СМАЗОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ -2003 Ч Т О В Н У Т Р И ? СМАЗОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ -2003 ++++ Б а з о в ы е к о м п о н е н т ы П р и с а д к и М о ю щ и е Д и с п е. - презентация

1

2 СМАЗОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ Ч Т О В Н У Т Р И ?

3 СМАЗОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ Б а з о в ы е к о м п о н е н т ы П р и с а д к и М о ю щ и е Д и с п е р г и- р у ю щ и е П р о т и в о- и з н о с н ы е А н т и о к и с- л и т е л ь н ы е Модиф. трения Загус- титель Анти- пенная = SHELL HELIX ULTRA - ПРОДУКТ ВЫСОКИХ ТЕХНОЛОГИЙ

4 СМАЗОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ Качество товарных масел и смазок зависит от : –свойств базового масла; –пакета присадок Состав базового масла - ключ к качеству смазочного материала –минеральные - важнейшие факторы: исходная нефть и глубина очистки –синтетические Shell обеспечивает одинаково высокое качество базовых масел во всем мире. Масла выпускаются или закупаются по единым спецификациям. КАЧЕСТВО БАЗОВЫХ МАСЕЛ

5 СМАЗОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ СВОЙСТВА БАЗОВОГО МАСЛА СВОЙСТВА БАЗОВОГО МАСЛА ВЛИЯЮТ НА КАЧЕСТВО СМАЗОЧНОГО МАТЕРИАЛА ВЯЗКОСТЬ, ИНДЕКС ВЯЗКОСТИ ОКИСЛИ- ТЕЛЬНАЯ СТАБИЛЬ- НОСТЬ ИСПАРЯЕМОСТЬ РАСТВО- РЯЮЩАЯ СПОСОБ- НОСТЬ ОБРАЗОВАНИЕ ОТЛОЖЕНИЙ РОСТ ВЯЗКОСТИ ОБРАЗОВАНИЕ КИСЛОТ КОРРОЗИЯ РАСХОД МАСЛА РОСТ ВЯЗКОСТИ ОБРАЗОВАНИЕ ОТЛОЖЕНИЙ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНАЯ ТЕКУЧЕСТЬ ПОТЕРИ МОЩНОСТИ ПЕНООБРАЗОВАНИЕ АЭРАЦИЯ ЭМУЛЬГИРУЕМОСТЬ ЧИСТОТА ДВИГАТЕЛЯ СОВМЕСТИМОСТЬ С УПЛОТНЕНИЯМИ СТАБИЛЬНОСТЬ РЕЦЕПТУРЫ ЗАЩИТА ОТ ИЗНАШИВАНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ОХЛАЖДЕНИЯ ПОВЕРХ- НОСТНАЯ АКТИВ- НОСТЬ

6 СМАЗОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ БАЗОВОЕ МАСЛО: ЧТО ЭТО? Смесь углеводородов (парафиновых, нафтеновых, ароматических, нафтено-ароматических) с молекулярной массой Плох. Линейные парафины Моноциклические арома- тические у/в Основные классы соединений (углеводороды) Циклопарафины Низкотем- пературные свойства Разветвленные парафины Индекс вязкости Приемистость к антиокислитель- ным присадкам Растворяю- щая способ- ность Хор. Плох. Хор. Плох. Хор. Плох. Хор. Средн. Хор. Плох. Соединения серы Соединения азота Полициклические ароматические у/в Природные антиокислители, усиливают эффектив- ность антиокислительных присадок Могут образовывать агрессивные кислоты и осадки Низкая окислительная стабильность Способствуют лакообразованию на поршне Способствуют окислению и старению Другие классы

7 СМАЗОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ПРОИЗВОДСТВО БАЗОВЫХ МАСЕЛ Источник: Нефть Минеральные базовые масла Перегонка Экстракция Депарафинизация качество зависит от типа нефти качество зависит от процессов очистки (селективными растворителями или гидропроцессы) чем глубже очистка, тем выше качество масла, но меньше выход и выше цена. Производство БМ - выделение из нефти тех молекул, которые могут выполнять функции масла. От глубины (тщательности) очистки зависит качество. Пример: температура вспышки Определяется тщательностью фракционирования/разделения смеси. Нормируемый показатель. Характеризует: - испаряемость/расход на угар - безопасность в применении.

