Madeni Yağların Ticari Kullanımı, Katkı Maddeleri, Test Metotları – 3: Sınıflandırma Metodolojileri, Geri Kazanma İşlemi, Katkıların Üretimi

En mükemmel şekilde üretilmiş parçaların yüzeylerinde bile tam bir düzgünlük ve parlaklık sağlanamaz. Yüzeyde asperit adı verilen, çok küçük ve ancak mikroskopla görülebilen girinti ve çıkıntılar vardır. İki kuru yüzey birbirine temas ettiğinde, bu girinti ve çıkıntılar yüzeylerin hareketine karşı direnç gösterir. Bu dirence “sürtünme” denir. Yağlayıcıların esas görevi, yüzeyler arasındaki bu sürtünmeyi azaltmak, birbirleriyle temas halindeki yüzeyler arasında film tabakası oluşturarak iki katı cismi birbirinden ayırmak ve parçaların kolay hareketini sağlamaktır. Yazı dizisinin üçüncü bölümünde, sanayide kullanılan madeni yağlarda kullanılan katkıların üretimleri, atık madeni yağların arıtılması ve motor yağlarının (benzinli ve dizel) API standardına göre sınıflandırılmaları hakkında genel bilgiler anlatılmıştır.

Katkıların Üretimi

Benzin ve Mazot Katığı Üretimi

Temizleme, koruma, bakım ve yakıt ekonomisi sağlayan bu katıklarda, performansı negatif etkilemeyecek çözücüler kullanılır. Genel olarak mazot katığında gazyağı, soğutma yağı veya ‘white spirit’ kullanılmaktadır.

a- Benzin Katığı Formülü

Spindle oil: %40 - 90

Solventler (Heksan), soğuk işlem yağı: %5 - 25

Katkı maddeleri : %1 - 20

b- Mazot Katığı Formülü

Light neutral : %40 - 80

Spindle oil : %40 - 80

Solventler (White Spirit, soğuk işlem yağı): %5 - 40

Katkı maddeleri: %1 - 20

Gres Yağı Üretimi

Madeni yağ üreten tesislerde aynı zamanda gres yağları, müstahzar yağlayıcılar, antifrizler, vb. diğer mamuller de üretildiği takdirde, makine ve tesisatın ayrı ayrı gösterilmesi gerekir. Isıtma tertibatı bulunan reaktörlerde imal edilebilen gres yağları, ürün yapısı ve üretim tekniği açısından farklı bir proses olduğundan kendine has makine ve tesisatının olması (ayrı bir bölüm) gerektirir. Gres yağı imalatında gres yağı reaktörü ile birlikte ham madde ve dolum kazanları ve değirmenli dolum ünitesi olması da gereklidir. Kullanılan ham maddeler aşağıda gösterilmiştir:

Heavy neutral
Light ekstract, spindle ekstract, heavy ekstract
Bright stock
Stearik asit
Metal hidroksitleri
Diğer katıklar (don yağı, kireç, vb.)

Atık Madeni Yağların Arıtılması (Geri Kazanma İşlemi)

Atık madeni yağların, sintine yağlarının ve benzeri atıkların arıtılmasında, yukarıda belirtilen makine ve tesisatın yanı sıra filtre sistemlerinin tesiste bulunması gereklidir. Atık yağların geri kazanılması işleminin ilk aşaması, atık yağın temin edildiği yere göre ihtiva ettiği yağlı atığın, nevine bağlı olarak ayrı stoklama ve/veya dinlendirme tanklarında belirli süre bekletildikten sonra dekante edilmesi sonucu içindeki su ve tortunun ayrılmasıdır. Sonraki aşamalar; ısıtmalı kazanlarda kaynatılarak içinde kalan suyundan arındırma, ağartma toprağı ile muamele etme ve filtre preslerden süzme aşamalarıdır. Sonuçta elde edilen bu tür madeni yağlar, gerekli katkıların ilavesiyle takviye olunarak özellikle dişli ve sanayi yağları ile gres yağı imalinde kullanılır.

Kapasite Hesabı

Atık yağ teminine, nakline ve yukarıda sözü geçen ve münhasıran bu işe tahsis edilmiş dinlendirme tankı, vakum sistemli destilasyon tankı, ejanjör sistemi ve dinlendirme tanklarında toplanan suyun dekantasyonunda kullanılacak havuzlar, kaynatma kazanı, filtre pres ve depolama tankı gibi, bu üretim için gerekli cihazlara dayanılarak yapılır.

