انواع روانکارهای صنعتی

oil barrels 900x300

آشنایی با روغن صنعتی

  روغن های صنعتی، روانكارهایی هستند كه از تركیب انواع روغن پایه و مواد افزودنی خاص بستگی به نوع كاربرد آنها، تولید و عرضه می گردند. اینگونه روانكارها، در صنایع مختلف مانند نفت، گاز، پتروشیمی، سیمان، فولاد، لاستیك، معادن، نیروگاهی و … مورد استفاده بوده كه طیف وسیعی از كاربردها از جمله روغن های دنده   (PAO, PAG, Mineral) ، كمپرسور هوا و تبریدی، هیدرولیك متداول، انواع هیدرولیك ضد آتش، توربین و لاستیك، انتقال حرارت، نورد فولاد ومس و ... را در بر می گیرد.

    از ویژگی های یك روغن صنعتی مطلوب بستگی به نوع كاربرد، می توان به ویژگی های اساسی آن از جمله مقاومت بالا به تشكیل كف،بازدارندگی در مقابل سایش، شاخص ویسكوزیته بالا و غیره اشاره نمود. استفاده از افزودنی های بسیار مرغوب بین المللی و نیز روغن پایه مناسب با توجه به كاربرد خاص آن روانكار، موجب می گردد همراه با فرمولاسیونی مناسب، سیستم های انتقال حرارت، سیستم های مركزی روانكاری، كمپرسورهای هوا و تجهیزات صنعتی و … عملكردی بهینه و طول عمر بالاتری داشته باشند. اگر هدف شما آشنایی با روغن صنعتی می باشد به طبقه بندی روغن های پایه در ادامه مقاله توجه ویژه داشته باشید. 

طبقه بندی روغن های پایه براساس استاندارد API

   در راستای نیاز به آشنایی با روغن صنعتی، بایستی عنوان نمود که روغن پایه، نوعی ماده اولیه مورد استفاده در تولید روانكارهای صنعتی است كه به روش پالایش نفت خام (روغن پایه مینرال) و یا از طریق سنتز شیمیایی (روغن پایه سنتتیك) تولید شده و دارای ساختار هیدروكربنی می باشد. در مورد روغن های پایه  مینرال، از طریق حصول برش روغنی  از پالایشگاه های نفت خام، این محصول به عنوان ماده اولیه واحدهای روغن سازی به پالایشگاه های تولید روغن پایه، ارسال و تحت عملیات خاصی به تولید روغن پایه منجر می گردد. انجمن نفت آمریكا  به طبقه بندی روغن های پایه بر اساس خواص فیزیكی، شیمیایی و مشخصات آنها در قالب پنج گروه مجزا اقدام نموده است.

    سه گروه اول از طبقه بندی مذكور، روغن های پایه حاصل از پالایش نفت خام هستند كه در بین آنها روغن های پایه گروه III گروهی است كه بیشترین میزان فرآیند بر روی آن انجام گرفته است. روغن پایه گروه III دارای بالاترین عملكرد در میان روغن های معدنی حاصل شده از نفت خام  می باشد. روغن های گروه IV سنتتیك (پایه PAO) بوده و به روش شیمیایی ساخته می شوند. شایان ذكر است روغن های پایه گروه III كه به روش هایدروكراكینگ شدید و یا هایدروایزومریزاسیون تولید می گردند، خواصی بسیار نزدیك به روغن های گروه IV دارند. استرها، گلایكول ها، نفتنیك ها و سایر روغن های پایه كه مشخصات آنها مطابق چهار گروه اول نمی باشد، جزء گروه V این طبقه بندی محسوب می شوند.

روغن های پایه نفتنیك از منابع نفت خامی تولید می گردند كه فاقد مواد پارافینی بوده و دارای درصد بالایی از مواد نفتنیك (حلقه های اشباع ) باشند. تنها از چند میدان نفتی در جهان می توان نفت خام نفتنیك استخراج نمود كه روغن پایه حاصل از پالایش آنها نیز پایه پارافینیك می باشد.

جدول مقایسه ای گروه های روغن پایه به شرح ذیل ارائه گردیده است:

BaseOilClassTable

در كنار روغن های پایه متعلق به گروه های I تا III در جدول فوق، روغن های سنتتیك نیز به شرح ذیل وجود دارند:

– روغن‎های استری                                                                                               

فسفات استرها                                             

– هیدروكربن‎های سنتز شده                                            

پلی آلفااولفین ها                                                                          

روغن‎های سیلیكونی         

– پرفلورئورو پلی اتر و …

با توجه به طبقه بندی فوق در مبحث آشنایی با روغن صنعتی، در ادامه برخی از خصوصیات و ساختارهای شیمیایی انواع روغن های پایه سنتتیك به اختصار مورد اشاره قرار گرفته است:

پلی آلفا اولفین ها: شناخته شده ترین نوع روغن پایه سنتتیك با بیشترین كاربرد هستند. ساختار شیمیایی آن شبیه روغن های پایه مینرال بوده و از طریق پلیمریزاسیون آلفا اولفین ها بدست می آیند.نمونه ای از ساختار شیمیایی این نوع روغن پایه سنتتیك در شكل 1 آمده است. 

Alpha-Olefin

شکل 1 – ساختار نمونه PAO

پلی آلكیلن گلایكول ها: این نوع روغن پایه سنتتیك از روش اكسیداسیون اتیلن و پروپیلن بدست می آید. از مشخصات بارز این محصولات، می توان به تحمل پذیری فشار بالا بدون استفاده از افزودنیهای EP اشاره نمود.

