从旋转木马到车轮轴承和涡轮机到电动汽车发动机,润滑脂推动世界在其轴上旋转。但在压力下,润滑脂性能的可预测性至关重要。

核电站对设备设施的可靠性和安全性要求非常严苛,系统故障的后果会是灾难性的。对这种高风险、高温度的环境来说,选择合适的润滑脂至关重要。

 

随着温度的升高,润滑油的粘度降低,润滑膜变薄,从而减少摩擦和磨损保护。加热也加速了基础油和添加剂的氧化等化学反应。

 

一种由稠化剂组成的微观基质可以容纳基础油和添加剂,并在一个称为“放气”的过程中逐渐释放它们以起到润滑作用。如果润滑脂与油分离,基础油蒸发或发生化学降解,则润滑脂可能失效。标准试验表明产品在特定温度下是否能提供令人满意的性能,但不一定代表实际的应用条件也能如此。

 

为了确保工作场所使用的润滑产品是最佳的,亚利桑那州帕洛威尔德核电站润滑工程师布赖恩•约翰逊解释了他如何使用创新性试验来确定润滑脂的未来应用性能。

 

约翰逊希望把温度为85至141摄氏度、转速为0.002至0.03米每秒和使用寿命超过18个月的电动阀门的阀杆和阀杆螺母润滑油环境作为样本。选择了阀杆螺纹上润滑脂的摩擦管理和缓解作为关键性能参数。约翰逊说:“工业界需要加强对人工增龄润滑脂的认识,以便在高温应用中进行比较和选择。”

 

约翰逊使用硬度为0.79毫米的平板技术样品测试了各种NLG 2级润滑脂,包括粘土增稠API Ⅰ类基础油、粘土增稠剂基础油、锂增稠硅油和磺酸钙增稠Ⅱ类油等。然后在烤箱中对垂直和水平的油脂覆盖板进行老化。

 

烤箱温度设定在21、85、113和141摄氏度,持续进行168小时,并在每个温度下移动和称重油脂样品。润滑脂的失重率在每个温度水平上都是一致的,垂直样品的失重率为4.24%到5.48%,水平样品的失重率为4.34%到7.18%。

 

硅基润滑脂性能最好,其次是酯化润滑脂、粘土增稠润滑脂和磺酸钙润滑脂。基础油蒸发量均大于放气释出量。进行了一次网锥试验,将样品加热到141摄氏度,持续24、48和168小时,在此试验条件下,放气损失比扁平样品更显著,但仍小于蒸发损失。

 

约翰逊进行了圆柱销涂层处理,在烘箱老化过程中持续测量油脂重量损失,采用了销和V形块试验机然后评估摩擦系数(简称COF)。基于这些测试结果,他选择了一种适用于全尺寸测试的候选润滑脂,包括对润滑过的阀杆进行烘烤,然后在螺母转动阀杆螺纹时进行摩擦系数测量。

 

烤箱的老化产生了一种看似失效的油脂,干了之后在茎上裂开了。在摩擦试验过程中,摩擦系数从0.25(第一行程)下降到0.126(第15行程),因为干表面润滑脂与下面的“湿”润滑脂重组并存储在阀杆螺母中。约翰逊总结说,未来开发高温应用润滑脂的采集和测试方法的工作应侧重于油损失机制,而不是化学降解。