовые масла различных классов вязкости.
Полиальфаолефины получают в 2 стадии путем сложных химических превращений при определенных условиях (давление, температура, кратность и время циркуляции) в специальных реакторах с использованием катализатора. Сложность процесса производства масла данного типа обуславливает более высокую стоимость в сравнении с маслами, полученными из нефти по традиционной технологии.
При первой стадии процесса - получение альфаолефинов - давление в реакторе достигает 200атм! (для примера - это аналогично тому, если на ноготь мизинца опустить 200 литровую бочку с маслом!), а температура до 200 ºС (легко запомнить – 200,200,200). На второй стадии (она называется олигомеризация альфаолефинов) уже создается вакуум ~50 мм.рт.ст (нормальное атмосферное давление 760 мм.рт.ст.).
Полиальфаолефины (PAO)

Технология производства ПАО
◄ Низкая вязкость
2-10 сСт при 100 °C
◄ Высокая вязкость
40-100 сСт при 100 °C
◄ Очень высокая вязкость
150-1000 сСт при 100 °C
Альфа олефины
+
катализатор
Мономер
Олигомеризация
Дистилляция
Дистилляция
Димер
Водород
+
катализатор
Гидрогенизация
ПАО
Олефины
Димеры
Тримеры
Тетрамеры
Пентамеры
Гексамеры
Гептамеры
Октамеры
Катализатор

Полиальфаолефины (PAO)
три деценовых мономера
– 10 атомов углерода в каждом
Этилен
Индекс вязкости
Температура застывания
очень высокий
очень низкая
Децен олигомер
30 атомов углерода
В химической реакции 2, 3, 4, 5 или 6 комбинаций деценовых молекул образуется ряд
олигомеров. Путем дистилляции получают масла разных классов вязкости
1. Катализатор
2. Водород
Катализатор

Отличие синтетики от минералки

Базовые масла-сравнение

Модернизация завода в Перми
«ЛУКОЙЛ-Пермнефтеоргсинтез» - один из крупнейших нефтеперерабатывающих заводов России, введён в эксплуатацию в 1958 г. . В настоящее время здесь производится полный спектр продуктов нефтепереработки: автомобильные неэтилированные бензины, дизельные и реактивные топлива, моторные, трансмиссионные, турбинные, индустриальные и базовые масла, парафины, дорожные и строительные битумы и др. Порядка 40% производимой продукции поставляется на экспорт.
Ежегодно НПЗ выпускает около 12 000 тыс. тонн нефтепродуктов, глубина переработки нефти достигает 93% - один из самых высоких показателей по России. После вхождения предприятия в состав группы «ЛУКОЙЛ» на заводе начался процесс модернизации и реконструкции мощностей, что повысило качество производимой продукции. Сегодня завод оснащен современным оборудованием и использует технологии, лицензированные мировыми лидерами отрасли, такими как ABB Lummus Global, Comprimo, Linde и Texaco. Современный производственный комплекс позволяет получать базовые масла с первоклассным набором характеристик и минимальным разбросом параметров.
Пуск в 2004 г. комплекса глубокой переработки нефти позволил добиться резкого увеличения производства низкосернистого экологически чистого дизельного топлива.

Модернизация завода в Перми
Линии по фасовке моторных масел работают на заводе с 1993 г, в октябре 2006 г. была пущена в эксплуатацию первая очередь автоматизированного терминала фасованных масел.
С весны 2008 г. «ЛУКОЙЛ-Пермнефтеоргсинтез» стал центральным предприятием Группы «ЛУКОЙЛ» по производству фасованных масел - ввод в эксплуатацию новых линий по производству фасованных масел – 148 тыс. тонн в год.
Линия представляет собой непрерывный цикл производства – от выдува канистр до выбраковки готовой продукции
одновременно выпускается по семь канистр, производительность в час составляет до 800 штук. Скорость налива на «литровой» линии такова, что канистры подаются в два ряда: пока заливается первый ряд из одиннадцати канистр, второй — уже подается в камеру.
унификация оборудования на всех трёх линиях затаривания масел гарантирует возможность «перебросить» аналогичный с другой линии
«Ноу-хау» блока закрутки — высокочастотный генератор, который герметично запаивает фольгой наворачиваемую на канистру крышку.
Системы контроля :
контроль веса налитой и закупоренной канистры
лазерная маркировка канистры : дата изготовления и розлива, номер партии и бригады.
Контроль качества запечатывания
Полностью автоматизированный складской терминал-накопитель - неотъемлемая часть нового масляного комплекса способен обслужить около десяти железнодорожных вагонов и тридцати автофургонов в сутки
Инвестиции в этот проект составили около 60 млн. долларов.

