автореферат диссертации по химической технологии, 05.17.07, диссертация на тему:Улучшение смазочных свойств турбинных масел для компрессоров, перекачивающих сероводородсодержащий газ

'государственный комитет российской федерации

ПО ВЫСШЕМУ ОБРАЗОВАНИЮ - ГОСУДАРСТВЕННАЯ ■- АВДИЙ НЕФТИ И" ГАЗА- амдяг - И. М. ГУБКИНА

р Г Г, од

На правах рукописи Экз. Я

УДК 665.765.-404.035.5

нгуен тан хоа

УЛУЧШЕНИЕ СМАЗОЧНЫХ СВОЙСТВ ТУРБИННЫХ МАСЕЛ ДЛЯ КОМПРЕССОРОВ, ПЕРЕКАЧИВАВДИХ СЕРОВОДОРОДС0ДЕР2АВДЙ ГАЗ

05.17.07 - Химическая технология топлива и газа

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 1596

Работа выполнена в Государственной академии нефти и

газа имени И.М.Губкнна. •Научный руководитель

Научный консультант Официальные оппоненты

Ведущая организация

доктор технических наук, профессор Спиркин В.Г. доктор технических наук, профессор Шчугин В.Ф. доктор технических наук, профессор Шехтер D.H. кандидат технических наук, Трофимов В.А.

Всероссийский, научно-исследовательский институт по переработке газа НПО " Союзгазтехнология" БНИИГАЗ.

Защита состоится " _" 1996 года в {С часов

на заседании специализированного Совета Д 053.27.09 по защите диссертации на соискание ученой степени доктора наук при Государственной академии нефти и газа имени И.М.Хубкина (и7917. Москва, ГСП-Т, Ленинский пр..65) .

Афтореферат разослан" 1996 года. '

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГАНГ им. И.М.Губкина.

Ученый секретарь специализированного Совета, кандидат технических наук ^ J В. А. Масловская

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТУ

Акт^тг-чспт^ Tig.fi отч. Увеличение объемов добыча попутного и-природного газа з последние годы в Россия и Вьетнаме достигается за счет разработка ряда новых месторождений, газ которых отличается высоким содержанием сероводорода.

Присутствие ¡^3 и других агрессивных примесей з газах создает целый ряд технических трудностей при эксплуатация газоперекачивающих агрегатов (ГПА). В России и Вьетнаме попытки использования в компрессорах для транспорта сернистого газа серийных турбинных масел неоднократно приводили к аварийным остановкам и выходу из строя трущихся деталей компрессоров в результате их коррозионно-механического износа и сероводородного охрупчивания.

Повышение долговечности и надежности деталей компрессоров,' работающих а агрессивной сероводородной среде, монно достигнуть путем использования смазочных масел, в состаз которых введены специальные присадки.

С этой целью необходимо проведение комплексных исследований влияния присадок в составе смазочных масел на их эксплуатационные свойства.

Решение этих вопросов имеет большое научное и практическое значение для повышения срока службы узлов трения компрессоров, коыпримируюаих серозодородсодераедий газ.

Пел* оскоркчр г^яттачя иполвтоианпя. Улучшение смазочных свойств турбинных масел в узлах трения "бронза-сталь", предназначенных для использования в компрессорах, перекачивающих серо-водородсодеряащяЭ газ, путем введения в масла специальных присадок - протпвоизносной и ингибитора сероводородной коррозии.

Для достижения этой цели в данной работе решались следую-пяе основные задачи:

1. Исследование вякякгя сероводорода к других агрессивных ■ примесей (вода, электролит...) на смазочную способность масел,

2. Изучение вяеянея различных классов присадок на смазоч- -кую способность масел в узле трения "бронза-сталь", выявление соединений, улучшающих смазочные свойства турбинных масел.

3. Исследование процесса трения и изнашивания пары "колод- •. ка-родик", имитирупцей трущиеся пары "вал-вкладыш" подшипников сколькения в присутствии присадок.

4. Разработка эффективной композиции присадок для улучшения смазочных свойств турбинных масел, работающих в агрессив- ' ной сероводородной среде.

