CC BY
490
УДК 665.767
РАЗРАБОТКА
КОНКУРЕНТОСПОСОБНЫХ РЕЦЕПТУР ВОДОСМЕШИВАЮЩИХСЯ СМАЗОЧНО-ОХЛАЖДАЮЩИХ ЖИДКОСТЕЙ
Б.П. ТОНКОНОГОВ, д.х.н., проф., завкафедрой химии и технологии смазочных
материалов и химмотологии. E-mail: [email protected]
Л.Н. БАГДАСАРОВ, к.т.н., доцент. E-mail: [email protected]
С.С. АГАБЕКОВ, аспирант. E-mail: [email protected]
В.И. СТАХИВ, студент. E-mail: [email protected]
Российский государственный университет нефти и газа им. И.М. Губкина (Россия, 119991, Москва, Ленинский пр., д. 65).
В ходе работы был произведен подбор и оптимизация химического состава эмульсола, предназначенного для получения 2-4% микроэмульсий с водой различной жесткости, исследованы стабильность получаемых микроэмульсий, стойкость к биологическому поражению, защитные и антикоррозионные свойства в статических и динамических условиях, противопенные свойства при различных температурах. Были произведены промышленные испытания опытно-промышленной партии эмульсола на шахтах Кемеровской области. В процессе работы приготовлено и испытано более 100 рецептур эмульсолов и 2% водных эмульсий.
Ключевые слова: смазочно-охлаждающая жидкость, эмульсол, эмульсия, микроэмульсия.
Совершенствование составов и техники применения смазочно-охлаждающих технологических средств (СОТС) является одним из основных направлений современной технологии машиностроительного производства.
Основное назначение СОТС - уменьшить температуру, силовые параметры обработки и износ режущего инструмента, штампов и валков, обеспечить удовлетворительное качество обрабатываемой поверхности. Помимо этого, они должны отвечать санитарно-гигиеническим и экологическим требованиям, обладать комплексом защитных, антикоррозионных, смазывающих, моющих, бактерицидных и других эксплуатационных свойств [1, 2].
Современные СОТС, как правило, представляют собой сложные многокомпонентные композиции, отвечающие комплексу требований к их технологическим и сопутствующим свойствам. Опыт передовых машиностроительных заводов показывает, что эффективные СОТС позволяют в 2-4 раза повысить стойкость инструмента, на 20-60% форсировать режимы резания, на 10-15% повысить производительность труда, уменьшить энергозатраты при механообработке.
Применение новых, более рациональных СОТС позволяет повысить качество обработки, улучшить санитарно-гигиенические условия труда рабочих, более полно использовать возможности современного автоматизированного оборудования, особенно при обработке жаропрочных, жаростойких, коррозионно-стойких и других труднообрабатываемых материалов [2-4].
Цель настоящей работы - разработка состава эмульсола для приготовления водоэмульсионных смазочно-охлажда-ющих жидкостей (СОЖ), применяемых на операциях резания металлов. Для достижения цели решаются следующие задачи:
• анализ современного состояния производства и применения СОЖ;
• оптимизация рецептуры универсального эмульсола;
• исследование свойств водоэмульсионной СОЖ;
• анализ 2-4% микроэмульсий с водой различной жесткости;
• исследование стабильности получаемых микроэмульсий, в том числе при температуре 70°С не менее 10 суток;
• исследование стойкости получаемых эмульсий к биологическому поражению;
• исследование защитных и антикоррозионных свойств получаемых эмульсий в статических и динамических условиях;
• исследование противопенных свойств микроэмульсий при различных температурах;
• исследование стабильности эмульсола при многократном охлаждении до температуры - 6°С.
В качестве сырья для приготовления эмульсолов использованы следующие продукты:
1. Гликолевые жидкости:
• неонол;
• триэтиленгликоль;
• этилкарбитол.
2. Этаноламинные жидкости производства ОАО «Казань-оргсинтез»:
• моноэтаноламин (МЭА);
• диэтаноламин (ДЭА);
• триэтаноламин (ТЭА).
3. Олеиновая кислота производства Нижегородского МЖК.
4. Формальдегид (в виде товарного формалина) производства ОАО «Невинномысский азот».
5. Нефтяное масло И-20А производства ООО «ЛЛК-интернешнл».
Эмульсол - это многокомпонентная смесь, представляющая собой сложную композицию, включающую нефтяные масла, эмульгаторы, ингибиторы коррозии, а также комплекс ПАВ.