8 СМАЗОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ПРОИСХОЖДЕНИЕ/СОСТАВ НЕФТИ ВЛИЯЕТ НА СВОЙСТВА МАСЛА Ближний Восток Северное море Венесуэла Гидравлическое масло ISO 37 - количество про- дуктов окисления, мг (ASTM D 943) Гидравлическое масло ISO 37 - противоизнос- ные свойства - потеря массы, мг (IP 281) Моторное масло SAE 30 - степень заполнения кана- вки верхнего поршневого кольца (Cat 1G2)

9 СМАЗОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ПРОИЗВОДСТВО БАЗОВЫХ МАСЕЛ Источник: Нефть Синтетические базовые масла Минеральные базовые масла качество зависит от типа нефти качество зависит от процессов очис- тки (селективными растворителями или гидропроцессы) чем глубже очистка, тем выше качес- тво масла, но меньше выход и выше цена. молекулярный состав отличается от нефтяного - более однородный, подо- гнанный под условия применения Перегонка Экстракция Депарфинизация Перегонка Крекинг, конверсия и синтез новых молекул

10 СМАЗОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ПРОИЗВОДСТВО СИНТЕТИЧЕСКИХ БАЗОВЫХ МАСЕЛ Н-парафины Нафтены Ароматика Изо-парафины Сырье: минеральное масло У/в-cинтез ПАО-синтез + H 2 катализатор 400 °C, 140 атм. Гидроизомеризациия У/в синтетическое масло (Shell XHVI®) Этилен -олефины Поли- -олефины 1.Крекинг 2.Олигомеризация 3.Полимеризация 4.Гидрирование ПАО

11 СМАЗОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ПОЧЕМУ «СИНТЕТИКА» ЛУЧШЕ «Синтетические» масла имеют более однородный состав, адаптированный к условиям применения. % молекул Молекулярная масса Минеральное масло ПАО % об. ПАО Минеральное масло Температура кипения

12 СМАЗОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ SHELL XHVI ® Синтетическое базовое масло концерна Shell Производится с помощью процесса каталитической гидро- изомеризации твердых парафиновых углеводородов. Гидроизомеризация - процесс химического синтеза: повторяющиеся молекулярные перегруппировки, направлен- ные на получение изо- и циклопарафиновых у/в в оптимизи- рованном соотношении, нехарактерном для нефтяного сырья. Shell XHVI ® характеризуется исключительно высоким индексом вязкости низкой испаряемостью почти полным отсутствием ароматических у/в, соединений серы или азота

13 СМАЗОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ СВОЙСТВА БАЗОВЫХ МАСЕЛ Ценаобычная очень высокая

14 СМАЗОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ПРОИЗВОДСТВО БАЗОВЫХ МАСЕЛ Источник: Нефть Синтетические базовые масла молекулярный состав отличается от нефтяного - более однородный, подо- гнанный под условия применения Перегонка Крекинг, конверсия и синтез новых молекул Полу-синтетическая основа Минеральные базовые масла качество зависит от типа нефти качество зависит от процессов очис- тки (селективными растворителями или гидропроцессы) чем глубже очистка, тем выше качес- тво масла, но меньше выход и выше цена. Перегонка Экстракция Депарфинизация целый ряд преимуществ синтетическогих масел умеренная цена

15 СМАЗОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ CИНТЕТИКА, ПОЛУСИНТЕТИКА, НА СИНТЕТИЧЕСКОЙ ОСНОВЕ… 100% 50% минералка легированная минералка полу- синтетика на синтети- ческой основе 100% синтетика цена Или синтетическая технология и даже синтетическое

16 СМАЗОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ СИНТЕТИЧЕСКИЕ ПРОДУКТЫ ШЕЛЛ Моторные:Shell Helix Ultra/Diesel Ultra, Shell Rimula Ultra Для мотоциклов: Shell Advance Ultra/Racing X Трансмиссионные:Shell Spirax ASX/GSX, Hypoid HD, Getriebeoel EP Компрессорные:Shell Corena AP/AS, Shell Madrela T/E, Редукторные: Shell Omala HD, Shell Tivela S, Shell Cassida GL Смазки:Shell Cassida RLS/EPS/LTS/HDS Shell Stamina HDS AeroShell Grease Гидравлические:Shell Cassida HF, Shell Naturelle HF-E Холодильные:Shell Clavus R, Shell Clavus AB

17 СМАЗОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ Ч Т О Т А К О Е П Р И С А Д К И ?

18 СМАЗОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПРИСАДОК Практически все современные смазочные материалы со- держат хотя бы одну присадку. Некоторые масла могут содержать до различных присадок. Моторные масла обычно содержат 10-20% присадок (от общей массы). Для индустриальных масел эта пропорция ниже и составляет, как правило 1-4%. Присадки - химические вещества, которые в относительно небольших количествах изменяют свойства смазочных материалов и делают их более подходящими к требованиям техники, в которой они применяются.

