20.14.4. Свойства смазок

Основные характеристики смазок, по которым судят об их эксплуатационных свойствах и руководствуются при выборе для конкретных узлов трения, установлены ГОСТ «Система показателей качества продукции. Нефтепродукты. Смазки пластичные. Номенклатура показателей». Этот стандарт устанавливает обязательную номенклатуру показателей и признаков качества смазок, которые необходимо включить в НТД при ее разработке. Реологические характеристики (прочностные и вязкостные), водостойкость, испаряемость, окисляемость, антикоррозионные, противоизносные и другие свойства определяют работоспособность смазок. Для определения стабильности смазок оценивают их коллоидную, механическую, химическую и термическую стабильность.

В процессе изготовления смазок контролируют показатели, определяющие воспроизводимость их свойств – пенетрацию и температуру каплепадения. По содержанию в смазках воды, свободных щелочей, кислот и механических примесей определяют их пригодность к применению.

Смазки занимают промежуточное положение между жидкими и твердыми смазочными материалами. Они представляют собой структурированные коллоидные системы, и их свойства зависят прежде всего от особенностей трехмерного структурного каркаса, образующегося из дисперсной фазы, который в своих ячейках удерживает относительно большое количество (80–90%) дисперсионной среды. Устойчивость структурированной системы зависит от прочности структурного каркаса, сил взаимодействия между его отдельными частицами и между элементами структурного каркаса и дисперсионной средой на границе раздела фаз, числа контактов частиц каркаса в единице объема, электростатических свойств, критической концентрации ассоциации различных мыл и другие коллоидно-химические факторы.

Основные преимущества смазок по сравнению с маслами следующие: способность удерживаться в негерметизированных узлах трения; большая эффективность в работе при одновременном воздействии высоких температур, давлений, ударных нагрузок и переменных режимов скоростей; более высокие защитные свойства от коррозии; повышенная водостойкость; способность обеспечивать лучшую герметизацию узлов трения и предохранять их от загрязнения: значительно меньшая зависимость вязкости от температуры, что позволяет применять их в более широком интервале температур; лучшая смазочная способность; больший ресурс работоспособности и меньший расход. К недостаткам смазок следует отнести более низкую охлаждающую способность, большую склонность к окислению и сложность при использовании в централизованных системах.

Смазки применяют для надежного длительного смазывания узлов трения в случаях, когда применение масел невозможно из-за отсутствия герметичности, при невозможности пополнения узла трения, а также для уплотнения подвижных и неподвижных соединений и защиты узлов трения от коррозии.

20.15. Битумы

Битумы – смесь высокомолекулярных углеводородов и асфальтено-смолистых веществ, содержащих соединения серы, кислорода и азота. Наличие в составе битумов асфальтенов, смол и углеводородов обеспечивает те или иные эксплуатационные свойства: асфальтены придают твердость и высокую температуру размягчения, смолы повышают способность к цементации и эластичность, а углеводороды являются разжижающей средой, в которой растворяются смолы и набухают асфальтены.

Качество битумов определяется сочетанием твердости (глубина проникания иглы), вязкости, растяжимости (дуктильности), температуры размягчения, водостойкости и др. Лучшими считаются битумы, имеющие большую растяжимость, которая характеризует эластичность битума, его способность работать на изгиб и цементирующую способность. Поведение битумов при низких температурах оценивают по глубине проникания иглы при 0°С, растяжимости при 0°С и температуре хрупкости. Водостойкость характеризуется сцеплением битума с мрамором или песком и содержанием водорастворимых соединений. На эксплуатационные свойства битума отрицательно влияет повышенное содержание нерастворимых веществ органического (карбены, карбоиды) и неорганического (земля, глина и др.) происхождения. Битумы вторичного происхождения (из крекинг-остатков), содержащие карбены и карбоиды, уступают битумам из продуктов прямой перегонки по цементи­рующим свойствам, имеют пониженную растяжимость. Потеря массы и глубина проникания иглы в остаток, образующийся после определения потери массы, характеризуют наличие в битуме летучих компонентов и позволяют оценить стабильность свойств продукта в ходе эксплуатации (старение битума во времени). Температура вспышки зависит от содержания в битуме легкоиспаряющихся компонентов и является показателем пожарной безопасности при его использовании.

Нефтяные битумы производят из остатков от перегонки смолистых нефтей, крекинга и очистки масел в основном тремя способами: глубокой вакуумной концентрацией нефтяных остатков, выделением асфальтов при деасфальтизации нефтяных остатков (гудронов), окислением воздухом при высокой температуре остатков от переработки нефти (гудронов, крекинг-остатков, экстрактов, асфальтов после деасфальтизации масляного сырья и др.). Битумы, вырабатываемые первыми двумя способами, называют остаточными, последним – окисленными.

Окисленные битумы более эластичны и твердостойки, чем остаточные, из-за наличия в них большего количества продуктов окисления и полимеризации – смол и асфальтенов. При одинаковой температуре размягчения окисленные битумы мягче остаточных (глубина проникания иглы больше), но при одинаковой глубине проникания иглы температура размягчения окисленного битума значительно выше. При равных температурах размягчения, содержания летучих и одинаковом сырье окисленные битумы обладают большей атмосферостой-костью, чем остаточные.

