γ射线辐照对液压油性能的影响.pdf

2 0 1 4年 1 1月 第 3 9卷 第 1 1 期 润滑与密封 LUBRI C AT【 ON ENGI NEERI NG NO V ． 2 01 4 Vo 1 ． 3 9 No ． 1 1 D OI 1 0 ． 3 9 6 9 7 j ． i s s n ． 0 2 5 4 0 1 5 0 ． 2 0 1 4 ． 0 1 1 ． 0 1 1 射 线辐照对液压油性能 的影响 雷明 邹树梁 唐德文1 ． 谢宇鹏 1 ． 南华大学机械工程学院湖南衡阳 4 2 1 0 0 1 ； 2 ． 核设施应急安全技术与装备湖南省重点实验室湖南衡阳 4 2 1 0 0 1 摘要研究在 射线辐射剂量率为2 k G y ／ h ，不同辐照剂量下对液压油运动黏度、倾点、酸值等理化指标的影响。 结果表明辐照剂量对液压油的运动黏度影响比较小，随着辐照剂量的增加，液压油的运动黏度小幅增加；随着辐照剂 量的增加液压油的倾点降低，即辐照使得液压油的低温流动性变得更好；辐照剂量对液压油的酸值影响较大，随着辐照 剂量的增加液压油的酸值大幅增加；随着辐照剂量的增加，液压油的色度增大，透光率变差。 关键词 射线 ；液压油 ；辐照剂量 ；理化性质 中图分类号 V 5 1 9 ． 2 文献标识码 A文章编号 0 2 5 4 0 1 5 0 2 0 1 4 1 1 0 5 1 4 Ef f e c t o f Ga m ma Ra y I r r a d i a t i o n o n t he Pe r f o r m a n c e s o f Hy dr a u l i c Oi l L e i Mi n g 。 Zo u Sh u l i a n g Ta n g De we n ， Xi e Yu p e n g 1 ． S c h o o l o f Me c h a n i c a l E n g i n e e ri n g ，U n i v e r s i t y o f S o u t h C h i n a ，He n g y a n g Hu n a n 4 2 1 0 0 1 ， C h i n a ；2 ． Hu n a n Ke y L a b o r a t o r y o f N u c l e a r F a c i l i t i e s E m e r g e n c y S a f e t y T e c h n o l o g y a n d E q u i p m e n t ， H e n gya n g H u n a n 4 2 1 0 0 1 ， C h i n a Ab s t r a c t Th e e f f e c t o f Ga mma r a y r a d i a t i o n o n t h e k i n e ma t i c v i s c o s i t y，p o u r p o i n t ，a c i d v a l u e a n d o t h e r ph y s i c a l a n d c h e mi c a l i n d i c a t o r s o f h y d r a u l i c o i l we r e r e s e a r c h e d u n d e r t h e d o s e r a t e o f 2 k Gy ／h a n d d i f f e r e n t r a d i a t i o n d o s e s ．T h e r e - s u hs s ho w t h a t t h e i mp a c t o f t h e r a d i a t i o n d o s e o n t h e k i n e ma t i c v i s c o s i t y o f t h e h y d r a u l i c o i l i s r e l a t i v e l y s mall a n d t h e k i n e ma t i c v i s c o s i t y i s i n c r e a s e d s l i g h t l y wi t h t h e i n c r e a s i n g o f r a d i a t i o n do s e ．Th e p o u r p o i n t i s r e d u c e d wi t h t h e i n c r e a s i n g o f r a d i a t i o n d o s e，wh i c h ma k e s t h e l o w t e mp e r a t u r e fl u i d i t y o f h y d r a u l i c o i l b e t t e r ．