Основные требования к маслу
Разделять движущиеся поверхности
– обладать низкой сопротивляемостью к сдвигу
Отводить тепло из зоны трения
– обладать хорошей теплопроводностью
Защищать от коррозионного изнашивания
– противостоять воздействию вредных факторов
(Требования изменяются в зависимости от применения, например, диспергирующие и моющие свойства важны для моторных масел)

Режимы смазывания
Четыре основных режима:
Гидродинамический
Смешаный или
тонкопленочный
Эласто-гидродинамический
Граничный
Ужесточение

Гидродинамический режим
Статичная поверхность
Высокая
скорость
Толщина масляной пленки больше высоты
неровностей поверхностей
Ламинарное течение
Малая нагрузка

Смешаный режим
Некоторые выступы касаются
Толщина масляной пленки сопостовима с высотой неровностей
Высокая нагрузка
Низкая
скорость

Эласто-гидродинамический режим
Очень тонкая пленка под
экстремальным давлением
Пластическая деформация
поверхности зуба
W
Пример
нагруженных
шестерен
Модель
поверхностей
W
Без нагрузки
Под нагрузкой

Граничный режим
Толщина масляной пленки меньше высоты неровностей
Контактирующие неровности
Очень высокая нагрузка
Очень низкая
скорость
Масляная пленка

Вязкость
Определение:⇒Сопротивление сдвигу между слоями жидкости
2 типа вязкости – кинематическая и динамическая : υ : Кинематическая (мм²/сек или Санти Стокс)
(наиболее часто и широко используемая)
η : Динамическая (м Пa.с или Санти Пуазы)
(часто применяется при отрицательных температурах)
Соотношение : η = d . υ (где d –плотность)
Чем выше вязкость,
тем выше способность пленки нести нагрузку
Чем выше скорость,
тем ниже требуется вязкость для несения данной нагрузки
Чем ниже вязкость,
тем меньше потери на трение в области гидродинамики
Вязкость масла изменяется в процессе эксплуатации!
Другие свойства масел тоже!

Метод определения кинематической вязкости и ИВ по ASTM D2270
Кинематическая вязкость измеряется временем прохождения заданного объема жидкости при заданной температуре через капиллярную трубку.
Трубка помещается в ванну с постоянной температурой
Измеряется время прохождения заданного объема между двумя отметками, затем путем пересчета определяется вязкость.
Измеряется в мм2/с при заданной температуре
Обычно измеряется при двух температурах:
40°C
100°C
Индекс вязкости расчитывается исходя из вязкости при
40°C и 100°C
Класс вязкости по ISO (ISO VG) это вязкость при 40°C
Допустимые отклонения ±10%.

