Коррозийные свойства топлива

Коррозия — это разрушение поверхности метал­ла, происходящее под действием химических или электро­химических процессов. Коррозионный износ металлов вызывают самые различные соединения: кислоты, щело­чи, вода, многие газы, особенно сернистые, и другие вещества. Коррозия резервуаров, цистерн, топливных ба­ков, трубопроводов, деталей топливоподающей аппара­туры происходит при наличии в топливе коррозионно-агрессивных соединений, таких как водорастворимые (минеральные) кислоты и щелочи, активные сернистые соединения, вода, органические кислоты. Углеводороды топлива коррозии металлов не вызывают.

Наиболее сильное коррозирующее действие оказыва­ют активные сернистые соединения, водорастворимые кислоты и щелочи, а также вода. Содержание этих ве­ществ в бензине и дизельном топливе не допускается. Наличие активных сернистых соединений определяют пу­тем реакции на медную пластинку, а водорастворимых кислот и щелочей, с помощью реакции водной вытяжки, которая должна быть нейтральной.

Коррозийные свойства топлива

Вода в топливе может находиться как в растворен­ном, так и в свободном (механические взвеси, эмульсии) состоянии. В растворенном виде воды очень мало — ты­сячные доли процента, это количество зависит от химического и фракционного состава топлива, а также от влажности окружающего воздуха. Количество воды, на­ходящейся в свободном состоянии, зависит от условий транспортирования и может быть значительным. Стан­дартами присутствие воды не допускается, так как она вызывает сильную коррозию топливоподающей аппара­туры.

Органические кислоты обладают меньшей коррози­онной активностью, чем минеральные. Наиболее энер­гично они взаимодействуют с цветными металлами (сви­нец, цинк, кадмий), на черные (сталь, чугун) действуют очень слабо. С повышением температуры активность ор­ганических кислот увеличивается. В присутствии воды кислоты, особенно низкомолекулярные, более агрессив­ны. В небольшом количестве органические кислоты все­гда есть в топливе. В стандартах кислотность нормиру­ется количеством миллиграммов щелочи, необходимой для нейтрализации органических кислот, содержащихся в 100 мл топлива. Для бензина допу­скается до 3 мг/100 мл, а для дизельного топлива — до 5 мг/100 мл.

На коррозионный износ деталей и систем двигателя (камера сгорания, компрессионные кольца, клапаны, выхлопная система.), кроме перечисленных факторов зна­чительное влияние оказывает общее количество неактив­ных сернистых соединений, содержащихся в топливе. Конечными продуктами сгорания любого топлива всегда является углекислый газ и вода, образующиеся при сгорании углеводородов. При сгорании всех сернис­тых соединений (активных и неактивных) образуются кислотные окислы — сернистый и серный ангидриды. Более агрессивен серный ангидрид, количество его в продуктах сгорания тем больше, чем выше темпе­ратура, давление и концентрация кислорода. Водяные па­ры соприкасаются с холодными поверхностями двига­теля и конденсируются. Окислы серы, растворяясь в во­де, образуют сернистую и серную кислоты, которые обладают еще более сильным коррозионным действием. Таким образом, в двигателях может возникать газовая и жидкостная коррозия.

Чувствительность двигателей разной конструкции к сернистой коррозии зависит от теплонапряженности и удельной (на 1 л объема цилиндра) мощности. Форсиро­ванные быстроходные дизели более подвержены сернис­той коррозии, чем тихоходные. При избытке кислорода и высокой температуре сернистый ангидрид в большем количестве переходит в серный, поэтому при повышении теплонапряженности наблюдается более интенсивная га­зовая коррозия тарелок выхлопных клапанов, верхней части цилиндров, первого компрессионного кольца и вы­хлопной системы. При снижении температуры этот вид износа уменьшается.