5. Исследование состава, строения и толщины модифицированного поверхностного слоя металла, формирующегося при трении в турбинных маслах.

6. Разработка рекомендаций по повышению работоспособности узлов трения компрессоров с помощью турбинных масел, содержащих эффективную композицию присадок.

Научная новияня.

1. Впервые исследованы интенсивность и особенности механизма коррозионно-механическаго износа пары трения ("бронза-сталь") в турбинных маслах, используемых во Вьетнаме и России, в присутствии сероводорода. Установлено, что в этих условиях интенсивность износа бронзы в среднем в 2,5 раза выше, чем стали,причем сероводород одновременно повышает противозадирные и антифрикционные свойства масел. Бронзовая поверхность значительно чувствительнее к воздействию Н^ по сравнению со стальной.

2. Обнарунен синергизм в поведении в зоне трения композиции хлорфосфорсодеркащего модификатора трения и аминосодергащего ингибитора сероводородной коррозии, позволивший на 20-40^ снизить

' ' 3 ;

интенсивность зоррозионно-механического износа брснзозоЗ поверхности.

3. С помощью Оае-спектроскопии Еыяыены особенности. механизма влияния композиции присадок на износостойкость пары "бронза- . сталь" без и з присутствии . Показано,что при трении в масле о разработанной композицией присадок з зоне трения формируется модифицированный поверхностный слой,содерзащий окентиохлоридные фрагменты присадок, что обусловлияет снижение износа металла.

ТТтактгеаскяя ианяоптт.. Предасхен эффективный способ улучшения смазочной способности турбинных масел для узла трения "бронза-сталь" введением з их состав 1,5-2,5$ присадки типа Хлорэф-40 (дибутзлозый эфир трихлорметил фосфоновой кислоты).

Установлены предельные значения контактных нагрузок в условиях граничной смазки,при которых турбинные масла с присадкой Хлорэф-40 обеспечивают нормальную работу пар треняя"бронза-сталь".

Показано, что введение в масла 3N-500,1-22,!.й-20 в присутствии Н^Б 2% композиции присадок Хлорэф-40 с Д-5 з соотношении 4:1 приводит к уменьшению на 20-25?» коррозионнс-механического износа и повышению в 2-2,5 раза критической нагрузки заедания по сравнению с исходными маслами.

Агхоб?.п!т.? паботк. Основные положения диссертационной работы докладывались на:

научно-технической конференции, посвященной 70-детио перзо-го выпуска российских инаенеров, Москва, 1994 год;

2Ш научно-технической конференции 25-27 мая, Челябинск, 1993 год.

По теме диссертации опубликована I научная статья в журнале "Нефтепереработка и нефтехимия". Объем и структура диссертации: работа пзяозейа на ^37 страницах; состоит из введения.четырех глаз.зызодоз, содержит таблиц, 33 расункоз; список литературы из 65 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Я ttr-oto? глава дан обзор технической литературы по проблемам транспортирования и переработки попутного и. природного газа Вьетнама и России. Приведена характеристика основных кесторокде-ний сернистого газа Вьетнама, России и других стран. Отмечено, что з газе некоторых месторождений содеркание агрессизнкх примесей чрезвычайно велико (до 21? HjS в газе Астраханского место-рогдения и до 6$ R¿S в газе Дайхунскаго месторождения Вьетнама). Рассмотрены проблемы защиты деталей ыаслосистем ГПА от сероводородной коррозии и наводорокивания, имеющих место при перекачке газа и насыщении смазочных материалов агрессивными компонентами газа и, в первую очередь, сероводородом. Показано состояние проблемы улучшения смазочной способности и защитных свойств турбинных масел, применяемых в компрессорах, перекачивающих сероводороде одергащий газ. Применяемые во Вьетнаме и России турбинные масла не содержат ингибитора сероводородной коррозии. Более того, практически никем не изучено влияние сероводорода и других агрессивных примесей на износостойкость трущихся деталей компрессоров, изготовленных из цветных металлов Сбронза, латунь...). Весьма актуальна для газовой промышленности Вьетнама к России разработка эффективных масляных композиций для снижения корро-зионно-механического износа пары трения "медный сплав-сталь", широко применяемой в конструкции компрессоров.