НАШ САЙТ В ИНТЕРНЕТЕ: WWW.NEFTEGAZOHIMIYA.RU ХИМИЧЕСКИЕ ТЕХНОЛОГИИ И ПРОДУКТЫ
•о-
Таблица 1
Состав эмульсола для приготовления СОЖ
Наименование компонента Массовая доля, %
Масло индустриальное И-8А 14,00
Олеиновая кислота 16,80
Триэтаноламин 28,00
Борная кислота 6,50
Эмульгатор 5,00
Пылеподавитель 8,00
Монобутиловый эфир этиленгликоля 16,90
Вода дистиллированная 4,80
Таблица 2
Показатели качества лабораторного образца СОЖ
Наименование показателей Фактическое значение Метод испытания
Внешний вид Однородная маслянистая жидкость коричневого цвета По ГОСТ 6243, раздел 1
Плотность при 20°С 950 ГОСТ 3900
Вязкость кинематическая, мм2/с, при 50°С, не более 45,15 По ГОСТ 33
Содержание воды, %, не более 4,0 ГОСТ 2477
Стабильность при хранении Выдерживает ГОСТ 6243, п. 6а
3% эмульсия
Стабильность эмульсии после 24 ч. выдержки - на дистиллированной воде - на 4,6 мг-экв/л - на 7,0 мг-экв/л - на водопроводной воде Выдерживает Выдерживает Выдерживает Выдерживает ГОСТ 6243 раздел 3.1
Эмульгируемость в производственной воде с сезонной жесткостью от 2 до 7 мг-экв/л Без дополнительного
размешивания
Влияние жесткой воды Выдерживает ГОСТ 6243, раздел 8
Склонность к пенообразова-нию, см3 Устойчивость пены, см3: - через 5 мин. - через 10 мин. 330 45 5
Водородный показатель, рН при 20°С 8,1 По ГОСТ 6243, раздел 4
Коррозионная агрессивность: - капельный метод (дистиллированной воды на 4 ч. ) Выдерживает ГОСТ 6243, раздел 2.1
- метод «отпечаток» на 2 ч. (на воде с жесткостью 4,6 мг-экв/л) Выдерживает
- метод контактных пар на 3 ч. Выдерживает По ГОСТ 6243, раздел 2.2а
Коррозионная агрессивность по отношению к черным металлам Выдерживает 168 ч. По ГОСТ 6243, раздел 2.2а
Совокупность компонентов СОЖ позволяет сочетать антикоррозионные свойства присадок и смачивающие свойства ПАВ, что приводит к созданию защитного слоя за счет адсорбции на поверхности металла компонентов СОЖ, препятствующего контакту поверхности металла с водой, и устраняющего причины коррозии. Эмуль-сол может использоваться в виде водной эмульсии с содержанием концентрата от 2 до 10 %. Это позволяет использовать уникальные охлаждающие свойства воды [3, 5, 6].
Исходя из сведений о составе смазоч-но-охлаждающих жидкостей и их функциональных свойствах разработана рецептура водоэмульсионной СОЖ. Состав эмуль-сола для приготовления СОЖ приведен в табл. 1.
Для полученного лабораторного образца были оценены основные показатели качества и функциональные свойства (табл. 2).
Основным направлением применения СОЖ являются операции лезвийной (сверление, фрезерование, токарная обработка, отрезка, резьбонарезание, протягивание, развертывание) и абразивной (шлифование, хонингование, суперфиниширование) обработки металлов. Круг обрабатываемых металлов достаточно широк, поэтому в практике металлообработки условия резания на всех операциях различаются значительно, результатом чего является наличие большого числа выпускаемых СОЖ [7, 8].
Технические требования к выполненной операции, свойства обрабатываемого и инструментального материалов, специфика процесса резания на той или иной операции, особенности конструкции режущих инструментов и предполагаемый уровень режима резания (требуемая производительность) в значительной мере предопределяют пути создания (синтеза) СОЖ для каждой операции.
В данной работе изучены состав и свойства СОЖ, предложена и теоретически обоснована рецептура водосмешиваемой СОЖ.
Полученный лабораторный образец СОЖ проанализирован по основным показателям качества и функциональным свойствам.
Исследование свойств СОЖ показало, что для приготовления рабочей эмульсии наиболее оптимальным является использование воды с жесткостью 3,5-5,5 мг-экв/л. Такая жесткость обеспечивает стабильность эмульсии при низком значении пено-образования. НГХ
4 • 2016
НефтеГазоХимия 25
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Беренц А.Д., Воль-Эпштейн А.Б., Мухина Т.Н. и др. Переработка жидких продуктов пиролиза. М.: Химия, 1985. 212 с.
2. Павлов П.В., Соколова А.С. Проектные решения по рекультивации нефте-загрязненных земель // Нефтяное хозяйство. 2002. № 7. С. 66-67.
3. Малиновский Г.Т. Масляные смазочно-охлаждающие жидкости для обработки металлов резанием. М.: Химия, 1988. 192 с.
4. Каспарьянц К.С., Кузин В.И., Григорян Л.Г. Процессы и аппараты для объектов промысловой подготовки нефти и газа. М.: Недра, 1977. 255 с.