Сходимость и воспроизводимость измерения кинематической вязкости по ГОСТ 33

Единица измерения: милиПаскаль секунда (mПа с) или (Пуазы)
– усилие, необходимое для сдвига одного слоя жидкости относительно другого
Динамическая вязкость
Методы определения
– Вязкость при высокой температуре и
высокой скорости сдвига (HTHS)
– Имитатор холодного пуска (CCS)
– Мини-ротационный вискозиметр (MRV)
– Вискозиметр Брукфильда (Brookfield)

SAE J300-классы вязкости моторных масел
Класс
вязкости
0W
5W
10W
15W
20W
25W
20
30
401
402
50
60
Проворачиваемость мПа с
Max при t °C
6200 при -35
6600 при -30
7000 при -25
7000 при -20
9500 при -15
13000 при -10
-
-
-
-
-
-
Высокотемпературная вязкость
Кинематическая мм2/с при 100 °C
Min Max
3.8 -
3.8 -
4.1 -
5.6 -
5.6 -
9.3 -
5.6 <9.3
9.3 <12.5
12.5 <16.3
12.5 <16.3
16.3 <21.9
21.9 <26.1
Низкотемпературная вязкость
Прокачиваемость мПа с
Maх и без усилия при t°C
60,000 при -40
60,000 при -35
60,000 при -30
60,000 при -25
60,000 при -20
60,000 при -15
-
-
-
-
-
-
При высокой скорости сдвига мПа с (150 °C, 106 с-1) Min
-
-
-
-
-
-
2.6
2.9
2.9
3.7
3.7
3.7
1 0W-40, 5W-40, и 10W-40 классы. 2 15W-40, 20W-40, 25W-40, и 40 классы.
SAE - классы вязкости

Классификация ISO VG

КЛАCCИФИКАЦИЯ ТРАНСМИССИОННЫХ МАСЕЛ ПО SAE J306

Соответствие классов вязкостей
Индустриал. по ISO
Трансмиссионное по SAE
Моторное по SAE
Сст при 40 C
Сст при 100 C

Вязкость
40oC
100oC
Температура
Кинематическая
вязкость (V)
- 20oC
- 40oC
минеральное
синтетическое
Реальный характер изменения вязкости масла от температуры

ОСНОВНЫЕ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ КАЧЕСТВА МАСЕЛ
Индекс вязкости
Относительная безразмерная величина, характеризующая степень изменения вязкости в зависимости от температуры; рассчитывается или находится по таблицам и номограммам в зависимости от значений кинематической вязкости при 40 и 100°С.
По индексу вязкости (ИВ) масла делят на
низкоиндексные (ИВ < 80)
среднеиндексные (ИВ = 80-90)
высокоиндексные (ИВ = 90-100 и выше)
Чем выше индекс вязкости, тем лучше качество масла, тем меньше вязкость зависит от изменения температуры.
Большинство нефтяных (минеральных) базовых масел имеют индекс вязкости от 0 до 100, а загущенные всесезонные масла – более 100.

Индекс вязкости
Низкий ИВ
Высокий ИВ

Температура застывания
Масло охлаждается до температуры,
при которой оно застывает
– указывает на текучесть масла при низкой температуре
Комнатная температура
-27°C
-30°C
температура застывания = -27°C
От чего зависит:
от содержания в базовом масле нормальных парафинов, чем их меньше, тем температура застывания ниже
от количества депрессанта температуры застывания
На что влияет: косвенно можно судить о низкотемпературной текучести масла

Сходимость и воспроизводимость измерения
температуры застывания по ГОСТ 20287

Температура вспышки
Температура вспышки
Показатель, указывающий минимальную температуру, при которой пары продукта, нагреваемого в условиях, установленных стандартом, образуют с окружающим воздухом смесь, вспыхивающую при поднесении к ней пламени.
Выражается в °С.
Зависит от фракционного состава масел и характеризует наличие в них легкокипящих фракций.
Косвенно связан с показателями испаряемости масел.
Используется также для контроля качества при производстве и хранении масел. Характеризует также пожароопасность масел.
Методы определения: в закрытом и открытом тиглях.

Методы определения температуры вспышки
В закрытом тигле
(для бензинов)
ISO 2719
ASTM D 93
ГОСТ 6356-75
В открытом тигле
(для масел)
ISO 2592
ASTM D 92
ГОСТ 4333-48
Образец масла определенного объема, заливается в чашечку- тигель .
Через определенные (температурно-временные) интервалы над поверхностью проносят спичку или огонь на расстоянии 1 см. Самая низкая температура, при которой пары вспыхивают -пробегает искра- температура вспышки; температура , при которой пары поддерживают горение свыше 5 сек.-температура воспламенения.