Недостаточно изучены особенности механизма действия различных присадок в условиях сероводородной коррозии на смазочную способность турбинных масел.

Во втотю? ту я да обоснован выбор объектов и методов исследований. В качестве объектов исследования выбраны используемое во

Вьетнаме пасло §N-500 и российские турбинные масла 7-22, Тп-22с, МС-20, широко применяемые з ГПА центробежного и пошне-вого-тисоз.-Характеристика масел-дака в-табляцз~1;----------.

низ I

Характеристика турбинных масел

Показатели ¡$N-500 } Т-22 | Тп-22с | МС-2С

Вязкость кинематическая, мм'/с -

при 50°С - 20,0-23,0 20,0-23,0 -

при Ю0°С 9-11 . - - 20-22

Индекс вязкости,не менее 85 ' 70' 90 95 •

Температура, °С

вспшкн в открытом тигле, не менее 246 180 186 225

"Температура, °С

застывания, не выше -26 -15 -15 -20

Кислотное число,мг КОН/г, не более 0,025 0,02 0,10 0,03

Цвет, ед. ШТ, не более 2,0 2,0 2,5 -

Плотность при 20°С,кг/м3, не более — 890 900 - 900

Методика включала использование для исгб-ганий масел приборов с 3 схемами узла трёняя. Первая схема основана на точечном контакте (4-х шариковая машина трения "Плинт", ГОСТ 9490-75), которая позволяет реализовать в зоне трения высокие контактные напряжения и за короткое время дать предварительную оценку смазочной способности масел. Проведение испытаний на машине трения "План?" при граничном реяиме смазки позволяет правильно осуществить выбор эффективных присадок к маслам и определить предельную работоспособность масел, применительно к данному у&1у трения с уче-

том действующих контактных напряжений. Вторая схема узла трения основана на контакте по площади (машина трения СКЦ-2, ГОСТ 11613-65) при скольктнии металла по металлу при вращательном движении одного из образцов. Вращающийся образец имитировал работу вала, а неподвижный - втулку.

Третья схема узла трения основана на комбинированном контакте "шар-кольцо" (модифицированная машина трения МТ-2") с герметичной камерой и генератором . Прибор позволяет проводить^ испытания масел в разных средах (сероводород, воздух, электролит...)^ узле трения "бронза-сталь". Схемы узлов трения и характеристика машин представлены ъ таблице 2.

Таблица 2

Характеристика машин трения

Для изучения состава, строения, толщины поверхностного моя, формирующегося з процессе трения на поверхности медного спл£5а~ использовалась"Оге-сгектросхопхт а"гсабср~£ярмы~|,.ВД>«Л'" ■ МАС-2, который позволяет определить элементный состаз и химическую связь атомоз в поверхностном слое, з том числе и аморфном, толщиной (5...20) Ю~10 м.

Тсат^? глава посзящена изучению влияния серозодорода и различных мае с оз присадок на смазочную способность турбинных масел. В таблице 3 дана характеристик^ присадок, способных улучшать эксплуатационные сзоЯства масел. Присадки забирались на основании ранее выполненных исследований по данной проблеме. В работе исследовалась смазочная способность масел по одноминутной методике (ГОСТ 9490-75) при нагрузке Рн , когда коэффициент трения достигает значения 0,2, определяется критическая нагрузка Рк и соответственно диаметр пятна износа с1 . В экспериментах использовались верхний шарик из стали ШХ-15, а нижние парики из бронзы (Бр.Б2). Оба материала широко применяются для изготовления зкладашей и зала подшипников скольнення компрессоров.

В таблице 4 представлены результаты испытаний влияния присадок на смазочную способность масла. Концентрации присадок выбирались на основании результатов ранее выполненных, работ,опубликованных в технической литературе. Оптимальные концентрации некоторых присадок определены нами экспериментально (рис. I).'

