Температура застывания. Как и вязкость, температура застывания характеризует условия слива и перекачки топлива, зависит от качества перерабатываемой нефти и способа получения топлива. На температуру застывания влияют условия и продолжительность хранения топлива, диаметр сосуда, в котором определяется эта температура, скорость охлаждения топлива и пр. Учитывая нестабильность температуры застывания, стандарты на остаточные топлива гарантируют, что по истечении трех месяцев хранения, температура застывания топлив не будет превышать установленную стандартом величину.
Полагают, что повышение температуры застывания топлива при хранении (регрессия) обусловлено взаимодействием парафиновых углеводородов и асфальтено-смолистых веществ с образованием кристаллической структуры.
Эта способность остаточных топлив затрудняет их применение и не позволяет гарантировать соответствующее качество после хранения и транспортировки.
Для снижения температуры застывания применяют депрессорные присадки - сополимеры этилена с винилацетатом. Они препятствуют образованию прочных кристаллических структур парафиновых углеводородов. Но, чем больше парафиновых углеводородов в топливе и чем выше температура их плавления, тем менее эффективно действие депрессорных присадок.
Температура вспышки определяет требования к пожарной безопасности остаточных топлив. Для топлив, используемых в судовых энергетических установках, нормируется температура вспышки в закрытом тигле (>75-80 0С), для котельных топлив - в открытом тигле (90-100 0С). Разница между температурами вспышки в открытом и закрытом тиглях составляет приблизительно 30 0С.
Температура вспышки, °С: Мазут марки 40 Мазут марки 100
в открытом тигле 92 120
в закрытом тигле 61 93
Содержание воды, механических примесей и зольность. Эти компоненты являются нежелательными составляющими котельных топлив, так как присутствие их ухудшает экономические показатели работы котельного агрегата, увеличивает коррозию хвостовых поверхностей его нагрева.
Вода образует в топливе стойкие эмульсии, изменяя и снижая смазывающую способность топлива, а также ухудшает процесс сгорания. Однако если вода равномерно распределена в топливе в виде мелкодисперсных вкраплений, она оказывает положительное влияние на эксплуатационные свойства остаточных топлив. Испарение мелкодисперсных частиц воды происходит мгновенно в виде «микровзрыва», при этом процесс горения протекает плавно, с достаточной полнотой, что приводит к снижению удельного расхода топлива и дымности отходящих газов.
Механические примеси, как и вода, засоряют форсунки, фильтры, нарушая процесс распыления.
Зола характеризует наличие в топливе солей металлов. При сжигании топлива они отлагаются на нагретых поверхностях топливной аппаратуры, ухудшая теплопередачу, повышая температуру отходящих газов, снижая кпд двигателей и котлов.
Зольность топлив зависит от солесодержания нефти и качества ее обессоливания при переработке. Улучшение обессоливания нефтей на нефтеперерабатывающих предприятиях в последние годы позволило получать нефти с содержанием солей не более 3…5 мг/л и вырабатывать котельные топлива с улучшенными показателями зольности.
С углублением переработки нефти изменяется компонентный состав мазута, вследствие более полного отбора дизельных фракций на установках вторичной переработки нефти. В результате этого, в топочном мазуте увеличивается содержание асфальто-смолистых веществ. Это приводит к снижению эффективности горения топлива и увеличению выбросов сажи в окружающую среду, а также ухудшению стабильности топлива при хранении и образованию осадков. Для таких топлив рекомендуется применение полифункциональной присадки (ВНИИНП-200). Механизм ее действия основан на разрушении структуры асфальто-смолистых веществ, благодаря чему улучшается гомогенность и физическая стабильность мазутов, повышается качество их распыления.
Флотские мазуты марок Ф-5 и Ф-12, предназначенные для сжигания в судовых энергетических установках и средне- и малооборотных дизелях , обладают улучшенными характеристиками по сравнению с топочными мазутами марок «40» и «100»: меньшей вязкостью, содержанием механических примесей, воды и зольностью, более низкой температурой застывания.
Флотский мазут Ф-5 получают смешением продуктов прямой перегонки нефти: 60…70 % прямогонного мазута и 30-40 % дизельного топлива с добавлением депрессорной присадки. Допускается использование также в его составе до 22 % керосиногазойлевых фракций вторичных процессов (каталитического и термического крекинга).