Сходимость и воспроизводимость измерения
температуры вспышки по ГОСТ 4333

Испаряемость
Мера стойкости масла к испарению при высокой температуре в двигателе
– По методу Ноак (Noack) определяется доля испарившегося масла из тонкой пленки при температуре 250°C за один час
Чем ниже испаряемость, тем меньше потери, степень загущения и склонность к образованию отложений при эксплуатации масел.

Нормы испаряемости для товарных масел различных категорий по API и ACEA, % макс.:
Нормы испаряемости для товарных масел различных категорий по API, % макс.:
Нормы испаряемости для товарных масел различных категорий по ACEA, % макс.:

Что является потенциальными источниками щелочи для нейтрализации кислот?
Кислотное число и щелочное число
Что является источниками кислот в тяжелых дизельных двигателях ?
Серная кислота выделяется преимущественно из топлива.
Азотная кислота образуется при взаимодействии NOx с H2O в процессе сгорания.
Органические кислоты образуются при окислении топливных продуктов в результате их частичного сгорания.
Органические кислоты образуются при окислении смазочного материала и при гидролизе топливных компонентов, как в случае с транспортом на био-дизельном топливе.
Прежде всего, оксиды щелочных металлов и гидроксиды в моющих присадках, содержащихся в смазочных материалах.
Дополнительные источники щелочи содержатся в дисперсантах и аминных антиоксидантах.

Общее кислотное число
Общее кислотное число - TAN (total acid number).
Показатель наличия слабых органических и сильных неорганических кислот в масле.
Кислотные компоненты нового масла имеют слабую кислотность, которая не оказывает заметного влияния на коррозию металлов и называется общим кислотным числом масла (TAN).
Определение: Это количество миллиграмм гидрооксида калия (KOH), необходимое для нейтрализации всех кислых компонентов, содержащихся в 1 г исследуемого масла.
Процесс: Масло в процессе работы окисляется, образуются продукты окисления – кислоты, вызывающие коррозию металлов.
Тенденция: Базовые масла имеют низкое кислотное число (не выше 0,05), что говорит о качественной очистке масел от органических кислот. Большинство присадок добавляемых в масла имеют кислую природу, что отражается на кислотном числе товарного масла ( не более~0,8-1,2).
В процессе эксплуатации масла кислотное число сначала падает, так как срабатываются присадки, а затем возрастает с накоплением в масле кислых соединений.
Потенциометрическое титрование
ISO 6618-96
ГОСТ 11362-96
Колориметрическое титрование
ASTM D 3339

Общее щелочное число
Щелочное число, TBN
Показатель склонности масел к отложениям, указывающий количество щелочи, выраженное в мг КОН эквивалентное содержанию всех щелочных компонентов в 1 г испытуемого масла.
Выражается мг КОН/г.
С увеличением щелочного числа повышается способность масла нейтрализовывать коррозионно-агрессивные кислые продукты, образующиеся при его окислении.
Вместе с тем, избыточная щелочность, не пошедшая на нейтрализацию кислых продуктов, оказывает отрицательное влияние на противоизносные и противозадирные свойства масел.

ЩЕЛОЧНОЕ ЧИСЛО, КАК ПОКАЗАТЕЛЬ КАЧЕСТВА
Щелочное число свежего масла не является четким показателем его нейтрализующей способности. Скорость потери уровня щелочности зависит от антиокислительных свойств масла, содержания серы в топливе. Важен баланс моющих, диспергирующих и противоизносных присадок.
Сульфатная зольность прямо пропорциональна начальному значению ЩЧ.
Высокое ЩЧ (излишняя золь-ность) может привести к усилен-ному образованию отложений над верхним поршневым кольцом.
Оптимальное ЩЧ - не обязательно максимальное ЩЧ !

