О нефти

Размещено на http://www.allbest.ru/

1.Нефть, химический состав и структура углеводородов

нефть дизельный топливо масло

Нефть -- природная маслянистая горючая жидкость со специфическим запахом, состоящая в основном из сложной смеси углеводородов различной молекулярной массы и некоторых других химических соединений. Относится к каустобиолитам (ископаемое топливо). Подавляющая часть месторождений нефти приурочена к осадочным породам. Цвет нефти варьирует в буро-коричневых тонах (от грязно-жёлтого до тёмно-коричневого, почти чёрного), иногда она бывает чисто чёрного цвета, изредка встречается нефть окрашенная в светлый жёлто-зелёный цвет и даже бесцветная, а также насыщенно-зелёная нефть. Имеет специфический запах, также варьирующий от легкого приятного до тяжелого и очень неприятного

От химического состава и структуры углеводородов нефти зависят технологический процесс ее переработки и эксплуатационное качество получаемых при этом автомобильных топлив и масел. В свою очередь, химический состав и структура углеводородов у нефтей разных месторождений неодинаковы. В химическом отношении нефть представляет собой сложную жидкость, состоящую преимущественно из углеводородов, т.е. соединений углерода с водородом. Суммарное содержание углерода и водорода в нефти около 97... 98 мае. %, в том числе углерода 83... 87 мае. % и водорода 14... 11 мае. %.

Основу нефти составляют жидкие углеводороды, в которых растворены газообразные и твердые углеводороды. Кроме углеводородов в состав нефти входят химические соединения (2... 3 мае. %), содержащие кислород, серу и азот, а также свободная сера.

Многочисленные углеводороды, входящие в состав нефти, различаются молекулярной массой, числом атомов углерода и водорода в молекуле, характером валентных связей между атомами углерода, строением.

Молекула самого простого углеводорода нефти -- метана -- содержит один атом углерода (СН4). Углеводороды циклической и цепной структуры, изомерные и неизомерные, предельные и непредельные проявляют себя в топливах и маслах по-разному. Все углеводороды нефти условно подразделяют на следующие ряды: парафиновые (алканы); нафтеновые (цикланы); ароматические (арены).

Однако значительная часть углеводородов нефти имеет гибридное (смешанное) строение самого разнообразного сочетания. Гибридные углеводороды делят на три ряда: парафиноциклопарафиновые; парафиноароматические; парафиноциклопарафиноароматические.

Углеводороды всех групп с большой молекулярной массой имеют изомеры. У гибридных углеводородов особо большое число изомеров.

Парафиновые углеводороды присутствуют в нефти в больших количествах, преимущественно в низкокипящих фракциях, относятся к предельным и имеют цепную структуру. Входящие в этот ряд метан (СН4), этан (С2Н6), пропан (С3Н8) и бутан (С4Н10) при нормальных условиях, т.е. при давлении 0,1 МПа и температуре 0 °С, находятся в газообразном состоянии. Парафиновые углеводороды с С5Н12 до С16Н34 при нормальных условиях находятся в жидком состоянии, а начиная с -- в твердом.

Изомерные парафиновые углеводороды улучшают качество бензинов (детонационную стойкость), а нормальные углеводороды парафинового ряда улучшают качество дизельных топлив (самовоспламеняемость).

Нафтеновые углеводороды присутствуют в нефтепродуктах в значительных количествах. Их содержится, как правило, больше в тяжелых фракциях нефти. Они имеют циклическую структуру, обладают большей стойкостью против окисления при высоких температурах, чем нормальные парафиновые углеводороды, и имеют также более высокую температуру кипения при сопоставимых молекулярных массах.

Присутствие легких нафтеновых углеводородов желательно в автомобильных топливах для карбюраторных двигателей и зимних сортах дизельного топлива, а нафтеновые углеводороды с более сложной структурой (имеющие длинные боковые цепи) улучшают качество смазочных масел, в частности понижают их температуру застывания.

Ароматические углеводороды также относят к циклическим углеводородам с шестичленным кольцом, но с тремя двойными валентными связями, чередующимися с простыми.

