CN104877750A

CN104877750A - 一种核电设备加工用水基切削液及其稀释液

Info

Publication number: CN104877750A
Application number: CN201410070133.6A
Authority: CN
Inventors: 吴晓川
Original assignee: SHANGHAI PETROFER SPECIAL LUBRICANT CO Ltd
Current assignee: SHANGHAI PETROFER SPECIAL LUBRICANT CO Ltd
Priority date: 2014-02-27
Filing date: 2014-02-27
Publication date: 2015-09-02
Anticipated expiration: 2034-02-27
Also published as: CN104877750B

Abstract

本发明公开了一种核电设备加工用水基切削液及其稀释液。水基切削液包括防锈添加剂3-10%；有机胺2-10%；脂肪酸酰胺3-10%；长链脂肪酸3-10%；脂肪醇聚氧乙烯醚2-5%；石油磺酸钠5-8%；脂肪醇和/或脂肪醚1-5%；植物油基极压添加剂10-15%；基础油15-20%；杀菌剂1-2%；消泡剂0.5-1.0%；水30-45%；防锈添加剂为硼酸类防锈添加剂和二元羧酸。该核电设备加工用水基切削液的润滑性能、冷却性能、防锈性能好、清洗性能好；不含氯、二胺、亚硝酸盐及其它的硝基化合物，对环境无污染、对人体无危害且无刺激性气味；对设备和加工件无腐蚀，在加工过程中清洗性能优异；能有效延长刀具寿命。

Description

一种核电设备加工用水基切削液及其稀释液

技术领域

本发明涉及金属加工液领域，尤其涉及一种核电设备加工用水基切削液及其稀释液。

背景技术

随着全球能源逐渐缺乏，为了响应节能、环保、减排，世界各国在大力加速发展清洁能源，传统的火电等高耗能、高污染的发电手段正逐渐淡出市场，其中核电是国际今后电源结构调整的主攻方向，投资规模将大大超过常规电厂。

反应堆是核电站的关键设计，链式裂变反应就在其中进行。反应堆种类很多，核电站中使用最多的是压水堆。不同堆型，其结构和用途虽有所不同，但在实现核裂变反应和可控制的过程是相同的，都需要燃料元件、堆内构件、控制棒、反射层、冷却剂和慢化剂（快堆除外）以及包容它们的压力容器和压力管道等，因而需要各种各样的材料来制作相关部件，以实现核能向热能、热能向电能的安全、高效率的转化。

按照相关设备部件服役工况或使用功能不同，核电设备可分为核一级、核二级、核三级和非核级，有核级要求的设备，一般即称其所用材料为核电关键材料。核电常用的关键材料大体可分为碳钢、不锈钢和特殊合金。

核电关键材料都有非常高的化学稳定性、力学性能要求，都属于难切削材料，而且对表面的光洁度、孔槽等的密封性、零部件的尺寸精确度要求极高，加工难度较大，其切削特点具体如下：1）切削变形大、切削力大，并且切削热很高，加工硬化性大，使普通刀具磨损快，寿命短；2）材料粘附性强，切削过程中产生粘附性切屑，容易形成积屑瘤，不易获得较高的表面光洁度；3）切屑韧性大，不易折断，造成短屑困难；4）加工后零件表面有回弹现象，不易保证零件的尺寸和形位公差要求。

鉴于以上核电设备的加工特点，要求切削液能有效降低切削热，这需要切削液具备三个方面的性能，1）具有很好的冷却性能，能及时带走产生的切削热；2）具有优异的润滑性能，有效降低加工时的切削力，以减少切削加工时产生的切削热，并避免产生积屑瘤；3）同时清洗性能也要好，能及时冲走切屑，避免切屑在工件表面逗留，影响加工表面的光洁度。

目前市场上几乎没有专门用于加工核电设备的切削液，其他普通的水基切削液要么以冷却性为主但润滑性较差，乳化油或纯油性切削油以润滑性为主，冷却性能、清洗性能不够。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述核电关键材料切削难度大而现有技术中没有适用于这类材料的切削液的缺陷，提供一种核电设备加工用水基切削液及其稀释液。本发明制得的水基切削液能够满足核电设备金属材料对切削液的冷却性、润滑性和清洗性的要求，保证核电设备零部件的加工精度，有效减少加工时间，显著提高刀具寿命。

