工程机械用润滑脂行业标准浅析

石顺友，林秀转，张广辽，潘正华，赵艳丽

(1.中国石化润滑油有限公司华南分公司，广东 广州 510620；2.中国石化润滑油有限公司茂名分公司，广东 茂名 525011)

0 引言

工程机械是基础建设中如公路建设与养护、土石方施工工程、起重装卸及各种建筑工程中用到的综合性机械装备的统称[1]。我国工程机械种类繁多，是全球工程机械产品类别和品种最齐全的国家之一，保有量巨大。据Leading Industry Research测算，2019年我国工程机械主要品种保有量达886万台[2]。

工程机械润滑脂主要用于挖掘机、装载机等工程机械设备的工作臂轴销、回转支承等部位，起到润滑、密封、防护等重要作用[3]。由于工程机械工作条件恶劣，受力复杂多变，致使工件磨损严重，尤其是各铰销、销套、销套座孔等使用润滑脂润滑的部位，摩擦损伤往往更为严重，如图1。为确保工程机械的正常润滑，减少使用故障，进一步延长润滑周期，日本制定了建设机械用润滑脂标准JCMAS P 040：2004[4]。目前，因我国未制定统一的工程机械用润滑脂行业标准，工程机械现用润滑脂产品多为锂基润滑脂、石墨锂基润滑脂、钙基润滑脂等通用产品，有的还大量使用各种非标产品，而这些润滑脂的质量参差不齐、且性能的针对性不强，无法满足工程机械苛刻工况的润滑要求，经常发生设备异常磨损、擦伤、烧结等润滑事故。因此，作为世界第一大工程机械产销国，制定我国具有规范性、权威性和统一性的工程机械用润滑脂标准很有必要。此外，我国工程机械骨干生产企业，如龙工、三一及徐工等，对于工程机械初装用润滑脂质量的重视程度不断提高，并与国内润滑脂生产企业通过协议标准的形式进行共同开发适用于工程机械的润滑脂，推动了我国工程机械装填用润滑脂质量的提升，同时，对工程机械用润滑脂产品的标准化提出了需求[5-8]。

图1 因选脂不当造成的轴销磨损

基于以上原因，在充分考虑我国润滑脂生产和应用方面的实际情况，参考国内外工程机械润滑脂标准和质量水平，并充分结合我国工程机械企业对润滑脂的实际需求，制定了NB/SH/T 0985-2019工程机械用润滑脂行业标准，该标准的发布和实施，满足了我国工程机械设备对润滑脂质量的需求，对规范工程机械设备的用脂质量和保证终端客户的用脂安全，进一步提升我国工程机械用润滑脂的整体质量水平具有十分重要的意义。

1 NB/SH/T 0985-2019工程机械用润滑脂标准[9]

1.1 产品分类及适用范围

1.1.1 产品分类

NB/SH/T 0985-2019标准所属产品按工作锥入度分为1号、2号和3号。

1.1.2 适用范围

NB/SH/T 0985-2019标准所属产品适用于包括挖掘机、起重机、装载机等各种工程机械的工作臂轴销、回转支承等部位的润滑，工作温度范围为-20～130 ℃。其中1号产品主要用于冬季或集中供脂系统；2号可冬、夏季通用，也用于集中供脂系统；3号主要供夏季装填使用。

1.2 技术指标要求

NB/SH/T 0985-2019工程机械用润滑脂的技术要求和试验方法如表1。

表1 工程机械用润滑脂标准技术指标

表1(续)

2 NB/SH/T 0985-2019性能解析

2.1 工程机械用润滑脂的理化指标[10-11]

润滑脂的理化指标主要指外观、稠度、金属腐蚀性以及与橡胶的兼容性等指标。通过外观可以初步判断润滑脂类型和质量优劣；稠度是润滑脂的软硬稠度，初步反映润滑脂的触变性，即润滑脂在外力作用时发生变形的难易程度；腐蚀性是润滑脂是否腐蚀金属和抑制金属发生腐蚀作用的指标；在某些润滑部位，与橡胶的兼容性十分重要。NB/SH/T 0985-2019标准对产品颜色未作要求，对稠度、腐蚀性、橡胶的相容性进行了具体规定。

2.1.1 稠度

稠度是润滑脂的基本指标，表示润滑脂的软硬稠度，与润滑脂在润滑部位的保持能力、密封性以及脂的泵送和加注方式有重要关系。目前国际上通用的稠度等级是按照美国润滑脂协会(NLGI)的稠度等级，将润滑脂的稠度分为九个等级，如表2[7]。

