Коррозионные свойства бензинов

 

Коррозионная активность бензинов определяется наличием в них соединений, содержащих серу и кислород. Такие соединения могут содержаться в нефти и попадают в бензин при перегонке, но кислородсодержащие соединения, в том числе органические кислоты, могут образовываться при окислении органических соединений кислородом воздуха при хранении бензина. Помимо этого, в бензине не исключено присутствие примесей минеральных кислот и щелочей, что при обводнении топлива в процессе транспортировки и хранения делает бензин особенно коррозионноактивным. Все это создает возможность сильной коррозии конструкционных материалов топливных емкостей, трубопроводов, баков, систем питания двигателей. Образование оксидов серы при сгорании топлива вызывает коррозию цилиндра, поршня, выпускных клапанов, а выброс в окружающую атмосферу таких вредных веществ приводит к крайне неблагоприятным экологическим последствиям.

По этим причинам стандартами ограничено содержание серы, кислорода, олефиновых (непредельных) углеводородов. Водорастворимые кислоты и щелочи удаляются на нефтеперерабатывающих заводах в процессе производства бензинов.

В технических требованиях на бензин предусмотрена оценка коррозионной активности бензина по сере пробой на медную пластинку. Считается, что если бензин не вызвал заметной коррозии медной пластинки, погруженной в него на определенное время, то он не вызывает интенсивной коррозии металлов в условиях применения и хранения. Кроме того, в бензины вводятся специальные антикоррозионные добавки (присадки).

 

1.3.1 Стабильность бензинов и образование отложений в двигателях

 

В процессе транспортировки, хранения, эксплуатации бензин может подвергаться воздействию многих внешних факторов: резким перепадам температуры, обводнению путем поглощения влаги воздуха, окислению кислородом при контакте с воздухом, загрязнению продуктами коррозии контактирующих с ним металлов.

Таким образом, чтобы сохранять в течение длительного времени свои эксплуатационные качества, бензины должны обладать стабильностью.

Различают физическую и химическую стабильность. Причем необходимо учитывать, что изменения физической и химической стабильности взаимосвязаны, то есть изменение физических свойств может вызвать изменение химических и наоборот.

Физическая стабильность связана, главным образом, с испарением легких фракций при транспортировке и хранении бензина, что приводит к изменению фракционного состава и ухудшению, прежде всего пусковых свойств. Физическую стабильность характеризует давление насыщенных паров бензина. Даже испарение сравнительно небольшой доли бензина (а быстрее испаряются легкие фракции) резко снижает давление насыщенных паров, и это свидетельствует об изменении эксплуатационных качеств бензина. Величина давления насыщенных паров регламентируется стандартами. Контролируют также фракционный состав. Для снижения испарения бензина принимаются соответствующие меры при транспортировке и хранении, а топливный бак в автомобилях защищен от прямого попадания солнечного света и от нагрева теплом двигателя в целях уменьшения испарения.

Под химической стабильностью понимают способность бензина проявлять устойчивость против химических превращений. Химическая стабильность определяется главным образом содержанием непредельных углеводородов, которые проявляют весьма высокую реакционную способность при взаимодействии с кислородом воздуха. Высокое содержание непредельных углеводородов характерно для бензинов, получаемых в процессе каталитического крекинга. Однако в условиях длительного хранения и соединения других классов (серо-, азот- и кислородсодержащие и металлоорганические) могут вступать в реакции окисления.

Образующиеся в процессе окисления соединения, а также продукты коррозии являются катализаторами реакции окисления, и скорость этого процесса при их накоплении резко возрастает.

Склонность бензинов к окислению косвенно оценивается индукционным периодом, который представляется отрезком времени, в течение которого бензин заметно не окисляется в среде чистого кислорода (давление 0,7 МПа, температура 100°С).

Вещества, образовавшиеся в результате окисления, способны к дальнейшим химическим превращениям (реакции полимеризации и конденсации), в результате которых в бензине накапливаются высокомолекулярные смолистые соединения.

Смолистые соединения интенсивно откладываются на внутренних поверхностях топливной системы двигателя, вызывая нарушение регулировки, ухудшение смесеобразования. При сгорании в двигателе смолистые соединения образуют нагар – твердые, трудноудаляемые с поверхности отложения с высоким содержанием углерода, похожие на кокс. Появление нагара ведет к детонации в двигателе, калильному зажиганию. Следствием таких нарушений в работе двигателя является его быстрый износ, снижение мощности и экономичности. По этой причине введены ограничения на содержание в бензине смолистых соединений.

Нагарообразованию в двигателе способствует также высокое содержание ароматических углеводородов. Эти углеводороды способны при высокой температуре и в условиях плохо организованного процесса сгорания топлива образовывать многоядерные соединения, минуя стадию окисления. Эти соединения также легко отлагаются на внутренних поверхностях двигателя. Из-за повышенного нагарообразования количество ароматических углеводородов ограничено, хотя они обладают высокой детонационной стойкостью.

Химическая стабильность бензинов обеспечивается специальными добавками – присадками и ограничением содержания непредельных углеводородов, кислородсодержащих соединений (оксигенатов), серы, смолистых соединений.

В целом, допустимый срок хранения бензинов изменяется в зависимости от климатических условий. Гарантийный срок хранения бензинов всех марок – 1 год со дня изготовления.