本发明通过对切削液各种原料及其用量进行了深入而广泛的研究，最终通过上述各因素的整体协同作用，得到了本发明的水基切削液。

本发明提供了一种核电设备加工用水基切削液，其原料包括下述以重量百分比计的组分：防锈添加剂3-10%；有机胺2-10%；脂肪酸酰胺3-10%；长链脂肪酸3-10%；非离子表面活性剂2-5%；阴离子表面活性剂5-8%；耦合剂1-5%；极压添加剂10-15%；基础油15-20%；杀菌剂1-2%；消泡剂0.5-1.0%；和水30-45%；所述原料的重量百分比之和为100%；所述的防锈添加剂为硼酸类防锈添加剂和二元羧酸；所述的非离子表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚；所述的阴离子表面活性剂为石油磺酸钠；所述的耦合剂为脂肪醇和/或脂肪醚；所述的极压添加剂为植物油基极压添加剂。

本发明中，所述的硼酸类防锈添加剂可选用本领域中作为防锈添加剂使用的硼酸类防锈添加剂，较佳地为硼酸酰胺、硼酸和硼酸酯中的一种或多种。所述的硼酸酯较佳地为三乙醇胺硼酸酯。所述的二元羧酸可选用本领域中作为防锈添加剂使用的二元羧酸，较佳地为癸二酸和/或月桂二酸。所述的防锈添加剂的用量较佳地为3-8wt%。所述的硼酸类防锈添加剂与所述的二元羧酸的重量比较佳地为2:1-1:1。

本发明中，所述的有机胺较佳地为有机醇胺，更佳地为一乙醇胺和/或异丙醇胺。

本发明中，所述的脂肪酸酰胺为本领域常规使用的脂肪酸酰胺，所述的脂肪酸酰胺较佳地为油酸酰胺和/或妥儿油酸酰胺。

本发明中，所述的长链脂肪酸为本领域常规的长链脂肪酸。本发明所述的长链脂肪酸根据本领域常规定义是指碳原子数为12以上的脂肪酸。本发明所述的长链脂肪酸较佳地为油酸、蓖麻油酸、妥儿油酸和二聚酸中的一种或多种。本发明中所述的二聚酸是指十八碳二烯聚合的产物。

本发明中，所述的脂肪醇聚氧乙烯醚的结构通式较佳地为其中R为C9～C13的饱和碳链，n=5～9。所述的脂肪醇聚氧乙烯醚的用量较佳地为2-3wt%。

本发明中，所述的脂肪醇的结构通式较佳地为R¹OH，其中R¹为C11～C18的饱和碳链。所述的脂肪醇较佳地为异构碳醇，所述的异构碳醇较佳地为异构十二碳醇。本发明中，所述的异构碳醇是指支链型脂肪醇。所述的脂肪醚较佳地为二乙二醇单丁醚和/或乙二醇单丁醚。

本发明中，所述的植物油基极压添加剂不含硫、磷、氯、金属和复合酯，无腐蚀性，较佳地为植物油基含氮极压添加剂，更佳地为Dover公司生产的Doverlube NCEP。所述的植物油基极压添加剂的用量较佳地为10-12wt%。

本发明中，所述的基础油较佳地为石蜡基矿物油和/或环烷基矿物油，其中，所述的基础油的40℃的运动粘度更佳地为5～30mm²/s，例如基础油60N、基础油T22或15#机械油等。

本发明中，所述的杀菌剂为本领域常规的杀菌剂，较佳地为1,3,5-三（2-羟乙基）-六氢-三嗪和/或1,2-苯并异噻唑-3-酮；较佳的，所述的杀菌剂的添加量为1.5%。

本发明中，所述的消泡剂为本领域常规的消泡剂，较佳地为聚醚改性有机硅消泡剂或乳化硅油类消泡剂，更佳地为聚醚改性有机硅消泡剂。所述的聚醚改性有机硅消泡剂可采用本领域各种常规的聚醚改性有机硅消泡剂，例如BD3037。所述的乳化硅油类消泡剂可采用本领域各种常规的乳化硅油类消泡剂，例如乳化硅油MS575。

本发明的核电设备加工用水基切削液的制备方法为采用本领域常规方法，将各组分加热溶解后搅拌均匀，即可。

本发明还提供了所述的水基切削液的稀释液，其稀释倍数为10-30倍。所述的稀释倍数指稀释前溶液浓度除以稀释后的溶液浓度所得的商。

在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。

本发明所用试剂和原料均市售可得。

本发明的积极进步效果在于：本发明制得的一种核电设备加工用水基切削液冷却性极好，同时润滑性能、清洗性能也优异。使用新型的极压添加剂，对不锈钢、以及其他难加工的镍、钛合金等不会产生应力腐蚀。本发明制得的水基切削液不含氯、二胺、亚硝酸盐及其它的硝基化合物，对环境无污染；无刺激性气味，工作液对皮肤无毒害、无刺激，环保安全；本发明制得的水基切削液各项指标达到或超过GB/T6144-2010的有关指标，操作现场无火灾隐患，安全系数高；用于加工核电设备零部件时能保证工件的加工精度，有效减少加工时间，显著延长刀具寿命。