Зольность
Кол-во золы, образующееся при сгорании масла. Присадки в товарном масле увеличивают зольность.
Сульфатная зольность(sulfated ash)-это показатель содержания присадок, в основном органических соединений металлов (CaO, MgO, BaSO4 и т.д).
Сульфатная зольность выражается в процентах от начальной массы масел.
Высокая сульфатная зольность моторных масел обусловлена, в основном, наличием моющих присадок, содержащих металлы.
Поэтому в некоторых типах смазочных масел регламентируется предельные значения этого показателя.
Методы определения:
ISO 6245
ASTM D482
ГОСТ 1461-75

Содержание серы
От чего зависит:
содержание серы в базовых маслах зависит от содержания серы в нефти и чем меньше серы в базовых маслах, тем лучше антикоррозионные свойства базовых масел.
Содержание серы в товарных маслах указывает на содержание в них серосодержащих присадок (противоизносные,противозадирные присадки).
Влияет на:
антикоррозионные свойства
противоизносные и противозадирные свойства

Коррозионные свойства масла
Коррозионность масла оценивается следующими
характеристиками:
содержание водорастворимых кислот и щелочей
кислотное число
содержание серы
содержание воды
характер коррозии медной и металлической пластинки

Коррозионное воздействие на сталь по
ASTM D 665 (ГОСТ 19199)
В присутствии воды в системе смазки металлические детали могут подвергаться коррозии.
Это может приводить к образованию твердых частиц продуктов износа и заклиниванию.
При испытании на коррозию
(по ASTM D665) определяется способность масла предотвращать коррозию черных металлов.

Медная коррозия по
ASTM D 130 (ГОСТ 2917)
После воздействия нагретого масла до температуры 120 оС на медную пластинку в течение 3 часов медная пластинка сравнивается с эталонами
Эталон

Испытания на окислительную стабильность (стандарт ASTM D943 (TOST))
Испытания проводятся в присутствии металлической стружки, которая служит катализатором, при температуре 80-100 гр.С с механическим перемешиванием.
Через образец также пропускается кислород.
Измеряется рост общего кислотного числа после 1000 часов.

Методы определения смазывающих свойств
1. Метод четырех шариков:
определение характера износа, кривой износа, показателя износа в условиях граничного трения – по пятнам износа шариков
определение критической нагрузки, нагрузки сваривания и несущей способности – по точкам перегиба на кривой износа
определение индекса задира – по предельному давлению

Методы определения смазывающих свойств
Характер изменения степени износа от нагрузки показывает противоизносные свойства масла.
В ходе испытания периодически измеряется диаметр пятен износа на нижних шарах и рассчитывается среднее значение износа (в мм).
Зависимость износа (D) от нагрузки (Р) характеризуется кривой износа.
Интенсивность износа от начала и до сваривания зависит от способности смазочного материала уменьшать износ и характеризуется индексом задира (нагрузки).
По точкам перегиба кривой износа определяются критические точки износа:
критическая нагрузка Рк — это такая нагрузка, при превышении которой начинается интенсивный износ, вызванный задиром в результате разрушения адсорбционного слоя смазки
критическая нагрузка показывает предельные возможности смазывания масла или смазки и называется несущей способностью
предельная нагрузка Рс или нагрузка сваривания — это такая нагрузка, при превышении которой шары схватываются (свариваются).

Методы определения смазывающих свойств
2. Метод FZG: определение противоизносных и противозадирных свойств.
Свойства масла определяются при помощи
двух цилиндрических шестерней,
погруженных в исследуемое масло.
Шестерни, находящиеся под нагрузкой
прокручиваются по 15 мин при постепенном
повышении нагрузки и измерении потери
массы шестерен.
Испытание заканчивается по достижении
потери массы в 10мг или после 12 циклов
(если потери массы не достигают 10мг).
Смазывающие свойства масла выражаются
через число выдержанных циклов
повышения нагрузки.