T h e a c i d v alu e o f t h e h y d r a u l i c o i l i s g r e a t l y aff e c t e d b y t h e r a d i a t i o n d o e s ，a n d t he a c i d v alu e i s i n c r e a s e d s i g n i fic a n t l y wi t h t h e i n c r e a s i n g o f r a d i a t i o n d o s e ． Wi t h t he i n c r e a s i n g o f r a di a t i o n，t h e c h r o ma t i c i t y i s i n c r e a s e d，t he c o l o r i s d e e p e n e d，a n d t h e l i g h t t r a n s mi t t a n c e i s d e t e r i o r a t e d． Ke y wo r d s ／ - r a y i r r a d i a t i o n；h y d r a u l i c o i l ；i r r a d i a t i o n d o s e ； p h y s i c a l a nd c h e mi c a l p r o p e r t y 核辐射广义上指电磁波辐射、贯穿辐射和带电粒 子辐射等。核辐射与物质碰冲作用时发生质量转移， 从而引发物理和化学反应 。基于这种效应已经形成 了辐射化学和辐 射加工工艺学，并得到了广泛的应 用。霍丽霞等 利用 c o ． 射线辐照使 M o S 基黏结 润滑干膜与 P T F E基黏结润滑干膜内物质官能团发生 变化，使 膜表 面变粗糙 ；张立祥 和黄 文浩 利 用 M2 0 0型环 一 块磨损试验机对 射线辐照后的聚四氟 乙烯进行摩擦磨损实验表明，结果表明，随着辐照剂 基金项 目核设施退役和核泄漏安全处理技术及装备的研发 2 0 1 2 F J 1 0 0 7 ． 收稿 日期 2 0 1 4 0 3 2 5 作者简介邹 树梁 1 9 5 6 一 ，男 ，教 授 ，博 士生 导师 ，从 事退役核设施与核泄漏事故的安全处理处置技术及装备研究． E． ma i l Z O U S ] 1 2 6 ． e o m． 量的增加 ，磨屑从粗长的片状变为细小纤维状，辐照 使聚四氟乙烯的硬度有所增加 ；吴高峰等 利用 射线辐射使聚乙烯材料发生交联反应 ，改变了材料的 分子结构；田扬捷和晏乃强 利用 射线辐射对油 品进行 了脱硫处理 。 c o ． y 放射性核素是核电站污染核素之一 ，在放 射性的环境下∞ c o 一 射线核电粒子流会与物质相互作 用使物质发生物理或化学变化 ，液压油作为液压传动 系统的传动介质 ，核辐射会使液压油运动黏度、倾 点、酸值等产生变化 ，出现液压油泵磨损，油温过 高 ，阀件、密封件损坏严重以及液压系统动作无力行 动迟缓、发热、产生噪声等故障。而目前 射线辐照 对液压油性能的影响研究比较少。 为了模拟核电站放射性元素 射线对安全作业 装置液压传动系统中液压介质的影响，本文作者选用 2 0 1 4年第 1 1期 雷明等 y 射线辐照对液压油性能的影响 5 3 运动黏度随着辐照剂量的增加而增加 ，在辐照剂量为 5 0 k G y时出现一个极大值点；随后运动黏度下降，而 在辐照剂量为 1 0 0 k G y 时又开始增加至最大值。液压 油 c的运动黏度在辐照剂量未达到 1 0 0 k G y 前呈下降 趋势 ；在辐照剂量为 1 0 0 k G y 时达到最 小值 ；随后运 动黏度随辐照剂量的增加而增大，达到最大值。 液压油运动黏度的变化，是 由于 射线产生 的 电磁波同时发生了热效应和非热效应 ，热效应体现在 温度和压强的增大使得液压油分子间的间距增大，分 子间的内聚力下降，从而导致液压油 的运动黏度下 降 一 ，非热效应体现在液压油中化合物分子间发生 裂解反应，饱和烃及芳烃成分质量分数降低 ，非烃组 分的质量分数增加，从而导致黏度增加 ⋯。从实 验结果来看，辐照产生的非热效应对油液运动黏度的 影响比热效应产生 的影响要大 ；辐照对液压油 B运 动黏度的影响比液压油 A、c的要大。 2 ． 2 射线辐照对液压油倾点的影响 倾点表示油品在规定条件下冷却时能够流动的最 低温度，油品中的非烃物质蜡含量直接影响液压油的 倾点 。3种液压油倾点随辐照剂量的变化关系如图 3所示 。 p ．鲁 口 ■ 0 图 3 液压油倾点随辐照剂量的变化 F i g 3 Ch a n g e s o f t h e p o u r p o i n t o f t h e h y d r a u l i c 0 i 1 c a u s e d b y- r a y i r r a d i a t i o n 由图3可见，液压油 A的倾点随着辐照剂量 的 增加而下降，在辐照剂量为 5 0 k G y时达到稳定 ，说 明经辐照后，液压油 A中蜡含量降低，其低温流动 性得到改善；液压油 B的倾点随着辐照剂量的增加 而下降，也在辐照剂量为 5 0 k G y时达到稳定，说明 经辐照后， 液压油 B中蜡含量也降低了，其低温流 动性变好 ；液压油 C的倾点先随着辐照剂量的增加 先增加随后下降，即倾点先从 一1 5 c 【 上升至 一1 2℃ 左右 ，随后又从 一1 2℃下降至 一1 5℃，这表明液压 油 c中蜡含量随着辐照剂量的增加先增加后降低。 