具体实施方式

下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，按照常规方法和条件，或按照商品说明书选择。

下述实施例中的各原料皆为市售可得，其中Doverlube NCEP购自Dover公司。

实施例1

原料：

将各原料加热溶解后搅拌均匀，即得核电设备加工用水基切削液。

实施例2

原料：

实施例3：

原料：

对比例1：

原料：

将各原料加热溶解后搅拌均匀，即得水基切削液。

对比例2：

原料：

将各原料加热溶解后搅拌均匀，即得水基切削液。

效果实施例1

表1为本发明的实施例和对比例的外观、存储安定性和可以处理的水的硬度范围的比较。

表1

表2为本发明的实施例的水基切削液稀释后，得到5%（质量百分比）的稀释液的pH值、清洗性、防锈性、润滑性，安定性的数据。

表2

本发明的实施例制备的切削液原液具有较大温度范围内稳定性良好、可长期保存的性能；而且，在上述原液稀释20倍后，检测数据显示，其稀释液的pH值稳定保持在9.2～9.5之间，防锈性能、润滑性、清洗性和安定性等均极佳。

Claims

1.核电设备加工用水基切削液，其特征在于：其原料包括下述以重量百分比计的组分：防锈添加剂3-10%；有机胺2-10%；脂肪酸酰胺3-10%；长链脂肪酸3-10%；非离子表面活性剂2-5%；阴离子表面活性剂5-8%；耦合剂1-5%；极压添加剂10-15%；基础油15-20%；杀菌剂1-2%；消泡剂0.5-1.0%；和水30-45%；所述原料的重量百分比之和为100%；所述的防锈添加剂为硼酸类防锈添加剂和二元羧酸；所述的非离子表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚；所述的阴离子表面活性剂为石油磺酸钠；所述的耦合剂为脂肪醇和/或脂肪醚；所述的极压添加剂为植物油基极压添加剂。

2.如权利要求1所述的核电设备加工用水基切削液，其特征在于：所述的硼酸类防锈添加剂为硼酸酰胺、硼酸和硼酸酯中的一种或多种；所述的硼酸酯较佳地为三乙醇胺硼酸酯；所述的二元羧酸为癸二酸和/或月桂二酸。

3.如权利要求1所述的核电设备加工用水基切削液，其特征在于：所述的有机胺为有机醇胺，较佳地为一乙醇胺和/或异丙醇胺。

4.如权利要求1所述的核电设备加工用水基切削液，其特征在于：所述的脂肪酸酰胺为油酸酰胺和/或妥儿油酸酰胺。

5.如权利要求1所述的核电设备加工用水基切削液，其特征在于：所述的长链脂肪酸为油酸、蓖麻油酸、妥儿油酸和二聚酸中的一种或多种。

6.如权利要求1～5中任一项所述的核电设备加工用水基切削液，其特征在于：所述的脂肪醇聚氧乙烯醚的结构通式为其中R为C9～C13的饱和碳链，n=5～9。

7.如权利要求1所述的核电设备加工用水基切削液，其特征在于：所述的脂肪醇的结构通式为R¹OH，其中R¹为C11～C18的饱和碳链；所述的脂肪醇较佳地为异构碳醇，所述的异构碳醇较佳地为异构十二碳醇；所述的脂肪醚为二乙二醇单丁醚和/或乙二醇单丁醚。

8.如权利要求1所述的核电设备加工用水基切削液，其特征在于：所述的植物油基极压添加剂为植物油基含氮极压添加剂。

9.如权利要求1所述的核电设备加工用水基切削液，其特征在于：所述的基础油为石蜡基矿物油和/或环烷基矿物油，所述的基础油的40℃的运动粘度为5～30mm²/s；和/或，所述的杀菌剂为1,3,5-三（2-羟乙基）-六氢-三嗪和/或1,2-苯并异噻唑-3-酮；和/或，所述的消泡剂为聚醚改性有机硅消泡剂或乳化硅油类消泡剂。

10.如权利要求1～9中任一项所述的核电设备加工用水基切削液的稀释液，其特征在于：所述的稀释液的稀释倍数为10-30倍。