نمونه ای از ساختار شیمیایی این نوع روغن پایه سنتتیك در شكل 2 آمده است.  

PAG base oil

شکل 2 – ساختار نمونه PAG

استرها: این گروه به واسطه واكنش بین الكلها و اسیدها در مجاورت آب بوجود می آیند. یكی از مهمترین ویژگی های شاخص این نوع روغن می توان به مقاومت بالا در دماهای بسیار زیاد و یا كم اشاره نمود. نمونه ای از ساختار شیمیایی این نوع روغن پایه سنتتیك در شكل 3 آمده است. 

POE base oil

شکل 3 – ساختار نمونه POE

سیلیكونها: این دسته از روغن های پایه سنتتیك از گروه پلیمرهای غیر آلی بوده  و بدلیل داشتن زنجیره های بلند در ساختار شیمیایی، یك سیلیكون الاستومر را ایجاد كرده كه از مزایای آن می توان به پوشش طیف دمایی وسیع از -73 درجه سانتیگراد تا 300 درجه سانتیگراد اشاره نمود. نمونه ای از ساختار شیمیایی این نوع روغن پایه سنتتیك در شكل 4 آمده است. 

silicone base oil

چرا روغن سنتتیك؟

می دانیم که هدف خواننده محترم از مطالعه این مقاله، آشنایی با روغن صنعتی است. روانكارهای سنتتیك درحالی توسعه یافتند كه در كاربردهای مدرن امروزی، بسیاری از خواص روغن های مینرال فاقد كیفیت لازم بودند. این روغن ها در فرآیند پیچیده پتروشیمی از مواد اولیه شیمیایی (غیر نفتی) طراحی و تولید می گردند.

بعنوان مثال در تكنولوژی های جدید این نوع روانكارها با توجه به پارامترهای ذیل، كاربرد بسیاری دارند: نقطه ریزش بسیار پایین، شاخص گرانروی بالا، رفتار گرانروی عالی در شرایط مرزی در برودت های سخت و نقطه اشتعال بالا و گاهاً ضد آتش بودن، در حالی كه در تمامی پارامترهای فوق، مؤید عدم پاسخگویی روغن های مینرال در شرایط خاص است. 

علاوه بر این، روغن های سینتتیك در طبقه بندی API  در گروه های  V, IV  قرار می گیرند. نزدیكترین گروه سنتزی به روغن های مینرال، روغن های پلی آلفا الفین PAO هستند. در ساختار مولكولی PAO یك گروه آلكیل در زنجیره پلی اتیلن دائما تكرار شده است. متناسب با جرم مولكولی پلیمر و گروه آلكیل، گونه های متنوع PAO طراحی می گردد كه هریك دارای خواص فیزیكی شیمیایی متفاوت خواهند بود. گروه API V شامل همه روغن های سنتزی به غیر از PAO ها هستند.

مزایای روغن پایه های سنتتیك در مقایسه با نوع مینرال

روغن‎های سینتتیك از بسیاری جهات بر روغن‎های مینرال برتری دارند كه مهمترین ویژگی‎های آنها در مبحث آشنایی با روغن صنعتی عبارتند از:

–           نقطه ریزش پایین

–           فراریت كم (میزان تبخیر پذیری كاهش می یابد)

–           ارتباط گرانروی- دمای مطلوب

–           پایداری بالا در برابر پیرشدن (Ageing)

–           نقطه اشتعال بالا

–           مقدار خاكستر كم

–           مقاومت در برابر اكسیداسیون

شیوه متداول طبقه بندی گرانروی روغن های صنعتی

    مقاومتی كه روغن نسبت به جاری شدن از خود نشان می دهد، گرانروی یا ویسكوزیته نامیده می شود. این ویژگی روغن، با دما تغییر یافته و هرچه روغن گرم تر شود گرانروی آن كمتر و فیلم روغن نازك تر می گردد. گرانروی روغن های صنعتی معمولا در دماهای 20، 40 و 100 درجه سانتیگراد اندازه گیری می شود. در گذشته، تولیدكنندگان بر آن بودند تا روشی استاندارد برای شناسایی انواع روغن ها جهت تسهیل انتقال مفاهیم فنی و تجاری ابداع نمایند. در حقیقت هدف از طبقه بندی درجات ویسكوزیته بر اساس ISO، ایجاد روشی برای اندازه گیری ویسكوزیته بوده تا همه عرضه كنندگان، طراحان تجهیزات و … استاندارد مشترك برای طراحی یا انتخاب روغن صنعتی مورد نظر داشته باشند.  بر اساس تحقیقات صورت گرفته، بهترین دما برای طبقه بندی روانكارهای صنعتی و تعریف ویژگی های روانكارها، دمای 40 درجه سانتیگراد است. این درجه بندی در نتیجه، بر پایه ویسكوزیته كینماتیك محصول در 40 درجه سانتیگراد  بوده و در نهایت با توجه به  استاندارد تعیین شده، میزان تغییرات ویسكوزیته كینماتیك روانكار صنعتی از%10 از میزان متوسط درجه بندی مذكور تجاوز ننماید. امیدواریم در زمینه آشنایی با روغن صنعتی اطلاعات مفیدی را بدست آورده باشید.