比较实验的3种液压油倾点的变化情况可知，液 压油 c辐照倾点值随辐照过程有起伏波动 ，辐照前 后倾点保持不变，说 明 c中蜡含量基本保持不变； 液压油 A倾点值从 一 3 0℃下降到 一 4 0℃，变化幅度 为 3 3 ． 3 ％；液压油 B倾点值从 一1 2℃下降到 一3 6 ℃ ，变化幅度为 2 0 0 ％ ，说 明辐照对液压 油 B的影 响 较大，即液压油 B受辐照效果最好。 2 ． 3 射线辐照对液压油酸值的影响 酸值是衡量液压油氧化程度的一个重要指标。3 种液压油酸值随辐照剂量的变化曲线如图4所示。 图 4 液压油的酸值随辐照剂量的变化 Fi g 4 Ch a n g e s o f t he a c i d n u mb e r o f t he h y d r a u l i c 0 i l c a us e d b y～ r a y i r r a d i a t i o n 从 图 4可 以看 出 ，液压油 A、B的酸值 随着辐照 剂量的增加而增大，液压油 c的酸值随着辐照剂量 的增加 ，在辐照剂量为 5 0 k G y 时出现了一个最大值 ， 随后减小 ，在辐照剂量为 1 0 0 k G y 时出现了一个最小 值 ，随后随着辐照剂量的增加而增加。 从图4所示的酸值变化情况可知，3种液压油都 发生了氧化反应 ，油液中酸性非烃成分增加，液压油 A的运动黏度相对于液压油 B 、c来说较低 ，油的馏 分轻 ，流动性好 ，因此与氧气接触的程度就大，氧化 程度高。 2 ． 4 射线辐 照对液压 油色度 的影响 液压油的透光率可以用液压油的色度号来衡量。 3种液压油色度随辐照剂量的变化值如表 2所示。 表 2 液压油的色度随辐照剂量的变化 T a b l e 2 c h a n g e s o f t h e c h r o ma t i c i t y o f t h e h y d r a u l i c o i 1 c a u s e d b y～ - r a y i r r a d i a t i o n I ． 宣0 l 咖昌一 目j 口p l 润滑与密封 第 3 9卷 可见 ，随着辐照剂量率的增加，液压油 A 、B的 色度增大，颜色加深，透光率变差 ；液压油 c的色 度没有 明显的变化 。这表 明经过辐照后 ，液压油 的透 光性能变差。 3 结论 1 辐照剂量对液压油 的运动黏度 影响 比较小 ， 随着辐照剂量的增加 ，液压油的运动黏度小幅增加。 2 随着辐照剂量的增加液压油的倾点 降低， 即辐照使得液压油的低温流动性变得更好。 3 辐照剂量对液压油的酸值影响较大，随着 辐照剂量的增加液压油的酸值大幅增加。 4 随着辐照剂量的增加，液压油的色度增大， 透光率变差。 参考文献 【 1 】傅依备， 许云书， 黄玮， 等． 核辐射技术及其在材料科学领域 的应用 [ J ] ． 中国工程科学 ， 2 0 0 8 ， 1 0 1 1 2 2 2 ． F u Yi b e i ， Xu Yun s h u， Hu a n g We i ， e t a 1 ． Ap p l i c a t i o n o f r a d i a t i o n t e c h n i q u e s i n t h e fi e l d o f m a t e ri a l s s c i e n c e [ J ] ． E n g i n e e ri n g S c i e n c e ， 2 0 0 8， 1 0 1 1 22 2 ． 【 2 】霍丽霞， 周晖， 桑瑞鹏， 等． 两种黏结润滑干膜耐 射线辐照 研究[ J ] ． 润滑与密封 ， 2 0 1 1 ， 3 6 1 0 7 7 8 0 ． Hu o L i x i a， Zh o u Hui ， S a n g Ru i p e n g， e t a1． S u r v e y o f Ga mma r a - d i a t i o n e ff e c t s o n t w o k i n d s o f b o n d e d d r y fi l m l u b ri c a n t s [ J ] ． L u b ri c a t i o n E n g i n e e ri n g ， 2 0 1 1 ， 3 6 1 0 7 7 8 0 ． 【 3 】张立祥， 黄文浩． 射线辐照 P I 1 F E的摩擦磨损性能研究 [ J ] ． 