齿轮油基础油互换规则考察

唐友云+徐美娟+续景+程型国+张大华

摘要：选用调合齿轮油常用基础油和RHY4208齿轮油复合剂为研究对象，通过模拟评定手段，对基础油在工业齿轮油和车辆齿轮油中的互换性进行了考察。结果表明，在调制工业齿轮油时，Ⅳ类基础油的Timken OK值最高，Timken试验的基础油互换规则为Ⅰ类 BS基础油可替换Ⅱ类BS基础油，Ⅳ类基础油可替换Ⅰ类BS和Ⅱ类BS基础油；四球试验的基础油互换规则为Ⅳ类和Ⅰ类BS基础油可替换Ⅱ类BS基础油。使用复合剂RHY4208调制车辆齿轮油的模拟L-42试验的基础油互换规则为Ⅰ类BS基础油、Ⅱ类BS基础油、Ⅳ类基础油可自由互换；模拟L-37试验基础油互换规则为Ⅰ类BS基础油、Ⅱ类BS基础油可替代 Ⅳ 类，Ⅳ 类不能替代Ⅰ类BS基础油、Ⅱ类BS基础油。

关键词：齿轮油；基础油；互换性

中图分类号：TE626.3文献标识码：A

0引言

21世纪以来，我国经济保持了年均8%以上的高速增长，带动了能源消费的持续增长，同时也为润滑油行业的发展提供了广阔的空间，我国润滑油消费也保持持续、高速增长的势态。据石油和化工联合会数据显示，2010国内全年润滑油产量达到 856.9万t，同比上涨 13%。在基础油资源配比上，国产基础油占一半以上市场份额，主要来自于中国石油、中国石化和其他地方炼厂，进口基础油占 30% 左右份额。

一直以来，中国石油基础油资源丰富，有老三套的石蜡基基础油、中间基基础油和环烷基基础油，还有不同加氢工艺生产的加氢基础油，为对基础油资源进行合理利用，因此有必要开展基础油互换规则的研究工作。目前，国外已有的基础油互换规则有内燃机基础油互换规则API 1509[1]，但是对于齿轮油基础油的互换，至今还没有通用的规则可供参考。

本文选用调合齿轮油常用的不同类型基础油为研究对象，在RHY4208齿轮油复合剂的基础上，对各类基础油在工业齿轮油和车辆齿轮油中的可互换性进行了考察。

1实验部分

1.1复合剂

实验所使用的复合剂为RHY4208，其质量指标和实测值见表1。表1RHY4208复合剂质量指标及实测值

2.1.1Timken实验互换性分析

Timken OK值的分析结果表明，所调的四个油样中PAO40所调样品的Timken OK值最高，其次为HVIS 150BS、MVI 150BS，HVIH 150BSM最小。分析其原因主要为HVIS 150BS、MVI 150BS为普通精制的Ⅰ类基础油，其中所含的硫含量高于加氢Ⅱ类基础油HVIH 150BSM，而高的硫含量有利于提高油品的极压抗磨性能[3]，因此Timken OK值的结果为Ⅰ类基础油高于Ⅱ类基础油。Ⅳ类基础油中不含硫，但可能由于其结构的特殊性及对复合剂优异的感受性使得其Timken OK值最高，表现出优异的极压抗磨性能。

从上述的分析结果表明，Timken试验中不同基础油可互换性为：Ⅰ类BS基础油可替换Ⅱ类BS基础油，Ⅳ类基础油可替换Ⅰ类BS和Ⅱ类BS基础油，但是用Ⅳ类基础油调制合格工业齿轮油时，需要补加防锈剂。同时所分析HVIS 150BS和MVI 150BS评价数据表明，二者可以互换。

2.1.2四球实验互换性分析

从四球试验的结果可知， PAO40、HVIS 150BS、MVI 150BS所调3个油样的抗磨性能相当，优于HVIH 150BSM。也就是说，在RHY4208的加量为1.0%时，Ⅳ类和Ⅰ类BS基础油可替换Ⅱ类BS基础油。

2.2车辆齿轮油基础油模拟评定实验互换性考察

车辆齿轮油主要针对 L-37和L-42试验的基础油互换性进行研究，建立的具体操作步骤与工业齿轮油类似，在同等加剂量的情况下，考察Ⅰ类 BS基础油、Ⅱ类BS基础油、Ⅳ类基础油的模拟L-37、L-42评价结果，根据模拟结果，确立可互换性。

表5、表6、表7分别为RHY 4208加剂量为42%、3.8%、3.5%时，基础油在车辆齿轮油中的性能评价结果。表5基础油在车辆齿轮油中的性能评价（RHY4208加剂量4.2%）

项目GB 5903-1995要求GO-1GO-2GO-3GO-4试验方法美孚PAO40，%95.5HVIH 150BSM，%95.5HVIS 150BS-1，%95.5MVI 150BS，%95.5T803B，%0.30.30.30.3RHY4208复合剂，%4.24.24.24.2T901/μg·g-110101010铜片腐蚀（121℃，3h）/级不大于32d2c3b3bGB/T 5096D665B（海水）无锈重绣无锈无锈无锈GB/T 11143模拟L-37/分105.710.715.220.7RH 01 ZB4107模拟L-42/N89.089.089.089.0RH 01 ZB4093磷含量，%0.04220.04170.04300.0416ASTM D6481硫含量，%1.761.742.241.98ASTM D6481

