4.2. Оценка коррозионных свойств масел
Коррозионные свойстваоценивают по воздействию на металлические пластинки (свинец, медно-свинцовый сплав) нагретого до 1400масла.
Тонкий слой масла на пластинке периодически соприкасается с кислородом воздуха. Коррозионные свойства масел оценивают по изменению массы пластинки после ее 10 -часового испытания в указанных условиях. Метод позволяет приближенно оценить коррозионные свойства масел и защитные свойства антикоррозионных присадок.
Для оценки коррозионных свойств топлив используются методы обнаружения активных сернистых соединений , а также упомянутый выше метод медной пластинки.
5. Эксплуатационные свойства топлив. 5.1. Оценка эксплуатационных свойств топлив
Эти свойства определяют следующие характеристики: прокачиваемость, текучесть, испаряемость, воспламеняемость, энергоемкость, устойчивость горения, склонность к парообразованию, склонность к образованию низкотемпературных отложений.
Важная роль прокачиваемости определяется большим объемом топлива, его расходом, необходимостью многократного перекачивания по топливной системе (свойства рассматриваются на примере реактивных топлив).
Нарушение подачи топлива возможно по следующим причинам:
1)повышение его вязкости в процессе охлаждения ;
2)выделение в топливе твердой фазы;
3) загрязнение фильтров механическими примесями;
4)выделение из топлива паров и растворенных газов.
Присутствие нерастворенной воды, загрязнений - наиболее распространенные причины нарушения подачи топлив.
Текучестьопределяется групповым углеводородным составом, молекулярной массой и характеризуется вязкостью, температурой застывания и таким показателем, как количество топлива, которое способно перетечь через клапан под действием силы тяжести из одной камеры в другую после охлаждения топлива ниже температуры начала кристаллизации. В общем случае с возрастанием вязкости снижается текучесть топлива.
Испаряемость реактивных топлив определяется пределами выкипания фракции, отбираемой при прямой перегонке нефти. Испаряемость топлив может стать причиной нарушения работы насосов вследствие выделения паровой фазы и растворенных в топливе газов.
Воспламеняемостьопределяет необходимые меры и средства пожарной защиты при хранении, транспортиривании и применении топлив. Пожаро- и взрывоопасность топлив характеризуется температурой, при которой возможно образование топливновоздушной смеси, способностью к воспламенению, минимальной энергией зажигания таких смесей от постороннего источника воспламенения , температурой воспламенения смесей, вероятностью воспламенения от разрядов статического электричества, накапливающихся в топливе при его перекачивании и фильтровании .
Новым способом повышения пожаробезопасности реактивного топлива является введение полимерной присадки, которая в обычных условиях находится в виде суспензии и мало ухудшает текучесть топлива.
ЭнергоемкостьПод удельной энергоемкостью понимают объемную удельную теплоту сгорания, равную произведению массовой удельной теплоты сгорания на плотность:
Экспериментально определяемая удельная теплота сгорания (массовая) сильно зависит от химического состава топлива. Она возрастает с увеличением относительного содержания атомов водорода в молекуле углерода :
Qалк>Qнафтенов.>Qаром.у/в
Наиболее выгодно топливо с максимальным значением этого показателя.
Под устойчивостью горенияпонимают стабильность сохранять фронт пламени при отклонении от нормального режима горения топлив в случае обеднения или обогащения смеси. Этот показатель характеризуют предельными значениями состава смеси по коэффициенту избытка воздуха, при котором сохраняется фронт пламени.
Надежную работу авиационных двигателей за счет расширения пределов устойчивого горения можно обеспечить и путем изменения химического состава топлива в сторону увеличения доли алканов.
Нагаробразуется при сгорании топлив в двигателе. Он откладывается локально, неравномерно на стенках камеры сгорания и форсунках. Обладая плохой теплопроводностью, отложения нагара приводят к неравномерному охлаждению и нагреву участков стенки камеры сгорания и приводят к деформации ее.
