80年代中期Wei和Spikes对柴油润滑性的研究由于精制程度的加深使柴油中天然抗磨杂质减少,80年代是柴油由高润滑性到中等润滑性的重要转变时期。但是与喷气燃料不同,由于以下几方面的原因,并未遇到润滑性问题。
(1)柴油沸点比煤油高,因而含有更多的天然抗磨杂质;
(2)柴油的精制深度不是太深,仍有足够量的抗磨杂质在精制过程中得以保存,从而可维持一定的润滑性;
(3)柴油有较高的粘度,有利于弹性流体润滑膜的形成。
1983年Wei和Spikes开始研究柴油的润滑性。他们认为柴油有可能步喷气燃料的后尘,在润滑性方面出现类似的问题。他们的研究有两方面成果。一是发展了测定柴油润滑性的HFR法(Highfrequencyreciprocating),它是目前各国广泛使用的测定柴油润滑性的国际(ISO)和欧洲(CEC)标准试验方法,也是HFRR(Highfre-quencyreciprocatingrig)法的前身。
二是发现了柴油中的某些组分,包括含氧杂质、多环芳烃、含氮杂质等,是柴油润滑性的决定性因素。在80年代后期,Wei等继续研究燃料中极性杂质的抗磨机理。他们认为,一种可能的机理是含氮杂质如吡啶、吡咯、喹啉等通过吸附-氧化-分解而起作用,氧化的产物包括带吡啶基的羧酸、羟基喹啉、喹啉酸和尼古丁酸等;另一种可能是芳香性含氮化合物起着类似油性剂的作用;再一种可能是形成了摩擦聚合物。有些极性杂质的抗磨机理是十分复杂的。90年代,在解决柴油润滑性问题时,这些基础研究成果已被证明是十分有价值的。
80年代末、90年代初,为避免柴油机排气中的有毒物质对环境的污染,西方国家强制性地大大减少柴油中硫和芳烃的含量,开发了所谓“新配方柴油”。张家港磨粉机这些柴油的含硫量一般小于0.05%,总芳烃含量小于35%.瑞典、芬兰和美国加州公布了更加严格的法规。润滑油厂家1991年瑞典上市两类环保柴油,其中的一类含硫量少于0.001%,总芳烃含量少于5%。紧接着,在瑞典、美国部分地区和加拿大这些柴油含硫量大大减少的国家和地区发生大规模的燃料泵失效事故。先是出现泵的粘着磨损,随后泵的性能迅速下降到无法使用的程度。这些失效事故再次唤醒人们对燃料润滑性的注意。SAE,ISO和CEC组织了联合研究机构来解决这一问题,近10年来,在研究低硫柴油的润滑方面做了大量的工作。
发展HFRR试验方法90年代初,英国帝国学院摩擦学实验室重新设计了HFR试验机,用计算机控制、测量和记录全部试验参数,使用方便,试件的标准化生产提高了重复性和再现性。测试深度精炼柴油的方法分为二个子程序,一个模拟粘着磨损,另一个模拟微动磨损,前一个子程序最常用。HFR试验方法被进一步发展成为ISO和CEC标准(称为HFRR法),在欧美广泛用于模拟油泵的磨损和研究炼制方法对燃料润滑性的影响。据报道,HFRR对不同炼制深度的柴油的区分性、添加剂的感受性都较好,重复性、再现性相当不错,与现场试验也有一定的对应关系。 |