表6基础油在车辆齿轮油中的性能评价（RHY4208加剂量3.8%）

项目GB 5903-1995要求GO-1GO-2GO-3GO-4试验方法美孚PAO40，%95.9HVIH 150BSM，%95.9HVIS 150BS，%95.9MVI 150BS，%95.9T803B，%0.30.30.30.3RHY4208复合剂，%3.83.83.83.8T901/μg·g-110101010铜片腐蚀（121℃，3h）/级不大于32d2e3b3bGB/T 5096D665B（海水）无锈中锈无锈无锈无锈GB/T 11143模拟L-37/分102.121.115.115.5RH 01 ZB4107模拟L-42/N89.075.689.075.6RH 01 ZB4093磷含量，%0.03700.03760.03760.0372ASTM D6481硫含量，%1.601.601.921.81ASTM D6481

表7基础油在车辆齿轮油中的性能评价（RHY4208加剂量3.5%）

项目GB 5903-1995要求GO-1GO-2GO-3GO-4试验方法美孚PAO40，%96.2HVIH 150BSM，%96.2HVIS 150BS，%96.2MVI 150BS，%96.2T803B，%0.30.30.30.3续表

项目GB 5903-1995要求GO-1GO-2GO-3GO-4试验方法RHY4208复合剂，%3.53.53.53.5T901/μg·g-110101010铜片腐蚀（121℃，3h）/级不大于32d2d3b3bGB/T 5096D665B（海水））无锈中锈无锈轻锈重锈GB/T 11143模拟L-37/分103.521.611.335.7RH 01 ZB4107模拟L-42/N89.089.089.089.0RH 01 ZB4093磷含量，%0.03500.03510.03570.0352ASTM D6481硫含量，%1.441.461.881.68ASTM D6481

2.2.1模拟L-42 实验互换性分析

表5、表6、表7的结果表明：对同一个基础油来说，当复合剂RHY 4208加剂量下降时，对油品的极压性能基本不变；对不同基础油而言，在相同剂量下，油品所表现出来的极压性能也是相当的。因此使用复合剂 RHY 4208调制车辆齿轮油的L-42试验基础油互换规则为Ⅰ类BS基础油、Ⅱ类BS基础油、Ⅳ类基础油可自由互换。

2.2.2模拟L-37 实验互换性分析

模拟L-37评价的是油品的抗磨性能，评分越低，油品抗磨性能越好。从表5、表6、表 7 的模拟 L-37 结果可知，在所考察的三个剂量条件下，PAO的评分结果都是最差的；HVIH 150BSM 与 HVIS 150BS 表现相当，评分最小；其次为 MVI 150BS。当复合剂剂量大于3.8%时，基础油MVI 150BS的模拟L-37评分均小于25.0分，但是当复合剂剂量降至3.5%时，MVI 150BS模拟L-37评分增大至357分。因此模拟L-37试验基础油互换性总结如下：

（1） HVIH 150BSM与HVIS 150BS可自由互换。

（2） HVIH 150BSM与HVIS 150BS可替代MVI 150BS。

（3） Ⅰ类BS基础油、Ⅱ类BS基础油可替代Ⅳ 类。

3结论

（1）使用复合剂RHY 4208调制工业齿轮油，Timken 试验基础油可互换性为Ⅰ类 BS基础油可替换Ⅱ类BS基础油，Ⅳ类基础油可替换Ⅰ类BS和Ⅱ类BS基础油，但是用Ⅳ类基础油调制合格工业齿轮油时，需要补加防锈剂。

（2）使用复合剂RHY 4208调制工业齿轮油，四球试验的基础油可互换性为Ⅳ类和Ⅰ类BS基础油可替换Ⅱ类BS基础油。

（3）使用复合剂 RHY 4208调制车辆齿轮油的模拟L-42试验基础油可互换性为Ⅰ类BS基础油、Ⅱ类BS基础油、Ⅳ类基础油可自由互换。

（4）使用复合剂 RHY 4208调制车辆齿轮油的模拟L-37试验基础油可互换性为：Ⅰ类BS基础油、Ⅱ类BS基础油可替代 Ⅳ 类，Ⅳ 类不能替代Ⅰ类BS基础油、Ⅱ类BS基础油。

参考文献：

[1] API 1509 Engine Oil Licensing and Certification System Fifteenth Edition[S].

[2] 李伟，贺产鸿. 对润滑油基础油质量和加工工艺的再认识[J].润滑油，2004，19（4）：1-9.

[3] 叶小娟， 赵锁奇， 刘庆廉，等. 基础油组成对润滑脂抗磨性能的影响[J]. 润滑与密封，2007，32（9）：122-124.收稿日期：2013-10-17。

作者简介：唐友云，工程师，硕士，2007年毕业于湖南大学化学化工学院分析化学专业，现主要从事油品分析检测及油液监测工作。Email：tangyouyun_rhy@petrochina.com.cn2014年10月Oct.2014润 滑 油LUBRICATING OIL第 29卷 第5期 Vol.29，No.5