Atık yağın tedarik imkânları, tedarik edilecek müesseseler ile yapılan anlaşmalar, yalnızca bu işte kullanılacak tesisat ve ayrıca Tehlikeli Atıkların Kontrolü Yönetmeliği’ne göre taşıma ve stoklama izninin bulunup bulunmadığı hususları, kapasite tespiti esnasında göz önüne alınır ve rapora işlenir.

Kapasite hesaplaması, aşağıdaki formüle göre yapılır

K=V(M3) x 0,8 x d (g/cm3) x 300 gün/(şarj süresi) x R x 1000 = kg/yıl atık yağ

Bu formülde:

K = Kapasite

V = Kaynatma kazanı hacmi

%80 = Kaynatma kazanı faydalı hacmi

d = Atık yağ ve benzeri maddeler yoğunluğu (0.80 - 0.90 gr/ cm³)

R = Randıman faktörü (% 50 - 70) anlamına gelmektedir.

İhtiyaç maddeleri ve imalat sırasında oluşan kayıplar, Kapasite eksper heyeti tarafından firma kayıtlarından (ham madde ve ürünle ilgili analiz raporlarından) tespit edilerek mamul miktarı hesaplanır.

Motor Yağlarının Sınıflandırılması

Otomotiv yağlarının sınıflandırılması, çeşitli kuruluşlar tarafından yapılmış ve yağlara uygulanan test numaralarının önünde, bu kuruluşların isimlerinin baş harfleri kullanılmıştır. Bu sınıflar, yağın performansını belirler.

Bu kısaltmaların açılımları şu şekildedir:

SAE: Amerikan Otomotiv Mühendisleri Birliği

API: Amerikan Petrol Enstitüsü

ILSAC: Uluslararası Yağ Standartları ve Onay Komitesi

ACEA: Avrupa Otomobil İmalatçıları Birliği

MIL: ABD Ordusu Yağ Spesifikasyonları

JASO: Japon Otomobil Standartları Organizasyonu

API Kalite Sınıflandırması

Motor yağlarının kalite sınıflamasında en geçerli ölçütlerden biri API’dır. Örneğin API SH/CF. “S” harfi, bujiyle ateşlemeli araçlarda (spark ignition), “C” harfi, basınçla ateşlemeli araçlarda (compressed ignition) kullanılacağını gösterir. Bu iki harf sabit olmak üzere, arkalarından gelen harfler ise performans derecelerini -SA, SB… SH, SJ gibi- belirtir. S ve C harflerinden sonra gelen harfler, alfabetik sıraya göre ilerledikçe motor yağının kalitesi artar.

Benzinli Motor Yağları API Servis Sınıflandırılması

API motor yağı kalite sınıflandırılması, Amerikan Petroleum Institute (API), Amerikan Society for Testing Materials (ASTM) Society of Automotive Engineers (SAE)’nin 1960’lı yıllarda bir araya gelip çalışmalarının neticesi ortaya çıkmıştır.

SA: Katıksız madeni yağ.

SB: Oksidasyonu ve yatak korozyonunu önleyen katık içeren motor yağı.

SC: 1964 yılı garanti testlerinden geçen; aşınma, oksidasyon, pas ve korozyon önleyen, depozit kontrolü sağlayan benzinli motor yağı.

SD: 1968 yılı garanti testlerinden geçen, SC seviyesine göre daha üstün aşınma, oksidasyon, pas ve korozyon önleyen, depozit kontrolü sağlayan benzinli motor yağı.

SE: API SC ve SD’ye göre yağ oksidasyonuna, yüksek sıcaklık motor depozitlerine, pas ve korozyona karşı daha dayanıklı benzinli motor yağı.

SF: Araç üreticilerinin bakıma ilişkin önerileri doğrultusunda, 1980 yılı başında yayınlanan ve benzinli araçlar için geliştirilen bir servistir. Bu kategoride üretilen motor yağlarında, API Servis Sınıflaması SE’de istenilen asgari şartlardan oksidasyon stabilitesi artırılmış ve aşınma önleyici performans geliştirilmiştir.

Bu yağlar ayrıca, motor depozitlerine, pas ve korozyona karşı da koruyucu özelliktedir. Bu kategorideki yağlar; SE, SD veya SC seviyelerindeki yağların yerine de kullanılabilirler.