ОСНОВНЫЕ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ КАЧЕСТВА СМАЗОЧНЫХ МАСЕЛ
Цвет по ЦНТ
Показатель, указывающий цвет нефтепродукта по шкале сравнений.
Выражается в условных единицах от 0,5 до 8.
Характеризует глубину и качество очистки базовых масел.
Применяется также в качестве товарного показателя при производстве и хранении масел.
Метод определения:
ISO 2049
ASTM D 1500
ГОСТ 20284
Так как потребитель склонен судить о качестве масла по его цвету, то данный показатель ввели как товарный.

Способность к деэмульгированию
Масла, загрязненные водой, могут образовывать устойчивые эмульсии.
Устойчивые эмульсии могут вызывать загустевание масла, коррозию и разложение масла (образование осадка).
При определении числа деэмульгации (по ASTM D1401 и D2711) оценивается способность масла отделяться от воды за установленное время (мин.)
Смешиваются 40 мл масла и 40 мл воды и перемешиваются:
5 минут при 54°C или 82°C
Измеряется время отделения от воды

Способность к деэмульгированию
кислоту
Уменьшение толщины смазочного материала

Содержание воды
Самое нежелательное загрязнение в маслах.
Источники попадания воды в масло: при конденсации, извне с загрязнениями, при конденсации пара из продуктов сгорания топлива.
Содержание в масле:
может быть в растворенном виде (не оказывает значительного влияния на свойства масел)
и в свободном виде ( крайне нежелательно).
Негативное воздействие: образование эмульсий, снижение вязкости, взаимодействие с присадками, образование продуктов взаимодействия с водой, коррозия.
Методы определения:
ISO 3733
ГОСТ 2477-65
ГОСТ 1547-84
ГОСТ 14203-69
Нагревание с испарением и измерение объема сконденсировав-шейся воды
Нагревание до температуры 105-120 гр. С
Измерение диэлектрической проницаемости

Оценка результатов измерения и точность
определения содержания воды по ГОСТ 2477

Механические примеси
Определение:
Механические примеси – механические загрязнения в масле, состоящие из твердых частиц.
От чего зависят: от чистоты технологического процесса.
Метод определения: ГОСТ 6370-83.
Суть метода: навеска масла смешивается с растворителем в котором должны растворится определенные примеси и отфильтровывается на фильтре, с последующей промывкой бензином. Взвешивается фильтрационный элемент и сравнивается с новым фильтром. Если количество нерастворившихся мех. примесей менее 0,005%,то масло не содержит мех примесей.
На что влияют: вызывают износ деталей и учувствуют в образовании отложений и шламов

Оценка результатов измерения и точность
определения мехпримесей по ГОСТ 6370

Антипенные свойства
Вдувание воздуха в течение 5 минут
Измерение количества пены (тенденция) и время ее разрушения (стабильность)
Возможны 3 последовательности
I при 20°C
II при 93.5°C
III при 24°C на образце, прошедшем II
ASTM D 892

Фильтруемость
Степень чистоты приобретает все большее значение. Метод ее определения ISO 4406 входит в большинство спецификаций на гидравлические масла, в т.ч. DIN 51524-2:2006-04
Масла высшего уровня качества оптимального химического состава, содержащие высокоэффективные и стабильные присадки, обладают улучшенными эксплуатационными свойствами и фильтруемостью, особенно в присутствии воды
Оценке фильтруемости по перепаду давления в фильтре и, особенно, его росту в процессе испытания, придается все большее значение
Наилучшая фильтруемость достигается при наиболее тщательном подборе рецептуры

Специально разработанные испытания на фильтруемость на 1.2 мкм мембране
Масло при производстве подлежит полнопоточной фильтрации, что позволяет достигнуть 10-го класса чистоты по ГОСТ17216-2001.
Тест на фильтруемость
Компания смазочных материалов ООО «ЛЛК-Интернешнл»

