Повышение качества моторных масел путем введения присадок – ингибиторов коррозии (стр. 7 )

Ранее были сформулированы теоретические принципы по­лучения комбинированных защитных присадок, которые включают следующие функциональные маслорастворимые ПАВ (табл. 10) [6,7,23]:

ингибиторы коррозии хемосорбционного типа — доноры а (или) акцепторы электронов;

ингибиторы коррозии адсорбционного типа; водовытесняющие и быстродействующие ПАВ, ингибирующие водную фазу — электролит;

Противоокислительные и противокоррозионные присадки.

По этому принципу были получены защитные присадки к маслам второго поколения: НГ-107М, НГ-110Т, НГ-ПОМ и др

Комбинированные ингибиторы коррозии первого поко­ления (АКОР-1, КП) создавались без учета всех указанных выше принципов и обладали недостаточной защитной эффе­ктивностью, в связи с чем добавлялись в масла в количестве 10-20 % (масс). Эти высокозольные присадки усиливают коррозию в кислых средах, коррозионное растрескивание, фреттинг-коррозию..

Композиции присадок и составы второго поколения значительно более эффективны и обеспечивают длительную защиту двигателей при хранении (в зависимости от условий от 3 до 15 пет) при концентрации в маслах 3-5 % (масс). Эти присадки и составы снижают отдельные виды коррозион­ного и коррозионно-механического износа. Однако они недостаточно эффективны в условиях усталостного износа, коррозионного растрескивания, фреттинг-коррозии. Они также слабо снижают водородный износ [52-58].

Композиции присадок и ингибиторов коррозии третьего поколения (типа „Моника", ЭКОМИН-2 и др.) содержат в своем составе помимо ранее известных функциональных ПАВ антифрикционные или защитно-антифрикционные при­садки IL, содержащие легирующие металлы. Эти композиции обладают такой же эффективностью защиты от электрохимической коррозии в стационарных условиях при содержании 3—5 % (масс.) в масле, как и комбинирован­ные ингибиторы коррозии второго поколения, но уменьша­ют все виды коррозионного и коррозионно-механического износа.

Наличие в композициях третьего поколения наряду с тра­диционными быстродействующими и водовытесняищими компонентами и донорно-акцепторными ингибиторами ком­понентов, эффективных в условиях кислотной коррозии и коррозионного растрескивания, а также Мо-содержа­щих ПАВ, проявляющих себя в условиях электрохимического и усталостного питтинга, циклической усталости, корро­зионной усталости, водородного износа и фреттинг-корро-зии, придает композиции свойства многофункциональной присадки. Такие присадки эффективны как в статических условиях электрохимической коррозии, так и в динамичес­ких условиях при усталостном и коррозионно-механическом износе [47—591.

Во всех случаях они воздействуют на химическо-электро­химическую коррозионную составляющую общего износа машин и механизмов, обеспечивают маслам повышенные противоизносные, противозадирные и антифрикционные свойства.

Антифрикционно-защитные присадки и композиции треть­его поколения особенно нужны при применении современ­ных моторных низко застывающих масел на хорошо очищен­ной высокоиндексной минеральной основе, а также в случае полусинтетических и синтетических масел, работоспособных при весьма низких температурах. Низкозастывающие высоко­индексные масла позволяют экономить топливо за счет низ­кой вязкости и хорошей вязкостно-температурной характе­ристики, но нуждаются в значительном улучшении несущей способности масляной пленки, в повышении противоизносных, противозадирных, противокоррозионных и защитных свойств за счет введения в них композиций третьего по­коления.

2.3. Особенности применения консервационных, консервационно-рабочих и рабоче-консервационных масел

Классификация и уровень функциональных свойств рабоче-консервацион­ных и консервационно-рабочих масел по сравнению с соответствующим уровнем свойств рабочих и консервационных масел различных типов представлены в табл. 37 [130—140].

Современные рабоче-консервационные масла должны обладать следующими особенностями, определяющими принципы их разра­ботки:

1)  обладать хорошими или очень хорошими физико-химически­ми, противоокислительными, моющими, смазывающими, противо-износными и противозадирными свойствами, что достигается под­бором соответствующей углеводородной базы (минеральной, синтетической или смешанной) и композицией присадок. В рабоче-консервационных маслах ингибиторы коррозии не только не долж­ны ухудшать эти показатели, но улучшать их, синергетически со­четаясь с базой и основной композицией присадок. Для консер­вационно-рабочих масел допустимо некоторое ухудшение основных эксплуатационных свойств, которые тем не менее должны оставать­ся на среднем или высоком уровне (масла с присадками АКОР-1, КП и др.). Чисто консервационные масла хорошими эксплуатационными свойствами не обладают (К-17, НГ-208 и др.). Современные рабоче-консервационные масла для форсированных карбюраторных и дизельных двигателей автотракторной техники (типа M-PKi и М-РКа) по совокупности эксплуатационных свойств не уступают рабочим маслам серии «Г», используемым в самых напряженных машинах последних конструкций [130]. Рабоче-кон­сервационные трансмиссионные масла типа Т-РК с присадкой НГ-107Т имеют очень высокий уровень противоизносных и проти-возадирных свойств;