Однако двойные связи в циклическом кольце ароматических углеводородов химически более стойки, чем двойные связи в парафиновых углеводородах. Поэтому они меньше окисляются и осмоляются. В нефти значительно меньше содержится (как правило, не более 25 %) ароматических углеводородов, чем нафтеновых и парафиновых. Ароматические углеводороды более сложны, чем бензол, имеют кроме кольца одну или несколько цепей, благодаря которым образуются изомеры. Их присутствие, допустимое в бензине, в дизельном топливе, напротив, нежелательно. Однако и в бензине содержание ароматических углеводородов ограничивается вследствие того, что они способствуют на-гарообразованию, которое примерно в 3 раза больше, чем в случае парафиновых углеводородов, имеющих такую же температуру кипения.

Рис. Влияние содержания ароматических углеводородов бензинов на нага-рообразование в камере сгорания двигателя: 1 -- бензин без ТЭС; 2 -- бензин с 0,82 г ТЭС/кг; ТЭС -- тетраэтилсвинец (антидетонатор)



В состав продуктов переработки нефти могут входить непредельные углеводороды, образовавшиеся в процессе производства. В их молекулах имеются одна, две или более двойных связей между атомами углерода.

Непредельные парафиновые углеводороды, имеющие одну двойную связь, называют олефинами, а с двумя двойными связями -- диолефинами.

Эти углеводороды (особенно диолефины), являясь непредельными, легко окисляются и осмоляются, так как их двойные или тройные связи непрочны (легко разрушаются под действием температуры), т.е. данные углеводороды склонны к превращению в простые связи с одновременным присоединением атомов кислорода, атомов других элементов и молекул других непредельных углеводородов.

Присутствие олефиновых и диолефиновых углеводородов в автомобильных топливах, и особенно в маслах, нежелательно.

Соединения, содержащие кислород, серу и азот, в автомобильных топливах и маслах ухудшают качество последних. Их присутствие в нефти также нежелательно.

Кислород с углеводородами нефти образует смолисто-асфальтеновые вещества (до 90 % всего кислорода) и органические (нафтеновые) кислоты. Содержание кислорода в нефти 0,1... 1,3 %.

Органические кислоты вызывают коррозию деталей прежде всего из цветных металлов (исключая алюминий). Смолисто-асфальтеновые вещества (нейтральные и кислые смолы, асфальтены, карбены и карбоиды) способствуют образованию отложений на поверхности деталей, стенках каналов и трубопроводов, понижают смазывающую способность, повышают нагарообразование, а также ухудшают другие эксплуатационные качества нефтепродуктов. Они придают нефти и нефтепродуктам темный цвет.

Сера представляет собой главную примесь нефти, ухудшающую качество нефтепродуктов, и прежде всего бензинов и дизельных топлив. Она вызывает коррозию деталей и понижает некоторые другие показатели качества топлив.

Сера, присутствующая в нефти и нефтепродуктах, по коррозионному воздействию на металл подразделяется на активную (непосредственно вызывающую коррозию) и неактивную (непосредственно не вызывающую коррозию). Присутствие активной серы (свободная сера, сероводород и меркаптаны) в нефтепродуктах особо строго ограничивается. Суммарное содержание серы в нефти может быть в пределах 0,1... 5,5 %.

Основная доля серы приходится на состав смолистых веществ. Поэтому 70...90 % всех сернистых соединений содержится в мазуте и гудроне. Наличие некоторых сернистых соединений в нефти и нефтепродуктах придает им специфически неприятный (сероводородный) запах.

Азот содержится в малых количествах (как правило, не более 0,3 96) преимущественно в тяжелых фракциях нефти. На качество нефтепродуктов азот существенного влияния не оказывает, не считая повышенного смолообразования под действием некоторых азотистых соединений при хранении дизельного топлива.

1.1 Автомобильное дизельное топливо,основные эксплуатационные требования,свойства,влияющие на бесперебойное поступление его в цилиндры двигателя

Дизельное топливо - это нефтяная фракция, основу которой составляют углеводороды с температурой кипения 200…350?С.

Это прозрачная и более вязкая, чем бензин, жидкость желтого или светло-коричневого цвета (в зависимости от содержания в ней смол). С плотностью 0,8…0,83 кг/м3.