Изменение свойств масла в процессе эксплуатации

СВОЙСТВА
БАЗОВОГО
МАСЛА
• ОБРАЗОВАНИЕ
ОТЛОЖЕНИЙ
• РОСТ ВЯЗКОСТИ
• ОБРАЗОВАНИЕ
КИСЛОТ
• КОРРОЗИЯ
• НИЗКОТЕМПЕРАТУРНАЯ
ТЕКУЧЕСТЬ
• ПОТЕРИ МОЩНОСТИ
СВОЙСТВА БАЗОВОГО МАСЛА ВЛИЯЮТ
НА КАЧЕСТВО СМАЗОЧНОГО МАТЕРИАЛА

ЧТО ТАКОЕ ТОВАРНОЕ МАСЛО…
= + +
товарное
масло
+ синтетический компонент
+ присадки
= базовое масло

Типичное товарное масло и состав присадок
Базовое масло
Присадки

ПРИСАДКИ К МАСЛАМ
Присадки - химические вещества, которые в относительно небольших количествах изменяют свойства смазочных материалов и делают их более подходящими к требованиям техники, в которой они применяются.

Присадки к смазочным маслам, защищающие поверхность

Присадки к смазочным маслам, улучшающие физические свойства

Присадки, защищающие масло

Воздухоотделение и противопенные агенты
Назначение
Подавляют образование пены
Свойства
Проявляются при любой температуре
Механизм действия
1) несвязанная противопенная присадка приближается к воздушному пузырьку
2) противопенная присадка присоединяется к масляно-воздушной пленке
3) противопенная присадка растягивается из-за низкого поверхностного натяжения
4)пузырек воздуха лопается
Компания смазочных материалов ООО «ЛЛК-Интернешнл»
Масло может содержать большое количество растворенного воздуха. Высокие обороты машины способствуют усиленному пенообразованию. Обильная и стабильная пена опасна: нарушается смазывание, усиливается окисление масла.
Типы соединений
полиалкилсилоксаны

Антиокислительные присадки
Назначение
снижают окисление углеводородов базового масла под воздействием кислорода воздуха и температуры
Механизм действия
взаимодействуют с первичными продуктами реакции окисления - перекисями, тем самым предотвращают дальнейшее окисление
Типы соединений
пространственно затрудненные фенолы и амины дитиофосфаты цинка
Масла реагируют с кислородом, особенно при высокой температуре. В результате образуются органические кислоты, лакообразные и смо-листые вещества, коксо-подобные отложения и осадки (шламы).
Блокированный фенол

Модификаторы вязкости
Зона высокой температуры
Зона низкой температуры
Назначение
Служат для создания всесезонных масел, расширяют температурный диапазон применения
Свойства
Проявляются при высокой температуре
Механизм действия
при низкой температуре молекулы присадки находятся в скрученном состоянии. С повышением температуры молекулы полимера раскручиваются и повышают вязкость масла
Компания смазочных материалов ООО «ЛЛК-Интернешнл»

ВЯЗКОСТНЫЕ ПРИСАДКИ: МЕХАНИЗМ ДЕЙСТВИЯ

Назначение
вводятся для понижения температуры застывания масла
Механизм действия
депрессорные присадки из-за своей разветвленной структуры препятствуют
укрупнению кристаллов твердых парафинов, тем самым снижают
температуру застывания смазочных материалов
Без депрессора
С депрессором
Типы соединений
полимеры алкилфенола
полимеры алкилнафталина
полиметакрилаты
ДЕПРЕССОРНЫЕ ПРИСАДКИ - МЕХАНИЗМ ДЕЙСТВИЯ

ПРОТИВОИЗНОСНЫЕ И ПРОТИВОЗАДИРНЫЕ ПРИСАДКИ
Необходимы, когда масляная пленка не в состоянии предотвратить контакт поверхностей, т.е. в условиях смешанного и граничного трения - в момент пуска двигателя или при максимальных нагрузках.
Эти присадки химически связаны с металлом, образуют на его поверхности защитный слой и
снижают трение - фрикционные
и изнашивание в смешанном режиме смазывания -противоизносные (обычно содержат серу и фосфор)
или предотвращают “схватывание” поверхностей при максимальных нагрузках в граничном режиме - противозадирные (обычно серу-содержащие).