19 СМАЗОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ОСНОВНЫЕ ВИДЫ ПРИСАДОК Ингибиторы коррозии Дисперги- рующие Анти- пенные Анти- окисли- тельные Депрес- сорные Противо- износные Моющие (детергенты) Вязкостные/ загущающие Защита маслаЗащита поверхности Изменение свойств масла Существует множество типов присадок. Некоторые из них могут выполнять несколько различных функций.

20 СМАЗОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ АНТИОКИСЛИТЕЛЬНЫЕ ПРИСАДКИ Окисление - обычно, самый важный фактор, ограничивающий срок службы смазочного материала. l Антиокислительные присадки тормозят процесс окисления и тем са- мым улучшают окислительную стабильность смазочных материалов. l Антиокислительные присадки расходуются при работе масла (сра- батываются), поэтому масло следует менять через определенный ин- тервал, чтобы их концентрация была достаточной для защиты масла. Ингибитор окисления (антиокислительная присадка) Нагрев Рост вязкости Окисление + О 2, Н 2 О, Ме Отложения и осадки l Масла реагируют с кислородом, особенно при высокой температуре. В результате образуются органические кислоты, лакообразные и смо- листые вещества, коксо-подобные отложения и осадки (шламы).

21 СМАЗОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ 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).

22 СМАЗОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ o o o Fe o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o Слой полярных присадок на поверхности металла (АНТИ)ФРИКЦИОННЫЕ ПРИСАДКИ Формируют ориентированные слои на поверхностях пар трения. Предотвращают контакт поверхностей при сравнительно невысоких нагрузках. Изменяют коэффициент трения.

23 СМАЗОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ДИАЛКИЛДИТИОФОСФАТ ЦИНКА Самая распространенная антиокислительная, противоизносная и противозадирная присадка P Zn P RO S S OR При высокой температуре происходит разложение ZDTP. В результате обра- зуется многослойная про- тивоизносная пленка.

24 СМАЗОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ПРОТИВОЗАДИРНЫЕ ПРИСАДКИ Мыла металлов Мыла металлов Фосфиды металлов Хлориды металлов Сульфиды металлов Температура, о C

25 СМАЗОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ САЖА !!! Объем масла в картере - 40 л Количество сажи для оценки диспергирующих свойств масла API CG кг API CH кг CES-20076EO-M кг APICI кг

26 СМАЗОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ НАКОПЛЕНИЕ САЖИ В ДВИГАТЕЛЯХ ЕВРО 3 Масло должно диспергировать сажу и сохранять стабильную вязкость. Mack T8E При накоплении 5%сажи в масле может проис- ходить слипание ее частиц. Это приводит к загущению масла и в конечном итоге усилению изнашивания и выходу двигателя из строя. excellent soot control Содержание сажи, % Рост вязкости, сСт

27 СМАЗОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ БЕЗЗОЛЬНЫЕ ДИСПЕРСАНТЫ Функция - удерживать загрязнения в виде суспензии. l Предотвращают образование крупных частиц, которые могут бло- кировать масляные каналы и фильтры. l Предотвращают осаждение загрязнений на поверхностях, где они могут нарушать смазывание и теплообмен (защищают от залегания колец и образования т.н. черного шлама - низкотемпературных отложений). Пробег, тыс. км Содержание нераств. частиц, % Хорошее масло Удовл. Плохое

28 СМАЗОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ Источник серы ? 1. Содержание серы в сырой нефти: Arabian Light: 1.8 % Iranian Light:1.4 % Kuwait:2.1 % North Sea Brent 0.3 % Urals1.4 % Siberian Light0.51 % Чем выше содержание серы, тем дешевле нефть. 2. Переработка нефти: Удаление серы являетcя энерго- и капиталоемким процессом. 3. Содержание серы в дизельном топливе: США0.05%, c % на рынке Европа0.05%, c 2005 – 0.001% на рынке Япония0.05% Россия (ГОСТ)0.2% (вид I) 0.5% (вид II) (по ТУ до 1%) Азия0.05% СЕРА В ДИЗЕЛЬНОМ ТОПЛИВЕ

29 СМАЗОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ТОЧКА РОСЫ ДЛЯ СЕРНОЙ КИСЛОТЫ Сильная кислота Больше кислоты Давление, бар Температура, 0 C Содержание серы в топливе, % Ниже кривой происходит конденсация кислоты => коррозия Следует обеспечивать температуру гильзы цилиндра выше точки росы Риск выше при работе с частичной/неполной нагрузкой SO 2 3 H SO 2 4 S O 2 H2OH2O

30 СМАЗОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ неорганич. щелочь CaCO 3 Ca(OH) 2 H SO 24 + Ca + Ca2+ CaSO 4 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) молекулы мыла - смывают отложения, стабилизируют неорганическую щелочь и обеспечивают ее растворимость в масле. (осадки/отложения/зола) Детергенты содержат металлы (Са, Mg и др.) - при их сгорании образуется зола.