5. Д.Н. Левченко Д.Н., Бергштейн Н.В., Кудякова А.Д. Эмульсии нефти с водой и методы их разрушения. М.: Химия, 1967. 200 с.
6. Лаврентьева И.Л., Козлова А.Г., Лаврентьев О.Г. Патент РФ № 2160305.
7. Курчик И.Н., Вайншток В.В., Шехтер Ю.Н. и др. Смазочные масла для обработки металлов резанием. М.: Химия, 1972. 312 с.
8 Бердичевский Е.Г. Смазочно-охлаждающие средства для обработки материалов: Справ. М.: Машиностроение, 1984. 224 с.
9. Анисимов И.Г., Бадыштова К.М., Бнатов С.А. и др. Топлива, смазочные материалы, технические жидкости. Ассортимент и применение: Справ. / Под ред. В.М. Школьникова. М.: Техинформ, 1999. 596 с.
10. Малиновский Г.Т., Лебедев Е.В., Маскаев А.К. Разработка и применение смазочно-охлаждающих средств для обработки металлов резанием и давлением // Химия и технология топлив и масел. 1981, № 9.
DEVELOPMENT OF COMPETITIVE COMPOUNDINGS
OF MISCIBLE CUTTING FLUIDS_
Tonkonogov B.P., Dr. Sci. (Chem.), Prof., Head of Department of Chemistry and Technology of Lubricants and Chemmotology. E-mail: [email protected]
Bagdasarov L.N., Cand. Sci. (Tech.), Assoc. Prof. E-mail: [email protected] Agabekov S.S., Graduate Student. . E-mail: [email protected] Stakhiv V.I., Student. E-mail: [email protected]
Gubkin Russian State University of Oil and Gas (65, korp.1, Leninskiy prosp., 119991, Moscow, Russia).
ABSTRACT
In the course of work the selection and optimization of the emulsol chemical composition were produced intended for 2-4% water microemulsion with a different stiffness; we have investigated the stability of the resulting microemulsion as well as resistance to biological defeat, protective and anti-corrosion properties in static and dynamic conditions, anti-foam properties at different temperatures. Industrial tests of emulsol pilot batch have been made in the Kemerovo region mines. In the process over a hundred recipes of Emulsol and 2% aqueous emulsions were prepared and tested.
Keywords: cutting fluid, emulsol, emulsion, microemulsion.
REFERENCES
1. Berents A.D., Vol'-Epshteyn A.B., Mukhina T.N. Avrekh G.L. Pererabotka zhidkikh produktovpiroliza [Processing of liquid pyrolysis products]. Moscow, Khimiya Publ., 1985. 212 p.
2. Pavlov P.V., Sokolova A.S. Design decisions for the remediation of contaminated lands. Neftyanoye khozyaystvo, 2002, no. 7, pp. 66-67 (In Russian).
3. Malinovskiy G.T. Maslyanyye smazochno-okhlazhdayushchiye zhidkosti dlya obrabotkimetallovrezaniyem [Oil cooling lubricants for metal machining]. Moscow, Khimiya Publ., 1988. 192 p.
4. Kaspar'yants K.S., Kuzin V.I., Grigoryan L.G. Protsessy iapparaty dlya ob"yektov promyslovoypodgotovki nefti i gaza [Processes and devices for objects of trade preparation of oil and gas]. Moscow, Nedra Publ., 1977. 255 p.
5. Kurchik I.N., Vaynshtok V.V., Shekhter YU. N. i dr. Smazochnyye masla dlya obrabotki metallov rezaniyem [Lubricating oils for metal machining]. Moscow, Khimiya Publ., 1972. 312 p.
6. Berdichevskiy Ye.G. Smazochno-okhlazhdayushchiye sredstva dlya obrabotki materialov [Lubricating and cooling agent for the treatment of materials]. Moscow, Mashinostroyeniye Publ., 1984. 224 p.
7. Anisimov I.G., Badyshtova K.M., Bnatov S.A. Topliva, smazochnyye materialy, tekhnicheskiye zhidkosti. Assortiment i primeneniye [Fuels and lubricants, technical liquids. The range and application]. Moscow, Tekhinform Publ., 1999. 596 p.
8. Malinovskiy G.T., Lebedev Ye.V., Maskayev A.K. Development and application of lubricating coolants for metal machining and forming. Khimiya i tekhnologiya topliv i masel, 1981, no. 1 (In Russian).
9. D.N. Levchenko D.N., Bergshteyn N.V., Kudyakova A.D. Emul'siineftis vodoyi metody ikh razrusheniya [Oil-water emulsion and methods for their destruction]. Moscow, Khimiya Publ., 1967. 200 p.
10. Lavrent'yeva I.L., Kozlova A.G., Lavrent'yev O.G. Patent RF, no. 2160305