АНТИФРИКЦИОННЫЕ ПРИСАДКИ
Формируют ориентированные слои на поверхностях пар трения.
Предотвращают контакт поверхностей при сравнительно невысоких нагрузках.
Изменяют коэффициент трения.

ДИАЛКИЛДИТИОФОСФАТ ЦИНКА
Самая распространенная антиокислительная,
противоизносная и противозадирная присадка
При высокой температуре
происходит разложение
ZDTP. В результате обра-
зуется многослойная про-
тивоизносная пленка.

СРАБАТЫВАЕМОСТЬ ПРИСАДКИ И СВОЙСТВА МАСЛА
вязкость
содержание у/в
содержание ZDTP
содержание полярных в-в
Наработка двигателя, час.
%
Динамическая вязкость
0
100
50
32
64
Нерастворимый осадок:

Антикорозионные присадки
Назначение
Снижают каталитическое действие металлов в процессе окисления
Свойства
Проявляются при высокой температуре
Механизм действия
высаживаются на поверхность, препятствуют взаимодействию кислот,
воды с поверхностью металла
Ингибитор коррозии
перекрывает
доступ к поверхности
Поверхность металла
Молекулы воды
Плёнка ингибитора
Компания смазочных материалов ООО «ЛЛК-Интернешнл»

ДИСПЕРСАНТЫ
Функция - удерживать загрязнения в виде суспензии.
Предотвращают образование крупных частиц, которые могут блокировать масляные каналы и фильтры.
Предотвращают осаждение загрязнений на поверхностях, где они
могут нарушать смазывание и теплообмен (защищают от залегания
колец и образования т.н. черного шлама - низкотемпературных
отложений).

Назначение
вводятся для предотвращения агломерации и слипания продуктов
окисления, препятствуют образованию шлама.
Механизм действия
1) присадки приближаются к загрязнению
2) присадки адсорбируются на поверхности, за счет длинного
углеводородного радикала удерживают загрязнения в объеме масла
3) присадки измельчают частицы загрязнений, удерживая загрязнения в
объеме
Типы соединений
- сукцинимид
- основание Манниха

CaSO4
Детергенты нейтрализуют кислоты, обра-зующиеся при сгорании топлива, и препятствуют образованию углеродистых отложений в канавках поршня, лака на юбке поршня и шламов в картере.
МОЮЩИЕ ПРИСАДКИ (ДЕТЕРГЕНТЫ)

МОЮЩИЕ ПРИСАДКИ (ДЕТЕРГЕНТЫ)
Назначение
предотвращают образование отложений продуктов окисления, сажи, попавшей в масло, на рабочих поверхностях
Механизм действия
высаживаются на поверхность металла, образуя электростатический барьер адсорбируются на поверхности загрязнений, образуя электростатический барьер, и удерживают их в объеме
Типы соединений
сульфонаты кальция магния,
салицилаты кальция, магния,
феноляты кальция, магния

Деактиваторы металлов
Назначение
Снижают каталитическое действие металлов в процессе окисления
Свойства
Проявляются при высокой температуре
Механизм действия
Образуют инертную защитную плёнку на металлических поверхностях
Деактиватор перекрывает
доступ к поверхности металла
Поверхность металла
Пленка деактиватора
Компания смазочных материалов ООО «ЛЛК-Интернешнл»

Производители присадок
Lubrizol
BP Adibis
Esso Paramins
Shell Additives
Lubrizol
Infenium
Chevron Oronite
Afton
Rhomax

ПРИМЕНЕНИЕ ПРИСАДОК

Моторные масла для легкового транспорта
Требования к качеству базовых масел, входящих в состав товарных масел

Моторные масла для коммерческого транспорта
Требования к качеству базовых масел, входящих в состав товарных масел

Состав масел ЛУКОЙЛ