Из таблицы 4 зидно, что серосодержащие присадки типа ТОС-22, фрактал и др. улучшают противозадярные сзойстза масла, но слабо влияют на его протизоизносные свойства. Азотсодержащие присадки (ингибиторы) оказывали слабое влияние на смазочную способность масла. Наиболее эффективной присадкой оказался Хлорэф-40, з 1,5% концентрации критическая нагрузка возрастала

Таблица 3

Присадки для улучшения эксплуатационных свойств турбинных масел

Наименование Класс ) Формула . ! Назначение

Д-4 Алкшширидин + рэиэукламин . Го]]Я . (СНз-СН,)^ N Я=С<-С7 Алтгоэтгао- зионная присадка

Д-5 Производные: анилина 5-25? мае пиридина 14-30? мае и, -пикал ин 55-70? мае 0-сн3 о мо N п

ИФХАНГАЗ-1 Диалкиламино-рропионитрил

ТОС-22 Осерненные тетрамеры пропилена -[сн-сн.-э]- сн, Противоза- дирная присадка

Хлорэ|-40 Дибутило-вый эфир трихлорметил -Фосфорной кислоты са-р^

фриктсл Диалкилди-тиоаюсйат-молибдёна [сп-^Цм.

ДФ-П Диалкилди- тиофосфат цинка [(Щ-г'Ф^ Противоиз-носная,антиокислительная присадка

АДТО Смесь амино- ВОЙ СОЛЕ И амида диалкил-дитиойосфорной кислоты Антибрикци-онная.про-тивоизнос-ная тжеад-ка

ШК-1 Продукт взаимодействия ПОЛИИЗОбуТЕ-ленйенола и полиэтилен-полиамина он О-СН^Ш^-ННИб^ ^¿Нз /п "=30-40 и

Таблица -

Результаты исследования смазочной способности масла на машине трения "Елинт"

Смазочный материал, присадки Бтзок за-аталь 1 Стал: =-ста1з

Р .И | а .«а 1 -к»Н 1 а

Масло Т-22 450 1,02 450 0,53

Т-22 + 1% Д-4 500 1,02 480 0,42

Т-22 + 1% Д-5 500 0,98 - -

Т-22 + 1% ИФХАНГАЗ-1 550 0,99 460 0,40

Т-22 + 0,5,? АДта 600 1,20 - -

Т-22 + 0,5% ТОС-22 600 1,09 500 0,33

Т-22 + 0,5$ ПГМ-1 550 1,00 - -

Т-22 + 1,5? Хлорэф-40 980 0,78 490 0,44

Т-22 + 1% ДФ-11 550 1,05 550 0,44

Т-22 + 1% ВНИИНП-354 550 1,09 - -

Т-22 + 1% Фрактал 600 1,12 - -

с!,мм 0,95

о,85

о,15

Рис.1 Влияние концентрация присадок на протизоязнссяне свойства мама Т-22.

I - 'ЛФХАНГАЗ-1; 2 - Д-5; 3 - Хлорэф-40.

б 2-2,5 раза, износ бронзы снижался на 20-25? по сравнению с исходным маслом. На основании результатов испытаний для дальнейших исследований триботехнических свойств масел выбрани присадки Хлорэф-40 и азотсодержащие присадки Д-5 и ИФХАНГАЗ-1.

Исследовано влияние Н^Б » а такке различных присадок в присутствии Н28 на работоспособность узла трения "бронза-сталь". Присутствие Н23 в маслах ЭЫ -500 и Т-22 приводит к повышению ?к на 35-40/5 и с! на 20-25$ в узле трения "бронза-сталь" и к повышению Рк на 8-10?» в узле трения "сталь-сталь" (таблица 5).

Таблица 5

Влияние присадок на смазочную способность турбинных масел

Смазочный материал Пара трения Рк.н 6 ,мм

Масло Т-22 сталь-сталь 450 0,33

Т-22 + Н23 490 0,38

Т-22 + Н23 + 0,5? Т0С-22 580 0,38

Масло Т-22 бронза-сталь 450 1,02

Т-22 + Н23 750 1,33

Т-22 + Н22 + 0,5? ТОС-22 800 1,27

Т-22 + Н28 + 0,5? Д-5 780 1,21

Т-22 + Н2Б + 0,5? ИФХАНГАЗ-1 п 800 1,25

Т-22 + Н23 + 1,5? Хлорэф-40 •1000 0,93

Масло ЗЫ -500 II 480 1,04

6К1-500 + .н2з 790 1,30

5 N-500 + Н2Э + 1,5? Хлорэф-40 II 105С 0,90

Бронза более чувствительна к воздействию сероводорода,чем сталь. Сероводород в данных условиях действует как противозздирная присадка, в то ге время в присутствии Н^ ■ в масле интенсивность

ксррозиснно-механяческого язнооа возрастала,по-видимому,за счет сульфидного а зодороднсго охрутпизания поверхности металлов.