При значительном понижении теплового режима воз­никает жидкостная коррозия, особенно сильно она прояв­ляется во время пуска и прогрева двигателя в холодное время года. Чем больше прорыв газов в картер двига­теля и выше содержание серы в топливе, тем сильнее из­нос от жидкостной коррозии. Большое влияние на появ­ление этого вида коррозионного износа оказывает режим работы. В малонагруженных двигателях, когда тем­пература-охлаждающей жидкости низка, возникают бла­гоприятные условия для конденсации паров воды и про­явления жидкостной коррозии, при этом больше разрушаются вкладыши подшипников. Тракторные дизели, обычно работающие с высокой нагрузкой, более подвержены газовой коррозии; автомобильные, особенно при работе в городских условиях (движение на небольших скоростях, частые остановки), — жидкостной.

Таким образом, детали двигателя, соприкасающиеся с продуктами сгорания топлива, в зоне высокой темпера­туры разрушаются от газовой коррозии. В зонах низкой температуры, где наблюдается конденсация воды, прояв­ляется жидкостная коррозия. При эксплуатации двигате­ля на сернистом топливе надежная работа будет обеспечена только в том случае, когда правильно подобран ре­жим его работы, при котором сернистая коррозия про­является незначительно.

Из сказанного понятно, что скорость изнашивания деталей двигателя тесно связана с содержанием серы в топливе. Обобщая результаты многочисленных исследо­ваний, можно отметить, что при увеличении количества серы в топливе с 0,2 до 0,5% износ повышается на 25— 30%.  Если же ее концентрация возрастает до 1,0%, из­нос ускоряется вдвое.

Сера вредна не только с точки зрения повышения темпа коррозионного изнашивания, но также и потому, что при работе двигателя на сернистом топливе образу­ется больше твердого и плотного нагара. Частицы тако­го нагара, попадая в масло, увеличивают абразивное механическое изнашивание деталей. Кроме того, сера ус­коряет старение моторных масел.

При производстве топлива основная масса сернистых соединений перегоняется с углеводородами, выкипающи­ми при высокой температуре (выше 200°С), и, следова­тельно, находится в дистиллятах, из которых получают дизельное топливо. Здесь содержание серы может достигать нескольких процентов. В бензино­вых фракциях количество серы не превышает 0,12— 0,15%. Наиболее радикальный способ борьбы с сернистой коррозией — удаление серы при очистке топлива. По этому пути и идет нефтеперерабатывающая промышлен­ность. Однако обеспечить эксплуатацию быстроходных дизелей только на малосернистом топливе не удается. С вводом в действие все большего числа гидроочисти­тельных установок выработка малосернистого топлива будет возрастать.

Постоянное увеличение выпуска, дизельного топлива, а также переработка высокосернистой нефти приводит к необходимости эксплуатировать дизели на топливе с содержанием серы до 0,5%, а нередко и до 1%. Для уменьшения сернистой коррозии в этих случаях прихо­дится прибегать к изготовлению деталей из легирован­ных нержавеющих сталей или их покрытию коррозионно-устойчивыми материалами (хромированные компресси­онные кольца); Хорошие результаты по снижению коррозионного износа дают присадки, добавляемые к ди­зельному топливу. Эти два способа широко применяются на стационарных установках, например, в судовых дви­гателях. Единственным же реальным способом борьбы с сернистой коррозией в условиях сельского хозяйства является правильный подбор для каждого типа двигате­лей моторного масла, содержащего определенные компо­зиции присадок.

Современные моторные масла выпускают с присад­ками, но их количество и эффективность различны. По­этому в зависимости от форсирования двигателя, вида и качества используемого топлива, главным образом содержания в нем серы, необходимо подбирать определен­ное смазочное масло и определять сроки его замены. В этом случае даже при использовании высокосернистого топлива удается обеспечить существенное сни­жение коррозионного износа и надежную работу двигателя.

Используйте системы кабель-менеджмента BACHMANN, забудьте о паутине проводов под ногами! .
Коммерческое предложение