從旋轉(zhuǎn)木馬到車輪軸承和渦輪機到電動汽車發(fā)動機,潤滑脂推動世界在其軸上旋轉(zhuǎn)。但在壓力下,潤滑脂性能的可預(yù)測性至關(guān)重要。
核電站對設(shè)備設(shè)施的可靠性和安全性要求非常嚴苛,系統(tǒng)故障的后果會是災(zāi)難性的。對這種高風(fēng)險、高溫度的環(huán)境來說,選擇合適的潤滑脂至關(guān)重要。
隨著溫度的升高,潤滑油的粘度降低,潤滑膜變薄,從而減少摩擦和磨損保護。加熱也加速了基礎(chǔ)油和添加劑的氧化等化學(xué)反應(yīng)。
一種由稠化劑組成的微觀基質(zhì)可以容納基礎(chǔ)油和添加劑,并在一個稱為“放氣”的過程中逐漸釋放它們以起到潤滑作用。如果潤滑脂與油分離,基礎(chǔ)油蒸發(fā)或發(fā)生化學(xué)降解,則潤滑脂可能失效。標準試驗表明產(chǎn)品在特定溫度下是否能提供令人滿意的性能,但不一定代表實際的應(yīng)用條件也能如此。
為了確保工作場所使用的潤滑產(chǎn)品是最佳的,亞利桑那州帕洛威爾德核電站潤滑工程師布賴恩?約翰遜解釋了他如何使用創(chuàng)新性試驗來確定潤滑脂的未來應(yīng)用性能。
約翰遜希望把溫度為85至141攝氏度、轉(zhuǎn)速為0.002至0.03米每秒和使用壽命超過18個月的電動閥門的閥桿和閥桿螺母潤滑油環(huán)境作為樣本。選擇了閥桿螺紋上潤滑脂的摩擦管理和緩解作為關(guān)鍵性能參數(shù)。約翰遜說:“工業(yè)界需要加強對人工增齡潤滑脂的認識,以便在高溫應(yīng)用中進行比較和選擇?!?/p>
約翰遜使用硬度為0.79毫米的平板技術(shù)樣品測試了各種NLG 2級潤滑脂,包括粘土增稠API Ⅰ類基礎(chǔ)油、粘土增稠劑基礎(chǔ)油、鋰增稠硅油和磺酸鈣增稠Ⅱ類油等。然后在烤箱中對垂直和水平的油脂覆蓋板進行老化。
烤箱溫度設(shè)定在21、85、113和141攝氏度,持續(xù)進行168小時,并在每個溫度下移動和稱重油脂樣品。潤滑脂的失重率在每個溫度水平上都是一致的,垂直樣品的失重率為4.24%到5.48%,水平樣品的失重率為4.34%到7.18%。
硅基潤滑脂性能最好,其次是酯化潤滑脂、粘土增稠潤滑脂和磺酸鈣潤滑脂?;A(chǔ)油蒸發(fā)量均大于放氣釋出量。進行了一次網(wǎng)錐試驗,將樣品加熱到141攝氏度,持續(xù)24、48和168小時,在此試驗條件下,放氣損失比扁平樣品更顯著,但仍小于蒸發(fā)損失。
約翰遜進行了圓柱銷涂層處理,在烘箱老化過程中持續(xù)測量油脂重量損失,采用了銷和V形塊試驗機然后評估摩擦系數(shù)(簡稱COF)。基于這些測試結(jié)果,他選擇了一種適用于全尺寸測試的候選潤滑脂,包括對潤滑過的閥桿進行烘烤,然后在螺母轉(zhuǎn)動閥桿螺紋時進行摩擦系數(shù)測量。
烤箱的老化產(chǎn)生了一種看似失效的油脂,干了之后在莖上裂開了。在摩擦試驗過程中,摩擦系數(shù)從0.25(第一行程)下降到0.126(第15行程),因為干表面潤滑脂與下面的“濕”潤滑脂重組并存儲在閥桿螺母中。約翰遜總結(jié)說,未來開發(fā)高溫應(yīng)用潤滑脂的采集和測試方法的工作應(yīng)側(cè)重于油損失機制,而不是化學(xué)降解。