3 прису^йз2и"Н23"э$фектшэноЯ~црасадг«Э,- улучэагхцеЗ смазочную способность масла, являлся Хлорэф-40 (таблица 5).

Дальнейшие исследования смазочной способности масел с лгороф-4С проводили на машине трения СЩ-2 с узлси трения ралнк-кслодка: рслих-сталь 40 ХН; холодна-латунь .1-63. Сба материала применяются для изготовления подшипников ША. Б работе оценивались следующие показателя: коэффициент трения ( £ ), температура' объема масла ( Ъ°С) и массовый износ образцов (I).

Присутствие Н23 в маслах Т-22 и 5М -500 вело к снижению лсэффвдиента трения (рис.2). Снижение трения в присутствии Н23 связано с взаимодействием о металл ом, образованием сульфидной поверхностной пленка.по-видимому,способной уменьшать напряжение сдвига вторичных слоев на поверхности металла.

0,17 '

О,А 3 0,09 0,0 5

Ух 1? У'

1 а а гггг^

V— 1___

, ^—

*------ а

5

ло

« Р.ИПс^20

Рис.2 Лзменение коэайнцаента трения пары медный сплав-сталь при возрастаний удельной нагрузки.

I - масло; 2 - масло т Н23 ; о. - масло +1,5,о :Сютзэй-40+Нг5 4 - масло + 1,5!» Хяоиэго-30.

- Г-22: * ---5Ы-500.

Наличие присадки Хкорзф-40' в мамах Э N -500 к Т-22 в при-сутстзик ВрБ обеспечивало работу пары трения с низким коэффициентом трения (рис.2). Введение 1,5? Хлорэф-40 в масла без Н23 приводило к снижению суммарного массового износа образцов на 30-35? и на 20£ з присутствии Н23 (рес.З).

-150 ~ -4

1«>г -120

90 60 30

о

450г « -4 3.40,г

иго ■

90

60-

3 о

Рис.3 Влияние В^Б на износостойкость пары колодка-ролик

1 - Т-22 I -5Ы -500

2 - Т-22 + 1,5$ Хлорэф-40 ' 2 -бИ-БОО +1,5* Хлорэф-40

3 - Т-22 + НлБ 3 -ЭЫ-бОО + Н2Б +

4 - Т-22 + Н^ +1,5? Хлорэф-40 + 1,5? Хлорэф-40

3 реальных условиях работы компрессоров в смазочное масло диффундирует не только Н23, но и другие химически агрессивные примеси (С02, вода, электролит ...), которые в присутствии Н^ усиливают коррозионно-механический износ трущихся пар. Поэтому турбинные масла кроме противоизносных присадок долгшы содержать "эффективные ингибиторы сероводородной коррозии.Влияние композиции присадо?. на смазочную способность масел вследствие ыенмоле-куляркого взаимодействия компонентов композиции монет быть отрй-

нательным (антагонизм) иже пологетельккы (синергизм). В работе исследовано влияние коглюзЕЦиг преоадок, содергал-с: Хлорэф-40..с _.'—----- -Д-5и-Хлорэ£*40-с"ИФШ^ГАЗ-1,"ка сказочную способность масел 5N-500, Т-22 и КС-20 в сероводородной среде. _ •

Испытания: проводились на мал сне трения МТ-2!.!, позволяющей насыщать масло г^Э з требуемой концентрации. При испытаниях присадки содержись з композиции в разных соотношениях, сусларная концентраа;!я присадок составшт 2$. Условия проведения экспериментов следующие: количество масла 50 ми,- электролит - 3% водный раствор хлористого натрия (5/1 об.); масло насыщалось сероводородом в герметичной камере. Проводились испытания при Р = 30 н в течение 15 мен.