表2 NLGI润滑脂稠度分类

表2(续)

润滑脂的稠度通常用锥入度的大小度量，锥入度数值较大表示润滑脂较软，反之则较硬。锥入度是划分润滑脂牌号和选用润滑脂的重要依据，也是在研究、生产、储存和使用过程中控制产品质量的重要指标。

润滑脂的锥入度通常包括工作锥入度、不工作锥入度、延长工作锥入度和块锥入度四种。NB/SH/T 0985-2019标准要求测定工作锥入度、不工作锥入度和延长工作锥入度，检测方法均为GB/T 269，指标要求分别为：

(1)不工作锥入度的指标要求为“报告”；

(2)60次工作锥入度指标要求：1号为310～340、2号为265～295、3号为220～250；

(3)10万次延长工作锥入度指标要求：1号不大于380、2号不大于350、3号不大于320。

2.1.2 腐蚀性

防护金属部件免于产生锈蚀是润滑脂重要的特点之一。润滑脂的稠化剂和基础油本身是不腐蚀金属的，使润滑脂出现腐蚀的原因多是由于润滑脂因氧化产生酸性物质所致，与其抗水性、氧化安定性、胶体安定性和黏附性等相关。腐蚀试验就是检验润滑脂本身是否对金属有腐蚀作用，为防止工程机械用润滑脂本身对有色金属的腐蚀。NB/SH/T 0985-2019标准要求按照GB/T 7326润滑脂铜片腐蚀试验法(乙法)测定工程机械用润滑脂的腐蚀性，试验条件为T2铜、100 ℃、24 h，指标要求为铜片无绿色或黑色变化。

2.1.3 橡胶相容性

润滑脂与橡胶的相容性，是指润滑脂与橡胶接触时，使橡胶的体积、硬度和2张强度等不发生过大变化的性能。润滑脂在使用中，在许多场合和部位会与橡胶密封元件接触，有时润滑脂要在金属与橡胶间起润滑和密封作用。在润滑脂兼起润滑和辅助密封的条件下，使橡胶适应少量的膨胀对密封有利。但如果过分溶胀、变软发黏，或过分收缩、硬化，都会影响橡胶密封件的工作性能。在遇到这些情况时，若橡胶材料已选定，则须另选合适的润滑脂与之适应；若润滑脂已选定，则必须另选合适的橡胶件与之相适应。

在挖掘机、装载机等工程机械的工作臂以及挖掘机、推士机等的行走履带上的各种轴销都是采用润滑脂来进行润滑的。为了防止外界杂质侵入或润滑脂泄漏，在轴销两端都装配有橡胶密封圈。橡胶密封圈与润滑脂的相容性如何对密封效果十分关键，因此工程机械用润滑脂需要良好的橡胶相容性。

NB/SH/T 0985-2019标准要求测定与丁腈橡胶和聚氨酯橡胶的相容性，指标要求分别为丁腈橡胶的硬度变化不小于-30 IRHD，拉伸强度变化率不小于-70%，拉断伸长率变化率不小于-80%，体积变化率在0～40%之间；聚氨酯橡胶的硬度变化-5 IRHD～+5 IRHD，拉伸强度变化率不小于-70%，拉断伸长率变化率不小于-60%，体积变化率在-5%～+15%之间；试验方法分别为GB/T 1690、GB/T 531和GB/T 528。

2.2 工程机械用润滑脂的组分指标

2.2.1 基础油的运动黏度

基础油在润滑脂中的含量高达70%～98%，对润滑脂的润滑性能起到了决定性作用。基础油的黏度与润滑脂的蒸发性、高低温性能、油膜厚度等密切相关，同时还影响润滑脂的黏附性及密封性等，因此，为满足工程机械苛刻的润滑条件，选择合适黏度的基础油十分重要。

NB/SH/T 0985-2019标准对基础油运动黏度(100 ℃)的技术要求仅为“报告”。

2.2.2 稠化剂类型

在润滑脂中，稠化剂含量约为2%～30%。稠化剂能在基础油中分散并形成空间网状结构，对基础油起有效吸附和固定作用，决定了润滑脂的机械安定性、胶体安定性、耐高温和抗水性等基本性能，并用以区分各种不同类型的润滑脂。

对于稠化剂类型，标准未做明确规定，要求只是“报告”。因此，除脂肪酸锂皂稠化剂外，其他稠化剂如膨润土、锂-钙皂、复合钙等也可用来制备工程机械用润滑脂。

2.3 工程机械用润滑脂的性能试验[12]