Флотский мазут Ф-12 вырабатывают в небольших количествах на установке прямой перегонки нефти. Основными отличиями мазута Ф-12 от Ф-5 являются более жесткие требования по содержанию серы (Ф-12 - менее 0,8 %, Ф-5 - менее 2 %) и менее жесткие требования по величине вязкости при 50 0С (Ф-12 - менее 12 0ВУ, Ф-5 - менее 5 0ВУ).
Кроме флотских и топочных мазутов отечественная промышленность выпускает согласно ТУ 38.001361-87 технологическое экспортное топливо четырех марок: Э-2, Э-3, Э-4, Э-5. Это топливо получают только из продуктов прямой перегонки нефти. Технологическое экспортное топливо превосходит все остальные виды остаточных топлив по величине низшей теплоты сгорания (40402 кДж/кг), однако характеризуется повышенной температурой застывания (+15 оС) и более высоким содержанием серы.
III. Товарные нефтепродукты - масла
3.1 Трансмиссионные масла - масла для механических коробок передач
Трансмиссионные масла предназначены для коробок передач и силовых трансмиссий, передающих большие крутящие моменты в автомобилях, тракторах, экскаваторах, танках и других стационарных машинах и механизмах. Эти масла подразделяются на пять групп в зависимости от областей применения и от условий эксплуатации. Кроме того, для масел установлено 34 класса по вязкости и поэтому их обозначают, например, следующим образом: ТМ-1-18 или ТМ-5-34, что означает трансмиссионное масло 1-й группы, класса вязкости 18 или 5-й группы класса вязкости 34.
Вязкие масла класса 18 - одни из массовых в ассортименте трансмиссионных смазок. Область их применения - все грузовые и легковые автомобили, тракторы и дорожно-строительные машины, а также некоторые тяжелые редукторы промышленного оборудования.
Масло ТЭп-15, полученное на базе ароматизированных остатков и дистиллятных масел, применяют как всесезонное для тракторов и других сельхозмашин в районах с умеренным климатом и работают они в диапазоне рабочих температур от минус 20 до +100 °С.
Масло ТСп-15К предназначено для коробки передач и главной передачи (двухступенчатый редуктор с цилиндрическими и спирально-коническими зубчатыми парами) экскаваторной техники.
Масло ТАД-17и применяется для коробок передач и карданных передач автомашин "Жигули".
Рабочая температура масла в агрегатах трансмиссии транспортных машин и промышленных редукторах меняется в широких пределах: от температуры окружающего воздуха в момент начала работы до 120... 130 °С и даже 150°С.
Минимальная температура масла в агрегатах трансмиссии автомобилей в холодной зоне может достигать -- 60 °С, в умеренной зоне до --40 °С, а в жаркой до --10 °С.
Скорость скольжения (для различного типа передач от 1,5 до 25 м/с) и удельные нагрузки на поверхности зубьев шестерен (от 0,5 до
2 ГПа в полюсе зацепления, а в гипоидных передачах до 4 ГПа) во многом определяют тип применяемого масла в шестеренчатой передаче.
По уровню напряженности работы зубчатых передач трансмиссионные масла можно разделить на следующие виды:
· универсальные, обеспечивающие работу всех типов зубчатых передач и других трущихся деталей агрегатов трансмиссии;
· общего назначения, применяющиеся в цилиндрических, конических и червячных передачах автомобилей;
· масла для гипоидных передач грузовых и легковых автомобилей.
Для обеспечения надежной работы современной техники трансмиссионные и редукторные масла должны отвечать следующим основным требованиям:
· обладать достаточным уровнем противоизносных и противозадирных свойств;
· иметь хорошие вязкостно-температурные свойства;
· не оказывать коррозионного воздействия на детали трансмиссии;
· иметь хорошую термоокислительную стабильность;
· обладать хорошими защитными свойствами;
· быть нетоксичными и иметь хорошую совместимость с материалами сальниковых уплотнений.
3.2 Основные эксплуатационные свойства трансмиссионных масел
Смазывающие свойства трансмиссионных масел зависят от их компонентного состава и количества используемых антифрикционных, противоизносных и противозадирных присадок. Состав масла зависит от метода его получения, т. е. от того с чем смешивается маловязкое масло: с остаточными маслами или с экстрактом (смолкой), получаемым после селективной очистки масел.