Полученная зависимость диаметра пятна износа бронзового .

ИНГИБИТОР

С, °/о масс.

Рис.4 Зависимость ггоотизокзносных свойств масел от композиции присадок.

—с— масло Т-22; —а-масло $N-500; —=— масло Ь'С-20

1,3,5 - Хдорзс-^С ^ ~-5; 2,4,5 - ;-орзс-40 ^ КФХАЕГАЗ-1.

шавика от состава композиция щж испытания в маслах SN-5CO и Т-22 показывают,что при соотношении Хлорэф-40/Д-5 4/1 з поведении присадок проявлялся ярко внраленныЗ синергизм (рас.4).

При'других соотношениях Д-5/Хюрзф-40 дяшетр пятна износа . увеличивался. Такая же закономерность сохранялась и для композиции Хлорзф-40 с ИФХАНГАЗ-1.

Причина возникновения синергизма, по-эидашу, обусловлена дипозшшм взаимодействием чет полярными функциональней группами с образованием, ассоциатоз, облада^их высокими защитными свойствами, эффективно защищающих поверхность металла от корро-

зионно-механяческого износа.

На рис.5 и 6 представлены графики зависимости свойств турбинных масел SN-500,T-22,a-22c и Ш-20 от изменения нагрузок.

zy6 <Д,ми 2,0

*JS

л,о

O.S

ь — —

— —--- ' ____ ____J

ю

20

30

40

Р,н

50

zsKSJsnssss® яетимм*

I - шсло; 2 - масло + H2S + электролит; 3 - масло + HgS + электролит + 2% (ХлорэфмЮ + Д-5), 4/1;

—»— Т-22 —С--TS-22C

Ю

го зо _ во

£н

Рис.6 Влияние натр

присутствии figS и электролита (5$ об.Т.

I - масло; 2 - масло + HgS + электролит;

3 - масло + H2S + электролит + 2#(Хлорэф-40 + Д-5, i/l);

—н— SN -500 —с,--МС7-20

Kai-, видно из характера кривых, присутствие в масле одновременно -HpS и электролита приводило к значительному коррозионно-механическому износу бронзового шарика (кривые 2 ркс. 5, 6). Введение когаюзиции присадок Хяорэф-40 и Д-5 в соотношении 4/1 вело к снижению износа почти на 50£ (кривая 3 рис. 5, 6).

Графики показали, что приемистость масла МС-20 к композиции

присадок несколько меньше, чем масла SN -500. t

С целью оценки вчияная II^S я компонентов композиция на защитные свойства турбинных масел определялась скорость коррозии по изменению массы пластинки.

Условия проведения экспериментов следующие: количество масла 200 «и; электролит - 3% водный раствор хлористого натрия; сероводород под давлением 85,8 КПа (650 ми рт.ст.); воздух под

IS

давлением 13,3 КПа (100 ш рт.ст.); температура масла - 60°С; продолжительность испытания 2 часа; скорость перемеяизания -800 об/мин; образец металла - бронзовая пластика Бр.Б2.

Таблица 6

Влияние композиции присадок на защитные свойства масла

| i Скооость Смазочные .материалы ¡котнэозии, 1 - мм/год

Масло Т-22 0,048

Масло БМ -500 0,042

Т-22 + Н23 0,90

ЭИ -500 + Н23 0,88

Т-22 + электролит 0,55

5М -500 + электролит 0,48

Т-22 + Н23 электролит 2,07

$N-500 + Н23 + электролит 1,96

Т-22 + Н^ + электролит +1,5? Хлорэф-40 1,18

Б N-500 + Г^Б + электролит +1,5? Хлорэф-40 1,16

Т-22 + Н23 + электролит + 2? (Хлорэф-40 + Д-5,4/1) 0,19

-500 + Н2Б + электролит + 2?(Хлорэф-4^^ 0,12

Из данных таблицы 6 видно, что скоррсть коррозии в масле в присутствии й23 или электролита возрастала в 10-20 раз. Скорость коррозия металла в присутствии одновременно Н23 и электролита возрастала з 25 раз. Н2Э в среде электролита весьма агрессивен к цветным металлам, з тоа числе з присутствии Хлорэф-40. Введение пакета присадок Хлорэф-40 я Д-5 в соотношении 4/1 вело а снихеншо скорости коррозии а 6 раз, т.е. композиция этих приезда говынает защитные свойства турбинного масла.

