کاربرد روغن در دماهای خیلی بالا

در این پست، قصد بر آن است که با نحوه انتخاب روانکار برای بازه های دمایی خیلی بالا آشنا شویم.

شرح مساله: در صورتیکه دمای کاری تجهیز بیش از 400 درجه سلسیوس باشد، از چه ترکیب شیمیایی پایه ای برای گریس یا روغن می توان استفاده کرد؟

پاسخ: در انتخاب یک لوبریکانت، عوامل متعدد و بشدت متغیری تاثیرگذارند. اما، اگر تنها به آیتم درجه حرارت توجه کنیم، عواملی چون ویسکوزیته، پایداری حرارتی، و مقاومت به اکسیداسیون بیش از بقیه دخیلند. روی کاغذ، وقتی بدنبال یک روانکار فقط با توجه به دمای کاری باشید، روغنی می خواهید که در دما های پایین همچنان پمپ پذیر باشد و در عین حال، در دما های بالا نیز قادر به محافظت از تجهیز باشد و این یعنی اندیکس ویسکوزیته بالایی داشته باشد. چنین روانکاری در گرما خواص خود را حفظ کرده و اصطلاحا دچارCooking  نخواهد شد و بدین ترتیب، در تماس با سطوح بسیار داغ تجزیه نشده، اکسیده نشده، و از خود رسوبات شیمیایی و لجن و وارنیش بجای نخواهد گذاشت. خب! تا اینجای قضیه، روغن های هیدروکربنی قطعا جزء انتخاب ها نخواهند بود! حتی روغن های سینتتیک خانواده پی ای اُ یا PAO= Polyalphaolefin نیز که نسبت به روغن های هیدروکربنیک از خلوص بالاتر و عملکرد بسیار بهتری برخوردارند قادر به تحمل این پرافایل دمایی نیستند. چراکه این روغن ها در بیش از 200 درجه سلسیوس اکسید شده، کارایی ویسکومتریک خود را از دست می دهند. تجزیه شیمیایی این روغن ها در دما های بیش از 200 درجه سلسیوس حداکثر چند ساعت طول می کشد. براساس قوانین مکانیک سیالات و انتقال حرارت، روغنرسانی و روانکاری مناسب و اثربخش، تا 170 درجه سلسیوس ممکن است. پس از این مرز دمایی، روانکاری صحیح مستلزم رعایت شروط زیر است: کاهش زمان اوورهال، کاهش ظرفیت بارگذاری، سرعت دوران کمتر، سطح اصطکاک کمتر، فشار روغن بیشتر، و... . در همین راستا، مرز دمایی تجزیه شیمیایی انواع روانکار براساس روش استاندارد ASTM D2879-2010 قابل تعیین است. توجه به این نکته لازم است که افزایش این مرز دمایی با توسل به ادتیوها ممکن نیست. اما، برعکس این قضیه، یعنی کاهش مرز دمایی، آنهم با افزودن کامپاندهایی با پایداری حرارتی پایینتر، امکانپذیر است. جدول 1 مرز دمایی عملکردی برای انواع روغن های پایه را نشان می دهد. براساس جدول 1، انتخاب برای پرافایل حرارتی بالاتر از 400 درجه سلسیوس بسیار محدود می شود.

جدول 1: مرز دمایی عملکردی برای انواع روغن های پایه یا Base Oil

البته، شایان ذکر است که روانکار هایی که عملکرد خوبی در دمای 400 درجه سلسیوس و حتی بالاتر از آن داشته باشند، وجود دارند. اما، مشکل بزرگ این روانکارها، جامد بودن این مواد در دمای متعارف است. این از روغن های پایه! در مورد گریس ها، وقتی صحبت از محدوده دمایی بالای 400 درجه سلسیوس باشد، مشکل اصلی تیکنر یاThickener  است. چراکه وقتی دمای گریس بالا می رود، گریس به نقطه ای می رسد که ساختار ژلی آن ناپایدار شده و گریس مایع می شود. این نقطه بهDropping Point  معروف است. جدول 2 مرز دمایی این نقطه را برای معروفترین و رایجترین تیکنرهای گریس نشان می دهد.

جدول 2: مرز دمایی عملکردی برای انواع تیکنر های گریس

همانگونه که از جدول 2 مشخص است، گریس های معمول، حتی به مرز 400 درجه سلسیوس نزدیک هم نمی شوند! در این زمینه، استفاده از لوبریکانت های جامد یا کامپوزیتی می تواند محتمل باشد. البته در صورت چنین انتخابی، باید ریسک ناشی از چنین انتخابی را نیز پذیرفت.

بعنوان نتیجه گیری، در پرافایل دمایی 400 درجه سلسیوس، می توان از روانکارهای پردوامی مانند فلزات مایع، اکسیدهای مایع، برخی ترکیبات شیشه ای، و روانکارهای جامدی مانند دی سولفید مولیبدن بهره برد.