Смазочные свойства трансмиссионных масел должны обеспечивать долговечную и надежную работу агрегатов трансмиссии при больших нагрузках и скоростях перемещения трущихся поверхностей, снижая интенсивность их износа и предотвращая заедание (посредством образования на них тонких пленок, изолирующих детали и предотвращающих сваривание и заедание зубьев шестерен).
Для улучшения смазочных свойств масел в качестве присадок используются органические вещества (сера, фосфор, азотосодержащие соединения) и металлоорганические соединения (свинец, цинк, алюминий и др.), которые образуют защитные пленки на поверхности металлов.
Вязкостно-температурные свойства трансмиссионных масел оказывают большое влияние на КПД агрегатов трансмиссии, обеспечивают непрерывность поступления масла в зону зацепления зубьев шестерен и к телам качения подшипников и способность трогания с места автомобиля при низких температурах окружающего воздуха.
Соответствие отечественных и иностранных групп трансмиссионных масел по эксплуатационным свойствам и назначению :
Группа ТМ-1 включает в себя нигролы -- масла для промышленного оборудования, выпускаемые по ТУ 38.101.529--75. Эти масла применяют также в агрегатах трансмиссий некоторых тракторов, сельскохозяйственных и дорожно-строительных машин, планетарных передачах подъемных кранов и экскаваторов. Нигролы представляют собой неочищенные остатки прямой перегонки нефти и характеризуются большим содержанием смол, асфальтенов, механических примесей.
К группе ТМ-2 относится масло ТСп-10-ЭФО (ТУ 38.101701-77), являющееся смесью деасфальтизата и низкозастывающего дистиллятного масла, к которой добавлены противоизносная и депрессорная присадки. В эту же группу входят масло ТЭп-15 и масло для коробок передач и рулевого управления ТС (ТУ 38.1011332--90).
В группу ТМ-3 входит масло ТСп-10 (ТУ 38.401809--90), а также масла ТАП-15В и ТСп-15К, выпускаемые по ГОСТ 23652--79.
К группе ТМ-4 относится масло ТСп-15 (ГОСТ 23652--79), и масла ТС3-9гип (ТУ 38.1011238-89) и ТСгип (ТУ 38.1011332-90) для гипоидных передач.
В группу ТМ-5 входят масла ТМ5-12(рк) (ТУ 38.101844-80) и ТАД-17 (ГОСТ 23652-79).
Для гидромеханических коробок передач применяются масла марок А и Р (ТУ 38.1011282-89) и масло МГТ (ТУ 38.1011103-87).
Масло марки А применяется всесезонно в гидротрансформаторах и гидромеханических передачах автомобилей и автобусов. Оно производится на основе глубокоочищенного масла с введением противоизносной, антиокислительной, депрессорной и антипенной присадок.
Масло марки Р применяется в гидроусилителях рулевого управления автомобилей. Его основой служит масло веретенное АУ, в которое введен тот же комплекс присадок, что и в масло марки А.
Масло марки МГТ (ТУ 38.1011103--87) представляет собой высокоочищенную основу, в которую введен комплекс высокоэффективных функциональных присадок, обеспечивающих высокий индекс вязкости и хорошие низкотемпературные свойства.
Применяется оно в гидромеханических коробках передач автомобильной и гусеничной техники.
IV. Товарные нефтепродукты - пластичные смазки и нефтепродукты специального назначения
4.1 Пластификаторы и мягчители
Пластификаторы служат добавками к каучукам и другим полимерным материалам, вводимым при производстве шин и РТИ для улучшения свойств резин и пластмасс (обрабатываемости, дисперсности сажи, низкотемпературных свойств и др.).
Добавка 0,3-0,8 частей пластификатора на 1 часть каучука понижает его температуру стеклования (Тс) и температуру текучести (Тт).
Действие пластификаторов зависит от их химического состава, в частности:
* парафиновые и парафинонафтеновые углеводороды в наибольшей степени улучшают морозостойкость резин, но замедляют вулканизацию и выпотевают из резины;
* АрУ хорошо совмещаются с каучуками, повышают их клейкость и прочность, но снижают эластичность.
Лучшие пластификаторы - АрУ с длинными боковыми линейными алкильными цепями, способствующими понижению Тс.