"Я ^еттатугоа тпа^я рассмотрены особенности процесса трения

с изнашивания б системе "масло - К28 - композиция присадок -металл". Изучены состав, строение и толщина поверхностного слоя медного сплава, формирующегося в процессе трения, методом Охе-снектроскопки. на приборе фирмы " 1,«дс-2. На рис. 7, 8, 9

представлены результаты определения содержания элементов по глубине поверхностного слоя медного сплава.

В исходном масле на глубине 0,06...0,1 мкм (рис.7)»вероятно, присутствуют продукты разложения гетероатомных примесей масла. В поверхностном слое могут находиться оксиды типа СиО, Си20 и некоторое количество сульфидов Си5 , Си2й.. Высокий износ связан с охрупчиванием поверхности и с удалением с поверхности хрупких оксидов и сульфидов меди.В присутствии в масле Хлорэф-40 толщина поверхностного слоя увеличилась в 3 раза и составила 0,24...0,25мкм (рис.8). Обнаруживаются кислород, хлор и углерод. Атомы серы были обнаружены примерно на той же глубине и в той же концентрации, что и в первом случае. Из рис.9 следует, что в присутствии в масле Н2Э и композиции присадок Хлорэф-40 и Д-5 поверхностный слой бронзы подвергался модификации на значительную глубину(0,3 мкм). На этой глубине обнаружены те же элементы что и в масле с присадкой Хлорэф^-40, но количество серы резко возрастало.

На основании результатов Оже-спектральных исследований особенности механизма действия композиции присадок Хлорэф-40 и Д-5 можно представить б виде предполагаемой схемы (табл.7). Структурно-фазовые и химические превращения могут протекать в 4 основные стадии:

I. Ассоциация молекул присадок ингибитора (М) и модификатора трения Ш ), т.к. еминное соединение Д-5 и Хлорэф-40 - полярные вещества. В результате в растворе масла образуется дисперсные частицы (мицеллы, ассоциаты).

у

о,Э

0,4 о.г

А -0

Л

5" ■— -

'со

800 -(200 4600 гссо

•{.-Ю-'® М

Рте.7 Изменение содержания элементов по глубине поверхностного слоя медного спдаза, изношенного в масле Т-22.

Ркс.8 Изменение концентраций элементов по глубине поверхностного слоя медного сшава.изнсиенного в масле Т-22 + Хлорэф-40.

иоо . 30 60 40

го

ч ■ /

'С йи у /

< у

г \ \

/ ч \ 4

г..ю-1,0

Ряс .9 Изменение концентраций элементов по глубине

поверхностного слоя медного сшава,изношенного в масле Т-22 + + Хюрэ£-40 + Д-5.

Таблица 7.

Сттзтат7Пно-£азозне и химические превращения в системе __________"масло^кокпозиция _ присадок"_ в зоне трения____________

Зтади:: ; Характер превращений [ Схема превращений

7 Ассоциация молекул присадок ингибитора (!■'.) 7. модификатора (Ь1 ) кМ + «мж-мл

п Адсорбция на поверхности трен.1", актизация малекул [.' и М

ш Расщепление молекулМ комплекс ообразова-ние !.' сс£

17 Модификация поверхностного слоя в зоне трения р

г., , ¿К?

I

^хбг+слк^

П. Адсорбция ассоциатоз присадок на поверхности трения. В результате адсорбции ослабляется химические связи в молекулах присадок, т.ег происходит их активация на поверхности медного сплава.

