一种船用柴油机专用油的应用研究

马国东

(道儒伯润科技南京有限公司，江苏 南京 211300)

0 引言

随着我国海洋和内河流域运输业的发展，船舶运输业也日益增强。作为船舶的动力装置柴油机，技术也在不断提升，进而对船用润滑油的性能要求也进一步提高[1]。特别是在全新的低燃料消耗、高单缸功率、低排放标准、特殊运行环境等要求下[2]，对发动机和润滑油都提出了苛刻要求。为了更好地满足市场需求，适应新标准。道儒伯润科技南京有限公司与某动力有限公司，针对F170发动机技术参数与船舶运行环境等要求，研制出了FK发动机专用油。

1 实验部分

1.1 实验发动机参数

本实验发动机选用了某动力有限公司生产的F170船用柴油机，该型号有6缸和8缸两个型号，采用的是直列、四冲程、直喷方式，具有燃烧效率高、机油消耗率低等特点。具体的技术参数如表1所示。

表1 F170柴油机技术参数

表1(续)

1.2 实验基础油

调合此FK专用发动机油的基础油，我们选择高品质、深度加氢的基础油进行调合。分别选用中国石化上海高桥石化高黏度指数的150N、中国石化济南炼油厂500N、中国石油克拉玛依石化生产的高黏度光亮油150BS、韩国GS600N。四种基础油的具体理化指标如表2所示。

表2 基础油理化指标

1.3 实验添加剂

针对船用润滑油的特殊情况，需要其具有比陆用柴油机油更多的性能，比如碱值要求、抗乳化能力要求等。实验选用了国外润滑油添加剂(黏度指数改进剂8910和柴机油复合剂OLOA59158)和某国产科技添加剂有限公司的部分单剂(清净剂T115B、降凝剂T602JS)。具体的添加剂情况介绍如下。

1.3.1 柴油机油复合剂OLOA59158

油品调合选用某国外进口的高碱值柴机油复合剂OLOA59158，具有高碱值、优异的抗氧化性能。具体性能指标，如表3所示。

表3 高碱值柴机油复合剂OLOA59158理化指标

1.3.2 黏度指数改进剂8910

为了更好地增强FK专用油的性能，选用了某国外黏度指数改进剂8910，可显著提升黏度指数，同时还具有卓越的剪切稳定性和强劲的低温性能。其基本理化指标如表4所示。

表4 黏度指数改进剂8910理化指标

1.3.3 清净分散剂T115B

为提高润滑油的高温清净性，选择加入高碱值硫化烷基酚钙的清净分散剂T115B，该添加剂具有良好的高温清净性和较强的酸中和能力，并具有一定的抗氧抗腐性能及抗磨损性能，对控制活塞顶环积炭效果显著[3]，本品碱保护性较好，同时具有较好的分水性能。除具有优异的使用性能外，还具有色度浅，铜铅腐蚀极低等特点。其基本理化指标如表5所示。

表5 清净剂T115B理化指标

1.3.4 降凝剂T602JS

实验选用了一种高效的复合型润滑油降凝剂T602JS，本添加剂具有良好的抗剪切安定性、高温热稳定性和抗氧化分解能力，能提供长期、持续的降凝效果。其具体理化指标如表6所示。

表6 降凝剂T602JS理化指标

表6(续)

1.3.5 FK专用发动机油参数

针对某动力有限公司F170发动机的技术参数，走访船舶用户收集客户需求，综合对船舶运行条件、船舶润滑油性能要求等信息，制定了FK发动机专用油企业标准，本FK发动机专用油质量标准与GB 11122-2006中15W-40牌号柴油机油相比，在100 ℃运动黏度、抗泡性、碱值方面有显著优势。其具体性能指标对比如表7所示。

表7 性能指标对比

由表7可以看出，FK发动机专用油100 ℃运动黏度为14.3～16.3 mm2/s，大于GB 11122-2006中15W-40柴油机油的100 ℃运动黏度为12.5～16.3 mm2/s，本发动机专用油可以为船舶低速航行时，保证船舶充足动力。本标准发动机油碱值最低要求大于8 mg/g，大于GB 11122-2006中15W-40柴油机油最低6.5 mg/g的指标要求。本发动机专用油可以有效中和酸性物质，减少船舶发动机腐蚀。

1.4 配方确定

实验用基础油150N、500N、600N、150BS，以高碱值复合剂OLOA59158为主剂，配伍黏度指数改进剂8910、清净剂T115B、降凝剂T602JS、破乳剂T1001、抗泡剂T901，调合成FK发动机专用油。按照表7所规定的试验项目和方法，对FK发动机专用油理化性能和模拟试验性能进行了评价。结果如表8所示。

表8 FK发动机专用油理化性能结果

从评定结果表8可以看出，FK发动机专用油具有良好的润滑性能、优异的防水性能、防锈性能、高碱值、低蒸发损失等特点，可以满足目标规格的性能要求。

1.5 性能检测方案

为了更好地检测FK发动机专用油的运行性能。选择跟船试验，船舶选用配备F170发动机，承载能力为两万吨的货轮。此货轮每天航行时间大约为8～10 h，跟船检测时间总长为3500 h。第一，检测活塞部分的磨损和油膜以及积炭情况[4]。第二，采集油样分析，主要的检测项目为运动黏度(100 ℃)、运动黏度(40 ℃)、酸值。同时进行ICP光谱技术分析检测Fe、Cu、Al、Si等元素含量，来反映发动机部件的磨损情况。

2 结果与讨论

2.1 发动机检测

行船实验结束后，将F170发动机进行拆检，发动机活塞头的积炭非常薄。活塞环也没有明显的积炭，整个部件的油膜附着性良好。发动机拆检照片如图1和图2所示。

图1 活塞环

图2 活塞头

由图1和图2可以看出，运行船舶的活塞环和活塞头非常洁净，说明试验油品的抗氧性、防锈性、抗磨性等方面性能非常优异。

2.2 FK发动机专用油的检测

经过3500 h 的行船运行实验，对FK发动机专用油油样进行采集，进行了油品检测，检测结果包括运动黏度(100 ℃)、运动黏度(40 ℃)、酸值、Fe、Cu、Al、Si等元素含量，结果如表9所示。

表9 FK发动机专用油运行试验结果

通过油品分析结果可以看出，(1)100 ℃运动黏度是油品的重要指标，其反应油品衰变氧化的程度[5]。运行3500 h后，油品的100 ℃运动黏度，最大增长限值为6.6%，根据国内外柴油机油换油指标要求，100 ℃运动黏度变化限值为-15%～20%[6]，故本次行船实验后的油品指标仍在合格范围内。(2)Fe元素含量，在运行试验1500 h以内，变化不大。当到达3500 h时，Fe元素含量突变，数值增大，油品运动黏度也增大，说明油品出现氧化现象。(3)随着运行时间，起初随着添加剂消耗，酸值出现下降，后期随着油品氧化，酸值逐渐增大。新油的酸值为0.25 mgKOH/g，运行3500 h后酸值为1.47mgKOH/g，增长值为1.22 mgKOH/g，按照柴油机油换油指标GB/T 7607-2010中规定的，酸值变化值不大于2.0 mgKOH/g即符合标准[7]，故实验油指标仍在合格范围内。

3 结论

(1)根据F170系列发动机的性能特点，以及船用润滑油的特殊性能要求，制定了FK发动机专用油的企业技术标准。

(2)通过进行行船试验，拆检发动机和检测FK专用油的运行结果，表明FK发动机专用油具有良好的分水性、防锈性、优异的抗氧化性能和高温清净性。