Ассортимент вырабатываемых битумов в зависимости от областей применения включает битумы дорожные, строительные, специальные и высокоплавкие.

Дорожные битумы используют для строительства и ремонта дорожных и аэродорожных покрытий. Они должны сохранять комплекс упруговязких и прочностных характеристик в широком интервале температур, обеспечивать прочное и устойчивое сцепление с поверхностью минеральных материалов, в смеси с которыми их употребляют, сохранять первоначальные свойства в период длительности эксплуатации. Дорожные битумы подразделяют на вязкие и жидкие.

Вязкие битумы выпускают 9 марок серии БНД и БН, различающиеся свойствами и условиями применения.

Битумы серии БНД отличаются от аналогичных битумов серии БН тем, что у первых нормируются низкотемпературные свойства и содержание водорастворимых соединений. Битумы можно изготовлять с поверхностно-активными веществами и без них. В битумы добавляют катионоактивные (высокомолекулярные амины и диамины) и анионоактивные ПАВ (высокомолекулярные карбоновые кислоты и мыла тяжелых и щелочноземельных металлов этих кислот). Для битумов с ПАВ к марке продукта добавляют индекс «п», например, БНДп 200/300.

БНД 200/300 – для поверхностной обработки покрытий в районах с холодным климатом, а также для приготовления теплых асфальтобетонных и битумоминеральных щебеночных гравийных смесей.

БНД 130/200 – для поверхностной обработки покрытий в районах с умеренным климатом, для пропитки щебеночных покрытий в районах с холодным и умеренным климатом, для приготовления горячих асфальтобетонных и битумоминеральных смесей в районах с холодным климатом.

БНД 90/130 – для пропитки дорожных щебеночных покрытий в районах с умеренным климатом, для приготовления горячих асфальтобетонных и битумоминеральных смесей в районах с умеренным климатом, для поверхностной обработки покрытий в районах с теплым климатом.

БНД 60/90 – для пропитки дорожных покрытий в районах с теплым климатом, для приготовления горячих асфальтобетонных и битумоминеральных смесей в районах с теплым климатом.

БНД 40/60 – для приготовления асфальтобетонных и битумоминеральных смесей в районах с летними температурами >30°С.

Жидкие дорожные битумы применяют в качестве вяжущего материала при строительстве дорожных покрытий, оснований и для других целей. В зависимости от скорости формирования структуры их подразделяют на два класса:

СГ – густеющие со средней скоростью, получаемые разжижением вязких дорожных битумов жидкими нефтепродуктами и предназначенные для строительства капитальных и облегченных дорожных покрытий, а также для устройства их оснований во всех дорожно-климатических зонах страны;

МГ – медленногустеющие, получаемые разжижением вязких дорожных битумов жидкими нефтепродуктами и получаемые из остаточных или частично окисленных нефтепродуктов или их смесей (МГО), предназначенные для получения холодного асфальтобетона, а также для строительства дорожных покрытий облегченного типа и оснований в II–V дорожно-климатических зонах и других целей.

В зависимости от класса и вязкости устанавливают следующие марки жидких битумов: СГ 40/70, СГ 70/130, СГ 130/200; МГ 40/70, МГ 70/130, МГ 130/200; МГО 40/70, МГО 70/130, МГО 130/200. Для получения разжиженных битумов используют вязкие дорожные битумы с глубиной проникновения иглы не более 90 0,1 мм.

Строительные нефтяные битумы вырабатывают трех типов: строительные, кровельные и изоляционные.

Битумы нефтяные строительные применяют для строительных работ в различных отраслях народного хозяйства. Получают окислением остаточных продуктов прямой перегонки нефти и их смесей с асфальтами и экстрактами масляного производства. Допускается получать их компаундированием окисленных и неокисленных указанных выше продуктов. Строительные нефтяные битумы выпускают следующих марок:

БН 50/50 – для различных объектов строительства, в том числе в гидротехнических сооружениях:

БН 70/30 – в кровельном деле для изготовления склеивающих масс, в гидротехнике для получения стыковых масс при укладке труб в землю, при изготовлении покрытий для трубопроводов;

БН 90/10 – для покрытия картона и производства рубероида, для обновления старых рубероидных и толевых кровель, для электроизоляции трубопроводов.

Битумы нефтяные кровельные в основном используют при производстве рубероида и для пропитки картона, а также в кровельно-гидроизоляционном производстве. Вырабатывают следующие марки: БНК-45/180 – для пропитки, БНК-45/190 – для пропитки и получения покровного битума, БНК-90/40, БНК-90/30 – для покровного слоя.

Битумы нефтяные изоляционные предназначены для изоляции трубопроводов от грунтовой коррозии. Получают окислением остаточных продуктов прямой перегонки нефти или их смесей с асфальтами и экстрактами масляного производства. Применение продуктов крекинга не допускается, что обусловлено повышенными требованиями к теплостойкости этих битумов, пластичности их при низких температурах, водостойкости, структурной прочности и силе сцепления с металлом.

Выпускают три марки битумов для различных условий применения: БНИ-IV-3. БНИ-IV, БНИ-V.