С. Расщепление молекул модификатора на поверхности трения под действием механической, и тетт.озой энергии в присутствии каталитически активного металла с образованием элементоорганкче-ских фрагментов (радикалов) Х,У с большей проникающей способностью пс сравнению с исходной присадкой, одновременно в прксут-

ствии Н23 и Е^О образуются ионы: Н^—БН- + Н* ; образующие с аминным ингибитором сульфониевую соль: ■ -

о у

1У. Модификация поверхностного слоя металлической поверхности в зоне трения (в присутствии Н23). Наиболее' вероятно с учетом результатов Оае-апектрального анализа проникновение фрагментов X иТ в поверхностный слой металла с образованием органических оксихлоридов меди ХОиУ. Переход в дисперсионную среду (масло) и адсорбция фрагмента 2. > а такге хемосорбция комплекса Р на поверхности трения. Кроме того, в поверхностном слое могут находиться оксиды С и О, сульфиды С и 2$ . Такая модификация поверхностного слоя в зоне трения представляет собой процесс пластификации этого слоя. При этом'поверхностный слой сохраняет прочность из-за присутствия оксидов, сульфидов, но одновременно приобретает пластичность, которая устраняет его хрупкое разрушение (изноо) поверхности. Отметим, что молекулы или фрагменты присадок, содержавшие азот и фосфор в металле на изучаемых глубинах (0,22 ... 0,3 мкм), не были обнаружены. По-видимому, эти фрагменты концентрировались на поверхности металла, они также играли важную роль в механизме влияния присадок на смазочные свойства масел.

швода

I. С целью повышения работоспособности сыазочно-уплотни-теяьных систем компрессоров, перекачивающих сероводородсодерлса-ещй газ Вьетнама и России, исследованы процессы трения и азнаши-заяяя пар трения "бронза-сталь" з турбинных маслах с присадками различных юассоз.

2. Испытаниями на машинах трения Тшинт", С!<И—2, МТ-2м установлено, что в присутствии K2S интенсивность износа бронзы

— в~среднем~з~2,5~разгвызе, чемстали,-при этомH2S~ одновременно--------------------

позызает противозадирные и антифрикционные свойства масел, бронзовая поверхность значительно чувствительнее к воздействию K2S по сравнению со стальной.

3. Установлено, что введение в турбинные масла SN -500, Т-22, Тп-22с и МС-20 2.% оинергетической композиции присадок Хлорэш-40 к Д-5 в соотношении 4/1 ведет к значительному повнше-нию критической нагрузки (в 2-2,5 раза) и к снижению износа (1,1 раза) по сравнению с показателями в маслах в присутствии H2S без добавок.

4. Послойные Оже-спектрашше исследования поверхности медного сплава показали, что в зоне трения из-за механо-физико-химических процессов на поверхности медного сплава образуется поверхностный слой толщиной 0,25 ... 0,30 мкм, в состав которого входят органические медь содержащие соединения с хлором, кислородом и серой, способные защищать поверхность трения от износа и задира,

5. Рекомендуются к дальнейшим укрупненным испытаниям на компрессорах в агрессивных сероводородных средах масла типа SN-500, Т-22, Ш-20 и Тп-22с с композицией хлорфосфоркислород-содерхащей присадки и ингибитором сероводородной коррозии для улучшения смазочных свойств турбинных масел и повышения надекно-сти работы узлов трения центробеяных и поршневых газовых ком- . пресcopos.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

1. Спиркин В.Г., Пичугин 3.0., Хоа Н.Т. Исследование смазочной способности масел, работающих з узле трения "бронза-сталь". Тезисы докладов УШ Научно-технической конференции 25-27 мая 1993 г. - Челябинск, 1993.

2. Спиркин В.Г., Гшгьмутдиноз 2.К., Хоа Н.Т. Улучаеняе смазочной способности турбинных масел для компрессороз, перекачивающих сероводородсодергащий газ. Тезисы докладов Научно-технической конференции, посвященной 70-летшэ первого выпуска российских инженеров. - Москва, 1994.

3. Спиркин В.Г., Гилъмутдяноз В.К., Бочароз A.A., Хоа Н.Т. Оценка смазочных свойств масел для компрессороз, перекачивающих сероводородсодеряащие газы. Нефтепереработка и нефтехимия. -Москва, 1994, » 4, с.34-38.

Заказ зи

Тира*

Типография из^гтг.ггсгза "Не4ть ч газ"