Вплив властивостей палива на корозію та утворення відкладень у двигуні

Роль мінеральних (водорозчинних) кислот і лугів. Мінеральні кислоти та інші водорозчинні сполуки кислого характеру дуже сильно впливають як на чорні, так і на кольорові метали, а луги – лише на кольорові метали. їх наявність у паливі – недопустима. Наявність кислот установлюється за допомогою водяного розчину метилоранжу, а лугів – спиртового розчину фінолфталеїну. Водяна витяжка має бути нейтральною, інакше паливо слід забракувати.

Роль органічних (нафтенових) кислот. Органічні кислоти за корозійною активністю незмірно слабкіші від мінеральних. Тому наявність їх у паливі в обмеженій кількості допускається.

Наявність у паливі кислот та інших продуктів із кислою реакцією характеризується показником, який називається кислотністю.

Кислотність оцінюється кількістю гідроксиду калію (КОН) у міліграмах, необхідною для нейтралізації вільних кислот, що містяться в 1 г нафтопродукту.

Присутність мінеральних кислот і лугів у свіжому бензині не допускається, тобто паливо має бути нейтральним, Однак із часом його кислотність збільшується.

Роль сірчистих та сірчаних сполук. Наявність активних сірчистих сполук у паливі виявляють випробуванням на мідну пластинку, яку після ретельного очищення витримують протягом З год при температурі +50 °С. Нафтопродукт вважається таким, що не витримав випробування на мідну пластинку, якщо вона вкрилася чорним, темно-коричневим або сіростальним нальотом або плямами.

Обмежена кількість неактивних сірчистих сполук у паливі допускається.

Максимальна кількість сірки в автомобільних бензинах – не більш як 0,1%, оскільки з її підвищенням зношування деталей двигуна різко зростає (рис. 1.17).

Наявність у паливі сірчаних сполук (особливо дисульфідів та меркаптанів) погіршує його стабільність і сприяє смолоутворенню.

Стабільність палив. Під стабільністю палива розуміють його здатність зберігати властивості в допустимих межах для конкретних експлуатаційних умов.

Стабільність палив залежить насамперед від їхніх фізико-хіміч-них властивостей (густини, в'язкості, температури кипіння, вуглеводневого складу), наявності різних домішок та ін.

В умовах експлуатації фракційний і хімічний склад палива погіршується внаслідок взаємодії із киснем повітря, нестабільності температури, наявності забруднення, вологості та механічних домішок.

Умовно розрізняють фізичну і хімічну стабільність палива, враховуючи, що ці властивості пов'язані між собою, тобто при зміні деяких його фізичних властивостей в ньому можуть статися зміни хімічного складу та навпаки.

Фізичну стабільність палива визначають як його здатність зберігати фракційний склад й однорідність.

Її оцінюють і періодично контролюють, визначаючи густину, фракційний склад, тиск насичених парів та ін. Встановлено, що прямі сонячні промені, а також взаємодія бензину з киснем повітря негативно впливають на фізичну стабільність палива.

Під хімічною стабільністю палива розуміють його здатність зберігати без змін свій хімічний склад (уміст кисню, смол). Вона залежить від складу і будови вуглеводнів та здатності їх окислюватись. Продукти окиснення є каталізаторами. Тому цей процес – самоприскорюваль-ний. Окиснення палива з підвищенням температури, збільшенням кількості антидетонаторів, води і механічних домішок посилюється.

Отже, хімічна стабільність бензинів оцінюється кислотністю, наявністю фактичних смол (рис. 1.18 та 1.19) в умовах застосування бензинів та індукційним періодом.

Про наявність смол у паливі можна судити візуально за його кольором. Чим більше у паливі смол, тим інтенсивніше його забарвлення (колір бензину набуває темно-коричневих тонів). Наявність смол у паливі є великою небезпекою для двигуна. Під час роботи вони відкладаються у карбюраторі, а також трубопроводах, порушуючи подачу палива, що призводить до нагароутворення і зупину двигуна. Нагар утворюється на поверхнях клапанів, обумовлюючи їх пригоряння. Із збільшенням кількості смол у бензині знижується, як правило, його октанове число та зростає кислотність бензину, яка спричинює сильну ерозію металу.

 

Найглибші зміни властивостей бензинів відбуваються через випаровування їх у процесі зберігання і транспортування, оскільки при випаровуванні бензину вивітрюються передусім легкі фракції, внаслідок чого знижується тиск насичених парів. Так, при випаровуванні лише 3...4 % бензину тиск насичених парів може знизитись у 2...2,5 раза. При цьому різко знижуються пускові властивості бензинів та зменшується (хоча й незначно) октанове число.

Крім того, слід пам'ятати, що смолоутворення в нагрітому бензині і на світлі відбувається швидше, ніж у холодному та в темряві. Тому бензини треба зберігати в герметичній тарі по можливості при низькій температурі (краще в підземних сховищах).

Наявність води в бензині, міді, а також свинцю сприяє смолоутворенню. Особливо швидко смоли утворюються в баках машин при тривалому зберіганні.

Каталітичний вплив на смолоутворення мають метали (мідь, свинець та ін.), особливо влітку під дією підвищених температур.

Усередині автомобільних баків, як відомо, є мідні сітки і фільтри, припаяні оловом. На них можуть відкладатися оксиди свинцю з етилованих бензинів. З каталітичним впливом металів борються двома способами: значно збільшують кількість антиоксидів або додають невелику кількість спеціальних сполук, що нейтралізують вплив металів (діактиваторів). При цьому витрати антиоксидів зменшуються, а їх вплив посилюється. Діактиватори вводять у паливо разом з антиокси-дами. Вони досить ефективно захищають ТЕС від оксидного розпаду. Вміст фактичних смол у бензинах, нормований стандартами, визначають випаровуванням певної кількості палива за допомогою гарячого повітря при підвищенні температури бензинів до 150 °С за залишком після їх випаровування.

Здатність бензину зберігати свій склад незмінним оцінюють за індукційним періодом. Цей показник у хвилинах визначають за часом, протягом якого випробуваний бензин у середовищі чистого кисню під тиском 0,7 МПа при температурі 100±1°С практично не окисню-ється (зберігаючи-свої властивості) залежно від марки бензину протягом 600...900 хв.

У ДСТУ 3437–96 сформульовано поняття збережуваності нафтопродукту. Збережуваність – це здатність нафтопродукту зберігати в часі встановлені значення параметрів, що визначають його експлуатаційні властивості.

Для підвищення хімічної стабільності бензинових дистилятів найперспективнішим є їх гідроочищення.

Найбільш ефективний та економічно вигідний спосіб підвищення хімічної стабільності бензинових фракцій – введення спеціальних багатофункціональних присадок, здатних гальмувати окисні процеси.

 

Стабілізувати ТЕС можна також за допомогою присадок (рис. 1.20), але якщо у бензині почався процес оксидного розкладання ТЕС, то застосовувати їх не дозволяється.

Забруднення бензинів. Згідно зі стандартами бензини не повинні містити механічних домішок, оскільки вони, потрапляючи до камери згоряння двигунів, обумовлюють підвищене зношування поршневих кілець і стінок циліндрів (рис. 1.21). Тому поліпшення чистоти бензинів – важливий чинник підвищення безпеки та довговічності двигунів. Наявність води у бензинах також не допускається, хоча наявність кількох сотих відсотків води в них цілком допустима і навіть корисна.