SG: Araç üreticilerinin bakıma ilişkin önerileri doğrultusunda, 1999 yılında yayınlanan ve benzinli araçlar için geliştirilen bir servistir. Bu seviyede üretilen motor yağları, daha önceki kategorilerde yer alan yağlara göre, motor depozitlerine, yağ oksidasyonu ve aşınmaya karşı performansları arttırılmıştır. Ayrıca, bu yağlar, pas ile korozyona karşı da koruyucu olup, SF, SF/CC, SE veya SE/CC seviyelerindeki yâğların yerine de kullanılabilirler.

SH: 1994 yılı garanti testlerinden geçen, SG performansına ek olarak testleri ve üretimi

Kimyasal Madde Üreticileri (Chemical Manufactures Associations, CMA) Protokolü’ne uygun yapılan benzinli motor yağı.

SJ: 1997 Benzinli Motor Servis Kategorisi. API servis kategorisi SJ’yi karşılayan yağların, yüksek sıcaklıkta depozit oluşumu, aşınma, köpük ve alevlenme özellikleri geliştirilmiştir. Bu yağlar, CMA (Chemical Manufacturers Association) ürün onay kodlarına göre test edilmektedir

API SH, daha önceki API ve servis kategorilerini tavsiye eden motorlarda da kullanılabilirler.

SL: 1 Temmuz 2001 itibariyle yayınlanmıştır. 1 Nisan 2002 tarihinden itibaren üretilen motorlarda önerilecektir.

Bu tarihten önce üretilmiş araçlarda da kullanılabilir. Yüksek sıcaklıklarda daha iyi depozit kontrolü ve düşük yağ tüketimi sağlayan yağlardır. En son ILSAC Şartnamesi’ni karşılayabilir ve/veya Energy Conserving Sınıflaması’na girebilir.

SM: Kasım 2004 tarihinde çıkarılmış benzinli motor yağı kategorisi, SL’e göre daha üstün performans ve antioksidan özelliği taşır.

Dizel Motor Yağları API Servis Sınıflandırılması

CA: 1940 yılında yayınlanan, korozyon ve depozit oluşumunu önleyen, MIL-L-2104A testlerinden geçen, düşük kükürtlü yakıtla çalışan hafif ve orta güçlü dizel motor yağı.

CB: Hafif ve orta şartlarda çalışan bu servisteki dizel motorlar CA seviyesindeki yağlara göre daha düşük kalitede yakıt kullandıkları için aşınma ve depozite karşı daha duyarlıdırlar. Yüksek kükürtlü yakıtların kullanıldığı doğal havalandırmalı dizel motorlar için üretilen bu yağlar, yatak korozyonuna, conta depozitlerine karşı gerekli korumayı sağlarlar. Bu servisteki yağlar 1949′da hizmete sunulmuştur.

CC: Orta ve ağır şartlar altında çalışan doğal havalandırmalı, turboşarjlı ve süperşarjlı dizel motorlar ile ağır şartlarda çalışan bazı benzinli motorların yer aldığı bir servistir. Bu kategorideki yağlar 1961′de piyasaya sunulmuş olup; yüksek sıcaklık depozitleri ve yatak korozyonlarına karşı başarılı koruma sağlarlar, benzinli motorlarda ise düşük sıcaklık depozitlerine karşı dayanıklıdırlar.

CD: Aşınma ve depozit kontrolünün yüksek olduğu, yüksek kükürtlü yakıtlar da dâhil olmak üzere geniş bir yelpazede yakıt kullanabilen doğal havalandırmalı, turboşarjlı veya süperşarjlı dizel motorlar için geliştirilmiş bir servistir.

Dizel motorlardaki yüksek sıcaklıklardaki depozitlere ve yatak korozyonuna karşı koruyucudur.

CD-II: API CD seviyesindeki tüm performans şartlarını karşılayan, ek olarak iki zamanlı motorlarında daha fazla aşınma önleme ve tortu kontrolü sağlayan, Detroit Diesel testlerinden geçen dizel motor yağı.

CE: 1983 yılında yayınlanan, CD performansına ek olarak, kam ve segman aşınmalarını, oksidasyon, depozit kontrolü ve yağ tüketimi testlerini içeren Mack ve Cummins testlerinden geçen, düşük ve yüksek hız, ağır yük şartlarında çalışan turbo ve süperşarjlı dizel motor yağı.