实验力学， 2 0 0 5 ， 2 0 1 1 5 1 1 5 5 ． Z ha n g L i x i a n g， Hu a n g We n h a o． Th e f ric t i o n a n d we a r b e h a v i o r s o f - i r r a d i a t e d F F F E[ J ] ． J o u r n a l o f E x p e r i m e n t al Me c h a n i c s ， 2 0 0 5 ， 2 0 1 1 5 11 5 5 【 4 】吴高峰， 刘金龙， 孙建华， 等． ． y 射线辐照对超高分子量聚乙 烯性能的影响[ J ] ． 润滑与密封， 2 0 1 0 ， 3 5 1 1 5 3 5 7 ． Wu Ga o f e n g ， L i u J i n l o n g ， S u n J i a n h u a ， e t a 1 ． E ff e c t s o f Ga m ma r a y r a d i a t i o n o n t h e p r o p e r t i e s o f u l t r a - h i g h mo l e c u l a r we i g h t p o l y e t h y l e n e [ J ] ． L u b ri c a t i o n E n g i n e e ri n g ， 2 0 1 0 ， 3 5 1 1 5 3 5 7． 【 5 】田扬捷， 晏乃强． y 射线辐射脱除油品中的硫醇[ J ] ． 化工学 报， 2 0 0 3 ， 5 4 9 1 2 7 9 1 2 8 3 ． T i a n Ya n g j i e， Ya n N a i q i a n g ． Re mo v al o f d o d e c a n e t h i o l i n s i mu l a t e d p e t rol e u m p r o d u c t b y r a d i a t i o n o f G a m m a r a y s [ J ] ． J o u r n al o f C h e m i c a l I n d u s t ry a n d E n g i n e e ri n g ， 2 0 0 3 ， 5 4 9 1 2 7 9 1 2 8 3． 【 6 】张起豪， 熊攀， 丁鲁振． 微波辐射稠油降粘机理的研究进展 [ J ] ． 广东化工， 2 0 1 3 1 5 7 6 7 7 ． Z h a n g Q i h a o ， X i o n g P a n ， D i n g L u z h e n ． R e s e a r c h P r o g r e s s o f th e me c h a n i s m o n v i s c o s i t y r e d u c t i o n o f the h e a v y o i l r a d i a t e d b y t h e m i c r o w a v e [ J ] ． G u a n g d o n g C h e m i c al I n d u s t r y ， 2 0 1 3 1 5 7 6～7 7． 【 7 】王会东， 韩志群， 王仁安， 等． 不同紫外线光照条件下加氢基 础油性质变化研究[ J ] ． 润滑油， 2 0 0 3 ， 1 8 1 4 7 5 0 ． W a n g Hu i d o n g， Ha n Zh i q u n， Wa n g Re n a n， e t a 1 ．Re s e a r c h o n t he Va ria t i o n o f t h e c o mp o s i t i o n a n d t he p h y s i c a l p r o p e rti e s o f the h y d r o -t r e a t e d l u b e b a s e o i l s u n d e r d i ffe r e n t u h r a v i o l e t r a d i a -- t i o n c o n d i t i o n s[ J ] ． L u b ri c a t i n g 0 i l ， 2 0 0 3 ， 1 8 1 4 7 5 O ． 【 8 】汪双清， 沈斌． 稠油粘度与化学组成的关系[ J ] ． 石油学报 石油加工， 2 0 1 0 ， 2 6 5 7 9 5 7 9 9 ． W a n g S h u a n g qi n g，S h e n Bi n．C o r r e l a t i o n f o r t h e v i s c o s i t y o f h e a v y o i l a n d i t s c h e m i c al c o m p o s i t i o n [ J ] ． A c t a P e t r o l e i S i n i ． c a P e t r o l e u m P ro c e s s i n g S e c t i o n ， 2 0 1 2 ， 2 6 5 7 9 5 7 9 9 ． 【 9 】汪双清， 沈斌． 