润滑脂是一类具有结构特征的润滑材料。通过润滑脂的理化指标可以判断润滑脂的类型和基本性质，但具有相同理化指标的润滑脂，由于结构不同，其实际使用效果往往差别很大，因此需要通过性能模拟试验或者实际的应用试验来进一步验证和判断。

2.3.1 高温性能

润滑脂的高温性能是润滑脂应用于高温时保持其结构和性能的稳定性以及长的使用寿命。润滑脂在受热时，性质可能发生变化，如从不流动状态转变成流动状态，稠度发生变化，出现蒸发、分油和氧化等，这些都会影响到润滑脂在高温下的使用性能。润滑脂的高温性能的影响因素有滴点、蒸发损失等。

(1)滴点

滴点是润滑脂标准中重要的质量指标之一，也是与润滑脂最高使用温度有密切联系的指标，一般润滑脂的最高使用温度应比滴点温度低15 ℃以上。润滑脂的滴点与稠化剂的组成有很大关系，一般钙基脂的滴点为75～95 ℃，锂基脂的滴点为大于170 ℃，复合锂基脂为大于250 ℃。因此，测定润滑脂的滴点，有助于鉴别润滑脂的类型和大致判断润滑脂的最高使用温度。工程机械用润滑脂的滴点指标要求为1号不低于170 ℃、2号不低于175 ℃、3号不低于180 ℃，试验方法为GB/T 4929。

(2)蒸发损失

润滑脂的蒸发损失是指润滑脂在高温(或真空)条件下或长期使用时基础油的蒸发损失程度，主要取决于基础油的种类、馏分组成和分子量。润滑脂的蒸发损失越小，表明润滑脂的高温性越好；如果润滑脂的蒸发损失过大，会使润滑脂的稠度增大、摩擦增加、使用寿命缩短和防护性能变差等。工程机械用润滑脂的蒸发损失指标要求均为不大于2.0%，试验方法为GB/T 7325。

2.3.2 胶体安定性

润滑脂是一个由基础油和稠化剂形成的胶体结构分散体系，基础油在受压或受热时有分离出来的倾向，即分油。分油是润滑脂的一种特性，任何一种润滑脂都有分油现象。分油的多少由润滑脂的胶体安定性决定，是衡量润滑脂好坏的指标之一，对润滑脂的储存和使用都有重要影响。如果润滑脂的胶体安定性好，则分油的倾向小；如果润滑脂的胶体安定性差，则在受热、压力、离心力等作用下易发生较严重的分油，导致使用寿命迅速下降，并使润滑脂变稠变干，失去润滑作用。一般润滑脂失去50%的基础油就会影响润滑效果，润滑脂应该更换报废。

目前，我国测定润滑脂胶体安定性的试验方法有压力分油法、钢网分油法、贮存分油法和离心分油法等。工程机械用润滑脂标准要求采用钢网分油法来评定其胶体安定性，指标要求为1号不大于10.0%、2号和3号不大于5.0%，试验方法为NB/SH/T 0324。

2.3.3 氧化安定性

润滑脂的氧化安定性(化学安定性)是指润滑脂在储存期间和使用过程中抵抗氧化的能力。润滑脂的氧化安定性的好坏对其使用寿命有重要影响，并影响润滑脂的防腐性、结构及其他性能，因此润滑脂应具有良好的氧化安定性。润滑脂的氧化取决于其成分的性质，与稠化剂、基础油和添加剂等有关，此外还受储存和使用的条件如温度、水分等的影响。

润滑脂中的稠化剂和基础油在长期储存或处于高温下很容易被氧化，产生腐蚀性氧化物、胶质和破坏润滑结构的物质，这些物质均易引起金属部件的腐蚀和降低润滑脂的使用寿命。除了选择氧化安定性好的基础油和稠化剂外，加入合适抗氧剂或抗氧防腐剂可以提高润滑脂的氧化安定性，以提高润滑脂的使用寿命。

NB/SH/T 0985-2019标准要求采用SH/T 0325对工程机械用润滑脂的氧化安定性进行评定，该方法也是国际上通用的测定润滑脂氧化安定性的方法，试验条件为温度99 ℃、时间100 h、压力758 kPa，指标要求均为压力降不大于80 kPa。

