航空煤油润滑性的影响因素

航空煤油润滑性的影响因素

李傲冉

中石化（天津）石油化工有限公司化验计量部

摘要：本方法(SH/T 0687《航空涡轮燃料润滑性测定法（球柱润滑性评定仪法)》)是GB 6537-2006《3号喷气燃料》规定的润滑性测定方法。

关键词航煤；润滑性；磨痕直径

1.引言

随着航空煤油的需求量日益增加，新的生产工艺也不断被采用，尤其是加氢精制和加氢裂化工艺的采用，这两种工艺生产的航空煤油由于加氢把天然的抗磨组分（如:有机酸，天然极性物质）去掉而使燃料的润滑性变差，润滑性差的航空煤油由于缺少润滑性会导致过量摩擦而造成磨损而引起发动机部件的寿命缩短,给飞行带来危害。

试验时是把试样放入试验油池中，在严格规定和控制的条件下，保持池内空气相对湿度为10%.一个不能转动的钢球被固定在垂直安装的卡盘中，使之正对一个轴向安装的钢环,固定球试样浸润的转动试环相接触,并加上负荷。这样就可以保持柱体处于润湿条件下并连续不断地把试样输送到球/环界面上。以在固定球上产生的磨痕直径（mm）来表示试验结果。磨痕直径数值高，说明试样润滑性差。在试球上产生的磨痕直径就是试样润滑性的量度。

2.试验的设备及试剂

2.1仪器的准备

试样A（0.55mm±0.04mm）用异辛烷浸泡试环、试球、油池、油池盖、试球卡盘、试球锁定环和环轴组合件。然后再将其全部浸人异辛烷和异丙醇(1:1)的混合物中，用超声波清洗15min。最后用千燥洁净的空气吹干。

2.2仪器的安装

在安装和操作时,要戴上手套以防止清洁试件受到污染。注意在安装试球时,首先将试球放在蓝色卡环中，然后再放入螺帽内。在把热电偶插入油池后部左边的小孔中时，要对准小孔且要缓慢插人,避免热电偶折断。

2.3样品代表性

（1）对采样容器的要求是最好优先选用环氧树脂衬里的容器。

（2）如果采用硼硅酸盐玻璃瓶作为采样容器，则应采用下列清洗方法:用在自来水中加1%的强力水溶性实验室洗涤剂溶液充满瓶子，把瓶盖盖好浸泡至少10min。用洗涤剂溶液用力刷洗所有瓶子及瓶盖,反复地用热水冲洗直到无泡沫产生。

（3）直接用于试验或样品储存的此类容器应用被采样品冲洗至少3次。对于储存样品，建议用氮气置换样品上方的空气。

2.4标准操作条件

试样体积：50mL±1.OmL

试样温度：25℃ +1℃

经调节的空气：在25℃+1℃时的相对湿度为10% ±0.2%

试样预处理：一股空气流以0.5L/min通人试样中,同时另一股空气流以3.3L/min流过试样表面15min

试样试验条件：空气以3.8L/min流过试样表面

施加的负荷：1000g（其中砝码500g)

柱体转动速度：240r/min ±1r/min

试验时间：30min±0.1min

3.结论及讨论

3.1试样温度对喷气燃料润滑性的影响

试样温度越高,喷气燃料的磨痕直径也越大,钢球损伤程度也越大。因为随着燃料温度升高,降低了试样的粘度,从而使试样在试验球、环上的粘附能力降低,不能形成稳定的的油膜,从而加重了磨损程度。所以在进行燃料润滑性试验时,操作者一定要控制好试样温度:第一、实验室温度尽量恒定;第二,控制好试样槽温度,可以连接适宜的温度的水浴进行循环加热或降温处。

3.2环境空气湿度对喷气燃料润滑性的影响

试样的润滑性在不同空气湿度下有一定的变化[1]。加大湿空气的通人比例后,燃料的润滑性变差。造成这种情况的原因分析为,当增加湿空气的通入比例后,试样周围聚集的水分被资气燃料吸附,因为水的润滑能力很差,从而使整个试样的润滑性变。操作者在进行喷气燃料润滑性试验时,需定时查看仪器面板的湿度表,控制相对湿度在标准限值范围内;调节过程中湿度变化有一定带后性、不稳定性;同时也要关注实验室湿度是否过大,必要时可配置除湿机等;仪器内变色硅胶要定期检查,变色失效要及时取出再生和更换。