Склонность топлива к нагарообразованию уменьшается с увеличением относительного содержания водорода в связи с уменьшением содержания ароматических углеводородов, а также с уменьшением плотности и температуры выкипания. Уменьшить этот показатель можно с помощью присадок: гидропероксиды, нитросоединения, галогенводороды, металлорганические соединения.
Склонность к образованию низкотемпературных отложенийреактивных топлив связана с происходящими в них процессами окисления, конденсации и полимеризации гетероатомных соединений. Эти процессы протекают как при высоких , так и при низких температурах. Этот показатель принято оценивать по содержанию фактических смол и йодному числу.
5.2. Совместимость с конструкционными материалами
При использовании топлива большое значение приобретает совместимость его с конструкционными материалами. Воздействие реактивных топлив, например, на металлы и сплавы может привести к снижению надежности работы авиационной техники из-за процессов коррозии. Коррозионному разрушению подвергаются поверхности резервуаров, трубопроводов и перекачивающих средств, детали агрегатов топливных систем, коммуникаций и баки летательных аппаратов. Продукты коррозии загрязняют топливо.
По характеру коррозионных разрушений металлов и сплавов различают более 20 видов коррозионных поражений, в том числе характерные для реактивных топлив сплошную, межкристаллитную и щелевую коррозию.
По механизму протекания различают два типа: химическую и электрохимическую. Химическая коррозия наблюдается при воздействии на металлы различных веществ (жидкостей-неэлектролитов, газов). В последнем случае говорят о газовой коррозии.
Электрохимическая коррозия возникает при соприкосновении металла с электропроводящей жидкостью. Этот тип характеризуется возникновением электрического тока между различными участками поверхности . Скорость, вид протекания, механизм коррозионного процесса определяются составом среды, природой материала, температурными условиями.
Например, в газовой фазе содержащийся в топливе ванадий подвергается газовой коррозии.
К коррозионно-активным веществам относятся сера и ее соединения, кислородные соединения в виде органических и неорганических кислот и щелочей. Нерастворимые в воде органические кислоты могут вступать в реакции с цветными металлами (Pb,Cu) и вызывать их коррозию.
Из сернистых соединений наиболее нежелательна сера, сероводород, меркаптаны, сульфиды, дисульфиды, тиофены, тиофаны. Их коррозионная активность различна. Свободная сера вызывает интенсивную коррозию роторов топливных насосов из бронзы и не влияет на кадмиевые и цинковые покрытия. Коррозионную агрессивность топлива при наличии соединений серы сильно повышает присутствие воды. С целью предотвращения воздействия реактивных топлив на конструкционные материалы принимаются следующие меры:
1)подбор коррозионно- стойких металлов и сплавов;
2) снижение содержания коррозионно-активных компонентов;
3)применение антикоррозионных присадок;
4)соблюдение надлежащих регламентов обслуживания авиационной техники.
Топлива оказывают воздействие на резины и герметики. Это воздействие приводит к нарушению эластичности, уменьшению прочности, к растрескиванию и разрушению.
Большую роль в разрушительном воздействии топлив на резины и герметики играют окислительные процессы.
В процессе эксплуатации большое значение имеет токсичность топлив. Это свойство характеризуется способностью топлива вызывать различные нарушения жизнедеятельности живых организмов. Реактивные топлива и их пары могут проникать в организм человека через дыхательные пути, желудочно-кишечный тракт, слизистые оболочки глаз, кожные покровы.
Степень и характер поражения определяются :
1) уровнем токсичноcти топлив;
2) их концентрацией;
3) временем пребывания в зараженной атмосфере;
4 )путями проникновения через организм;
5) температурой ;
6) состоянием и физической особенностью людей.
Главным фактором, который определяет степень поражения, является предельно допустимая концентрация (ПДК). Для реактивных топлив в рабочей зоне она равна 300 мг/м3, а в воде водоемов-10 мг/м3. Увеличение содержания циклических соединений несколько повышает токсичность топлив.
Токсичность продуктов сгорания углеводородных топлив зависит от организации рабочего процесса.
Мероприятия по технике безопасности при обращении с моторными и реактивными топливами обязательно излагаются в нормативно- технической документации.