微波作用下稠油粘度变化及其化学因素探讨 [ J ] ． 石油实验地质， 2 0 1 0 ， 3 2 6 6 1 5 6 2 0 ． Wa n g S hu a n g q i n g， S h e u Bi n．Vi s c o s i t y a n d c h e mi c a l c o mpo s i t i o n c h ang e s o f h e a v y o i l s a f t e r m i c r o w a v e p r o c e s s i n g [ J ] ． P e t r o l e u m G e o l o g y ＆E x p e ri m e n t ， 2 0 1 0 ， 3 2 6 6 1 5～ 6 2 0 ． 【 1 0 】汪双清， 沈斌． 微波辐射对稠油化学组成的影响[ J ] ． 特种 油气藏 ， 2 0 1 1 ， 1 8 1 1 0 91 1 2 ． Wa ng S h u a n g q i n g， S h e n Bi n． Th e i mpa c t o f mi c r o wa v e r a d i a t i o n o n c h e m i c a l c o m p o s i t i o n o f h e a v y o i l [ J ] ． S p e c i a l 0 i l a n d G a s R e s e r v o i r s ， 2 0 1 1 ， 1 8 1 1 0 9一I 1 2 ． 【 I 1 】陈玉， 张秀娟， 蒙猛， 等． 影响润滑油倾点的静电降凝理论 [ J ] ． 润滑油， 2 0 1 2 ， 2 7 1 6 1 6 4 ． C h e n Y u， Z h a n g X i u j u a n ， Me n g Me n g ， e t a1． The o ry o f p o u r p o i n t d e p r e s s i o n o f l u b ric a t i n g 0 i l c a us e d b y s t a t i c e l e c t ric i t y [ J ] ． L u b ri c a t i n g O i l ， 2 0 1 2 ， 2 7 1 6 1 6 4 ． 上接 第 1 8页 【 9 】马玉宁． 硅酸错在半金属和无金属摩擦材料 中的作用和摩 擦机理研究 [ D ] ． 北京 北 京化 工大学材料科 学与工程学 院 ， 2 0 0 6． 【 1 O 】 焦龙． 磨料对陶瓷摩擦材料摩擦性能的影响[ D ] ． 北京 北 京化工大学材料科学与工程学院， 2 0 0 8 ． 【 1 1 】凡艳丽， 吕亚非． 制动摩擦材料摩擦性能的模糊综合评价 [ J ] ． 润滑与密封 ， 2 0 0 8 ， 3 3 1 7 3 7 5 ． F a n Ya n l i ， L v Yafe i ． F u z z y c o mp r e h e n s i v e e v alu a t i o n o f f r i c t i o n p e rf o r ma n c e o f b r a k e f ri c t i o n m a t e ri a l s [ J ] ． L u b ri c a t i o n E n g i n e e ri n g ， 2 0 0 8 ， 3 3 1 7 3 7 5 ． 【 1 2 】A l e k s e n d ri c D， B a r t o n D C ， V a s i c B ． P r e d i c t i o n o f b r a k e f r i c 。 t i o n ma t e ria l s r e c o v e r y pe rf o r ma nc e u s i n g a r t i fi c i a l n e u r a l n e t w o r k s[ J ] ． T r i b o l o gy I n t e r n a t i o n al， 2 0 1 0 ， 4 3 1 1 2 0 9 2 2 0 99 ． 【 1 3 】罗广恩， 崔维成． 金属疲劳裂纹扩展速率的贝叶斯正则化 B P神经网络预测[ J ] ． 船舶力学， 2 0 1 2 ， 1 6 4 4 3 3 4 4 1 ． L uo Gu a n g e n，Cu i We i c h e n g ．Pr e d i c t i o n o f f a t i g u e c r a c k g r o wt h r a t e o f me t a l ba s e d o n B a y e s i a n r e gu l a riz e d BP n e ur al n e t w o r k[ J ] ． J o u r n a l o f S h i p M e c h a n i c s ， 2 0 1 2 ， 1 6 4 4 3 3 4 _4 1．