3.3喷气燃料中硫化物的含量对磨痕直径的影响

不同的原油由于内在质量或性质不同,所生产的直馏喷气燃料的质量也有所不同。由于加氢精制除去了燃料中的天然极性物质,燃料的抗磨性变差,不同原油生产的直馏喷气燃料的磨痕直径有一定差别,但不明显。直馏喷气燃料经过加氢后,其磨痕直径增加较大,并具有普遍性。所以说对喷气燃料进行加氢是提高喷气燃料质量的重要手段,但对喷气燃料的润滑性却不利。现在较普遍的做法是,在加氢喷气燃料中同时,不少学者对喷气燃料中氧化物和硫化物的抗磨性、金属磨损表面的沉积物以及摩擦区中可溶性的燃料转化产物进行了研究。评定喷气燃料抗磨性的方法也各种各样。这些研究都是以加氢精制喷气燃料为对象。不同的硫化物对喷气燃料的抗磨性有不同的影响。硫醇和元素硫,在低浓度时[2]，引起燃料的抗磨性变坏;浓度增大时，反而使燃料的抗磨性变好。某些硫化物的影响并不亚于深度精制带来的后果,而且油品精制愈深，对某些硫化物的感受性也愈大。

3.4抗磨添加剂对喷气燃料磨痕直径的影响

随着环保法规对发动机排放的要求不断苛刻，航空燃料在生产过程中主要采用酸碱精制、加氢精制或加氢裂化，使得馏分中的天然抗磨成分硫和芳烃等被脱除，导致航空燃料抗磨性降低，可能会引起燃油泵柱塞球面超量磨损，导致供油量不足，严重时会引起空中停车等事故。在喷气发动机中，燃油泵的润滑是依靠喷气燃料自身的润滑性能来保障的，燃油系统部件特别是旋转和摆动部件的工作寿命很大程度上取决于喷气燃料的润滑性能。因此，需要在航空燃料中加入抗磨剂，防止燃料系统的严重磨损。

国内航空燃料中加入的抗磨剂是T1602，T1602的有效组分是环烷[3]，环烷酸的加入会导致航空燃料的酸度增大，还会导致喷气燃料的腐蚀性增大。国标3号喷气燃料GB6536-2006规定民用喷料磨斑直径wSD值要求小于0.85mm，军用3号喷气燃料WSD值要求小于0.65mm。环烷酸质量分数为10 ug/g以上时即可满足军用喷气燃料对磨斑直径WSD值不大于0.65 mm的要求，说明在较低添加量时喷气燃料对环烷酸的感受性较好。

3.5样品容器和试验器具对磨痕直径的影响

由于在采样和贮存中所带进的痕量物质对润滑性很敏感，如果带入的是极性物质和酸性物质，会使得测定结果偏小;如果带人的是微小的颗粒等惰性物质，会使得测定结果偏大。所以采样要用清洁的仪器，最好优先选用环氧树脂衬里的容器。直接用于试验或样品储存的此类容器应用被采样品冲洗至少3次。

试验中试环和试球的质量和洁净度对测定结果也有影响,试球表面有凹坑、腐蚀或异常的情况时，影响磨痕的形成及观察，必须剔除此类试球。

试环和试球若未彻底清洗、干燥，其表面的油脂类物质或湿气会使得磨痕不清晰，甚至会造成测定结果偏小。因此，试环和试球须用清洗溶剂彻底清洗，再采用超声波清洗器清洗。经清洗处理后，试环、试球和金属零件要放置于干燥器中。

测量的标准要求：测量磨痕时,应测量到磨痕边界的最外处,以免造成结果偏小。

3.6结果判断及报告

（1）计算

试样的磨痕直径WSD (mm)按下式计算:

WSD = (M +N）/2

式中：M——椭圆长轴长度，mm;N—椭圆短轴长度，mm。

（2）判断

对平行试验结果是否符合重复性要求进行检查，判断试验结果的可接受性。

（3）报告

取重复测定两个结果算术平均值为试验结果，报告结果至0.01mm

（4）重复性

重复测定两个结果之差不应超过下式数值:

r=0.109（WSD)1.8

WSD——两个试验结果的算术平均值

3.7结论

（1）喷气燃料的磨痕直径是评定其润滑性的一个重要指标,但环境因素对评定结果有较大影响。

（2）环境温度和湿度对喷气燃料的润滑性有直接影响。喷气燃料的环境温度、湿度越高,相应的磨痕直径就越大;反之,相应的磨痕直径就减小。

（3）在喷气燃料中加入一定量的抗磨剂对其磨痕直径的测定结果有一定影响,但随着加剂量增加到一定程度后,则影响稳定。

（4）不同原油生产的直馏喷气燃料的磨痕直径相差无几,即润滑性差不多。但经过加氢，工艺后,喷气燃料的润滑性普遍变差。

（5）随着国内外原油品种越来越多,利用加氢精制和加氢裂化等新的生产工艺生产喷气燃料是大势所趋。

参考文献

[1]张博.喷气燃料润滑性测定影响因素研究.锦州石化公司辽宁锦州.

[2]王翠芳,刘济瀛.硫化物对喷气燃料抗磨性的影响.石油化工科学研究院

[3]胡泽祥,张世堂,梁立波,李进.喷气燃料添加剂对环烷酸抗磨剂T1602感受性的影响》.空军油料研究所北京.