2) обладать высокими противокоррозионными свойствами по отношению к черным и цветным металлам во всем диапазоне тем­ператур и в течение всего срока работы масла, что достигается выбором соответствующих противокоррозионных присадок и инги­биторов коррозии, не ухудшающих эти показатели. Это условие обязательно для всех типов масел разного назначения (см. табл. 37);

3)  защищать черные и цветные металлы (во всяком случае не усиливать их коррозию) в паровой фазе, над зеркалом нагретого до высоких температур (120—250°С) масла. Другими словами, продукты испарения и разложения масла не должны быть коррозионно-агрессивны в паровой фазе, что особенно важно для авиа­ционных и некоторых специальных масел;

4)  надежно защищать от коррозии черные, цветные металлы и сплавы в тонкой пленке, что достигается введением в масла комбинированных ингибиторов коррозии, состоящих из соединений хемосорбционного и адсорбционного типов. Уровень защитных свойств масел различного назначения в тонкой пленке показан в табл. 38. Как видно из табл. 37 и 38, по уровню защитных свойств в тонкой пленке рабочие масла разительно отличаются от рабоче-консервационных, а последние приближаются к уровню за­щитных свойств консервационно-рабочих и консервационных ма­сел;

5)  не терять высоких защитных свойств в тонкой пленке после эксплуатации (окисления) масла в экстремально жестких условиях. Другими словами, отработанные рабоче-консервационные масла должны обладать такими же высокими защитными свойствами в тонкой пленке, как и исходные.- Изучали защитные и противокоррозионные свойства окисленных и отработанных моторных масел для автотракторной техники и авиационных масел на мине­ральной основе [21, 22]. Отработанные масла проверяли на за­щитные свойства после различных стендовых испытаний и отра­ботки ресурса масла при эксплуатации машин в натурных усло­виях. Были выявлены некоторые общие закономерности (см. табл. 38 и 41):

уровень защитных свойств окисленных и отработанных рабо­чих масел, особенно масел, содержащих композиции современных присадок, по отношению к черным металлам существенно повы­шается. Это согласуется с нашими данными о получении масло-растворимых ингибиторов коррозии и защитных масел окислением минеральных масел воздухом в различных условиях [15, 18, 121]. Значительно повышается также уровень защитных свойств в тон­кой пленке отработанных рабоче-консервационных масел по отно­шению к черным металлам;

уровень защитных свойств рабочих масел по отношению к цвет­ным металлам, а также их противокоррозионные свойства в ре­зультате накопления кислых продуктов окисления и разложения масел и присадок значительно ухудшаются и достигают иногда опасных или браковочных значений. Такая же тенденция наблю­дается для рабоче-консервационных масел.

Рис. 2 Кинетика поглощения воды (сплошные линии) и коррозии стальной пластинки (пунктирные линии) под слоем различных масел

1.  минеральное рабочее масло с присадками; 2 – то же РК, 3 – синтетическое масло с присадками; 4 – то же РК

Способность масла защищать поверхности металлов от атмо­сферной влаги оценивали по следующей методике. Стаканчики с маслом, на дно которых опущены стальные пластинки на глуби­ну 5 см, помещали в эксикаторы с налитой на дно водой. В экси­каторах циклически поддерживали температуру от 20 до 80 °С и относительную влажность от 80 до 98%- В образцах масла опреде­ляли наличие воды (по ГОСТ 2477—65 и ГОСТ 14870—69) и оце­нивали коррозию стальных пластин. Результаты исследований (рис. 21) показывают, что с течением времени в рабочих незащи­щенных маслах интенсивно накапливается вода, часть ее выде­ляется в самостоятельную фазу на дне стакана. Коррозия пластин начинается через 5—8 ч и через 10 сут достигает значительных размеров. Обводнение рабоче-консервационных масел со специаль­ными добавками идет значительно медленнее, и пластинки в тече­ние 10 сут остаются полностью защищенными от коррозии.

До сравнительно недавнего времени (начала 60-х годов) основ­ным средством внутренней консервации двигателей и механизмов были рабочие масла с низкими защитными свойствами. Для внут­ренней консервации некоторых двигателей, компрессоров, редукто­ров и других механизмов широко использовали плотные смазки типа технического вазелина, пушечной, ПП-95/5 и др. Помимо низкой эффективности внутренняя консервация сложных металло­изделий рабочими маслами и плотными смазками требовала ог­ромных затрат труда и материальных средств на консервацию и расконсервацию изделий (табл. 42).

Так, при защите рабочими маслами основные затраты склады­ваются из затрат на операции по переконсервации (через 3—6 ме­сяцев при хранении техники на открытых площадках, что состав­ляет за 10 лет до 40 операций); при внутренней консервации плот­ными смазками основные затраты труда, энергии и вспомогатель­ных материалов (растворителей, ветоши и т. п.) приходятся на проведение консервации и особенно расконсервации: удаления смазки из внутренних поверхностей изделия сложного профиля, разборки этого изделия, промывки деталей, сбортки изделия и т. д. Так, на внутреннюю консервацию среднегабаритного компрессора плотными смазками требуется около 10 чел.-ч, на его расконсерва­цию (разборку, промывку, сборку)—до 60 чел.-ч, при этом за­трачивается 3—6 кг растворителей (бензина, уайт-спирита, три-хлорэтилена), до 5 кг ветоши или концов-салфеток. Еще больше времени и средств тратится на расконсервацию двигателей внут­реннего сгорания [14, 21, 22] (см. табл. 42).