CF: 1994 yılında yayınlanan, CD’ye göre daha yüksek piston depozit kontrolu ve yatak korozyonu önleme özelliği sağlayan, yüksek kükürtlü yakıtla çalışan, indirekt enjeksiyonlu, turbo ve süperşajlı, doğal emişli dizel motor yağı.

CF-2: CF performans taleplerini karşılayan; ek olarak iki zamanlı motorlarda silindir ve segman aşınmasına, depozit oluşumuna karşı daha etkili koruma sağlayan dizel motor yağı.

CF-4: CE yerine dört zamanlı motorlarda daha ağır şartlar için 1991 yılından itibaren uygulanmaya konan ve Caterpillar ve Detroit Dizel gibi uluslararası motor imalatçıları tarafından kabul edilen yağ.

CG-4: 1994 Ağır Hizmet Dizel Motor Servis Kategorisi. API Servis Kategorisi CG-4, yüksek hızda, aşınma, korozyon, köpürme, oksidasyon stabilitesi ve kurum birikimi oluşmasını önler. Bu yağlar özellikle 1994 egzost emisyonları standartlarını karşılayan motorlarda etkilidirler ve API CD, CE ve CF-4 servis kategorilerini tavsiye eden motorlarda da kullanılabilirler.

CH-4: 1998’de yayınlanan, EPA (Environmental Protection Agency) 1998 egzos emisyon standartlarını karşılayan, 4 zamanlı ağırlıkça % 0,5′e kadar kükürt içeren dizel yakıtları kullanan motorlar için özel olarak formüle edilmiş dizel motor yağı. Bu yağlar özellikle aşınma kontrolü, yüksek sıcaklık stabilitesi ve kurum dağıtma özelliklerini sağlayarak motor dayanıklılığını arttırırlar. Ayrıca, korozyona, kalınlaşmaya, köpürme ve kesilmenin neden olduğu viskozite kaybına karşı optimum koruma sağlar. API CD, CE ve CF-4 ve CG-4 standartlarını da karşılar.

CI-4: Çok Ağır Hizmet Dizel Motor Yağı şartnamesi olan CI-4, 2002 yılında açıklanan 2004 egzost emisyon standartlarını karşılayan, dört zamanlı yüksek devirlerde kullanılan, kükürt içeriği ağırlıkça % 0.5′e varan dizel yakıtlı tüm uygulamalar için hazırlanan dizel motor yağlarını tanımlamaktadır. Korozif kurum kontrolü, piston depozit oluşumu, kurum birikmesi, oksidasyon, yağ sarfiyatı gibi özelliklerde kontrol özelliği daha fazladır.

CI-4+: Ağustos 2004 tarihinde yayınlanan ağır hizmet dizel motor yağıdır. CI-4 göre daha yüksek kesilme mukavemeti (shear stability) özelliği sağlar ve Mack T11 testinden geçer 4zamanlı dizel motorlarında, düşük kükürt oranına sahip yakıtların da kullanıldığı tüm ağır hizmet şartlarını karşılar.

Yazı serimizin üçüncü bölümü, bir sonraki ay, Makina Bülten Kasım sayısıyla devam edecektir. Esenlikler dileriz

Kaynaklar

Bloch, H. P. and A. Shamim (1998). Oil Mist Lubrication: Practical Applications, Fairmont Press.
Engineers, N. B. C. (2018). Modern Technology of Petroleum, Greases, Lubricants & Petro Chemicals (Lubricating Oils, Cutting Oil, Additives, Refining, Bitumen, Waxes with Process and Formulations) 3rd Revised Edition, NIIR PROJECT CONSULTANCY SERVICES.
Nadkarni, R. A. (2005). Elemental Analysis of Fuels and Lubricants: Recent Advances and Future Prospects, ASTM International.
Pillon, L. Z. (2016). Surface Activity of Petroleum Derived Lubricants, CRC Press.
Rudnick, L. R. (2005). Synthetics, Mineral Oils, and Bio-Based Lubricants: Chemistry and Technology, CRC Press.
Sequeira, A. (1994). Lubricant Base Oil and Wax Processing, Taylor & Francis.
Speight, J. and D. I. Exall (2014). Refining Used Lubricating Oils, CRC Press.

Yazar: Cemil Koyunoğlu – Öğretim Üyesi
Yalova Üniversitesi Mühendislik Fakültesi
Enerji Sistemleri Mühendisliği