31 СМАЗОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ЩЕЛОЧНОЕ ЧИСЛО, КАК ПОКАЗАТЕЛЬ КАЧЕСТВА Уровень нейтрализующих свойств масла выражается через щелочное число. ЩЧ свежего масла может быть –о–от 1 мг КОН/г (масло для газовых двигателей/0% S) –д–до 100 мг КОН/г (судовое цилиндровое/ >3.5% S) Сульфатная зольность прямо пропорциональна начальному значению ЩЧ. Высокое ЩЧ (излишняя зольность) может привести к усилен- ному образованию отложений над верхним поршневым кольцом. Оптимальное ЩЧ - не обязательно максимальное ЩЧ ! Щелочное число свежего масла не является четким показателем запаса его нейтрализующей способности. Важна скорость потери уровня щелочности, которая зависит от антиокислительных свойств масла, содержания серы в топливе, баланса моющих, диспергирующих и противоизносных присадок.

32 СМАЗОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ САЛИЦИЛАТНЫЕ МОЮЩИЕ ПРИСАДКИ SHELL: УНИКАЛЬНЫЕ КАЧЕСТВА ОН С О R Алкилсалициловая кислота l защищают смазываемые поверхности; l снижают отложения углерода и лака при высоких температурах; l нейтрализуют кислоты; l тормозят окисление l снижают трение Опасная зона Дополнительная защита время ЩЧ Салицилаты Другие детергенты

33 СМАЗОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ Нефть и продукты ее переработки содержат парафины - молекулы углеводородов с длинными цепочками. Одним из этапов производства базовых масел является депарафи- низация, при которой удаляются парафины, застывающие до С. Парафиновые у/в имеют высокий индекс вязкости и окислительную стабильность. При низких температурах имеют самую высокую точку плавления по сравнению с другими классами у/в. При понижении температуры парафины образуют волокнистые кристаллы, формирующие пространственную структуру. Это сни-жает текучесть масла. Температура застывания - температура, при которой масло теряет подвижность (ГОСТ 20287). Температура потери текучести (pour point) - температура, при которой масло еще сохраняет подвижность (IP 15/ISO 3016/ASTM D97) PP = t заст С ТЕМПЕРАТУРА ЗАСТЫВАНИЯ

34 СМАЗОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ Без депрессора - мелкие кристаллы С депрессором - крупные структуры ДЕПРЕССОРНЫЕ ПРИСАДКИ - МЕХАНИЗМ ДЕЙСТВИЯ Модифицируют форму кристаллов парафина и предотвращают их агрегацию (формирование пространственной структуры). Химически могут быть подобны вязкостным (загущающим) присадкам.

35 СМАЗОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ АНТИПЕННЫЕ ПРИСАДКИ Пузырек воздуха на поверх- ности Капельки анти- пенной присадки Стенка пузырька Капелька присадки Стенка пузырька Капелька присадки Капелька растекается, утоньшается и пленка рвется Капелька присадки Масло может содержать большое количество растворенного воздуха. Высокие обороты машины способствуют усиленному пенообразова- нию. Обильная и стабильная пена опасна: нарушается смазывание, усиливается окисление масла.

36 СМАЗОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ СДЕЛАТЬ МАСЛО? ЛЕГКО! И-20 Масло Присадка Superoil SAE 0W-60

37 СМАЗОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ СТАБИЛЬНОЕ КАЧЕСТВО МАСЛА может быть гарантировано, если: используемое базовое масло каждый раз имеет одни и те же параметры. используемое базовое масло полностью соответству- ет маслу, для которого определялся набор присадок (одна и та же присадка может вести себя по-разному в зависимости от вязкости, типа и способа получения масляной основы). присадки добавляются строго в тех пропорциях, которые были заданы при разработке рецептуры. Отступления на любой стадии окажут влияние на свойства и качество товарного масла.