2.3.4 低温性能

润滑脂的低温性能是指润滑脂在低温下是否容易流动和泵送的性能，可用低温相似黏度或低温转矩表示，也可以用润滑脂在低温下的稠度表示。润滑脂的相似黏度表示润滑脂在一定温度下的流变性能。黏度的大小对润滑脂的使用都会带来较大影响，黏度越大，摩擦阻力越大，尤其在低温条件下，影响更为显著。测定润滑脂的相似黏度可以预测润滑脂是否容易通过导管被移动或泵送到使用部位。NB/SH/T 0985-2019标准要求采用低温相似黏度来评定工程机械用润滑脂的低温性能，指标要求为1号不高于600 Pa·s、2号不高于950 Pa·s、3号不高于1350 Pa·s，试验方法为SH/T 0048。

2.3.5 防锈性

防锈性主要是指润滑脂防护金属使之暂时免于生锈的能力。湿热试验是评价润滑脂对金属防护性能的指标。润滑脂由于本身的特性，可以在金属表面保持足够的脂层，阻止腐蚀性物质侵蚀金属表面，并抵抗水汽、氧、酸性以及其他腐蚀性气体或液体透过脂层侵蚀金属。为满足工程机械雨淋、潮湿等环境下的防护性能，工程机械用润滑脂需具备优良的防锈性。NB/SH/T 0985-2019标准要求按照GB/T 2361防锈油脂湿热试验法对工程机械用润滑脂的防护性能进行评定，指标要求为A级。

2.4 工程机械用润滑脂的模拟试验要求

模拟试验是在综合多种因素，模拟使用环境，并直接采用或仿用使用部件等条件下进行，虽不能替代苛刻复杂的实际应用情况，但性能模拟试验可以在实验室内进行，比较便捷，且比较接近实际应用情况，有可信价值[12]。

2.4.1 抗水性

润滑脂的抗水淋性能与实际应用有着密切联系，水淋损失的质量分数越少，表示润滑脂的抗水淋性能越好。工程机械一般都在户外工作，面临雨淋、潮湿等的恶劣环境，在施工过程中可能有大量的水进入轴销等部位，因此，工程机械润滑脂的抗水性具有重要的使用意义，也是工程机械设备在选择和使用润滑脂时必须注意和考虑的问题[13]。NB/SH/T 0985-2019标准要求工程机械用润滑脂的水淋流失量指标为1号不大于10.0%、2号和3号不大于8.0%，试验方法为SH/T 0109。

2.4.2 抗磨极压性能

润滑性能是润滑脂的主要功能之一，通过其抗磨性能和极压性能来评定。抗磨性是指润滑脂通过保持在运动部件表面间的油膜，防止金属对金属相接触而磨损的能力。工程机械的轴销、齿轮、齿条等部件的磨损是工程机械最主要的失效方式，因此，工程机械用润滑脂必须具有良好的抗磨减摩性能。

极压性主要用来说明润滑脂的承载能力，是工程机械用润滑脂的重要指标。工程机械的回转支承齿面、工作臂轴销等各润滑面的工作特点是低转速、重负荷及冲击震动负荷大。因此，对用于各支撑润滑面的润滑脂来说，必须具有良好的承载能力，才能满足摩擦副的润滑要求，从而避免发生断齿、擦伤、点蚀等等润滑事故。如果极压性不好，油膜被破坏会导致干摩擦，造成设备严重磨损和烧结。因此，为防止摩擦副发生烧结、咬黏、刮伤，通常会向润滑脂中加入极压抗磨剂以增强其极压抗磨性能[14-15]。

工程机械用润滑脂的抗磨性指标要求为磨痕直径不大于0.70 mm、极压性指标要求为烧结负荷PD值不低于1961 N，试验方法分别为SH/T 0204和SH/T 0202。

3 结束语

(1)针对工程机械设备的润滑特点，NB/SH/T 0985-2019工程机械用润滑脂产品标准在产品技术指标上进行了相应的严格规定，使其所属产品能够满足工程机械设备苛刻的润滑要求，保障工程机械设备的润滑安全，延长其使用寿命。

(2)NB/SH/T 0985-2019工程机械用润滑脂标准的制定和实施，可逐步推进和实现我国工程机械用润滑脂的专业化、科学化和规范化，确保市场上工程机械用润滑脂的产品质量，保证终端客户的用脂安全。

(3)NB/SH/T 0985-2019工程机械用润滑脂标准的制定和实施，能够有效解决我国工程机械在润滑脂应用方面的问题，有利于提高我国工程机械的整体润滑水平，有利于减少工程机械的润滑故障、降低维护费用和延长其使用寿命，具有显著的经济和社会效益。