Для автомобильных дизельных двигателей выпускаются топлива на базе керосиновых, газойлевых и соляровых дистилляторов прямой перегонки нефти. Для снижения содержания серы используют гидроочистку и депарафинизацию.

В силу этого ДТ по своему химическому составу представляет сложную смесь: алканов (от 10 до 40%), циклоалканов (20…60%) и ароматических соединений (14…30%) и их производных. С повышением температуры кипения фракции содержание ароматических углеводородов может увеличиваться до 40-47%. Средняя молекулярная масса ДТ находится в пределах от 110 до 230.

Маркировка дизельных топлив - характеризует сезонность или географическую область применения.

Л. - летнее, рекомендуемое для эксплуатации при температуре воздуха от 0?С и выше.

З. - зимнее, рекомендуемое для эксплуатации при температуре окружающего воздуха минус 20 С и выше (при этом температура застывания ДТ не выше минус 35?С), а также минус 30 С и выше (при этом температура застывания топлива не выше минус 45?С).

А. - арктическое, рекомендуемое для эксплуатации при температуре воздуха минус 50?С и выше.

По содержанию серы дизельные топлива подразделяются на два вида:

1. массовая доля серы не более 0,2%

2. массовая доля серы не более 0,5% (а для марки А. не более 0,4%).

В условное обозначение топлива марки:

- Л. Должны входить массовая доля серы и температура вспышки топлива;

- З. должны входить массовая доля серы и температура застывания топлива;

- А. должны входить только массовая доля серы.

Например, Л. - 0,2 - 40 обозначает топливо летнее с массовой долей серы до 0,2% и температурой вспышки 40?С;

З. - 0,2 - 35 обозначает топливо зимнее, с массовой долей серы до 0,2% и температурой застывания минус 35?С;

А. - 0,4 - обозначает топливо арктическое, с массовой долей серы 0,4%.

Топлива для умеренной климатической зоны имеют более высокую температуру помутнения и застывания, а топлива для холодных климатических зон - более низкую. рекомендуемое для эксплуатации при температуре воздуха от 0 С и выше. алканов (от 10 до 40%)овых дистилляторов прямой перегон, рекомендуемое для

Топливо арктическое имеет температуру застывания минус 55?С.

Для экспортных топлив, содержание серы не должно превышать 0,1%, фактических смол 25 мг на 100 см3, а зольность не более 0,008%.

Непредельных углеводородов в дизельных топливах практически нет.

В некоторые сорта дизельных топлив практически добавляют 20% каталитического газойля с содержанием ароматических углеводородов.

Экологически чистые дизельные топлива производят из гидроочищенных газойлевых фракций прямой гонки и вторичных процессов. Они не имеют антиокислительных присадок и содержат в себе общей серы не более 0,05%. Такие топлива без антиокислительных присадок имеют низкую химическую стабильность и непригодны для длительного хранения.

Для улучшения качества дизельных топлив на нефтеперерабатывающих заводах добавляют присадки: изопропилнитрат и циклогексилнитрат с целью повышения цетанового числа.

В прямогонных фракциях, в зависимости от перерабатываемой нефти, содержание серы колеблется в пределах:

- для сернистых нефтей от 0,8 до 1,0%;

- в гидроочищенном компоненте от 0,08 до 0,1%.

Городские дизельные топлива с улучшенными экологическими показателями имеют присадки:

- летом антидымные (ЭФАП-Б) или импортныую Лубризол 8288;

- зимой депрессорную - сополимер этилена с винилацетаном.

В городских топливах экологические свойства, такие как дымность и токсичность отработавших газов меньше на 30…50% по сравнению с топливами без присадок. Они также отвечают европейским требованиям по содержанию серы.



2. Эксплуатационные требования к качеству дизельного топлива

В дизельных двигателях сложные процессы смесеобразования и сгорания топлива происходят в течении очень малого промежутка времени. Угол поворота коленчатого вала за этот период соответствует только 20?. Поэтому, чем будет быстроходнее двигатель, тем время этого процесса будет меньше.

Если сравнивать бензиновый и дизельный двигатели, то в бензиновом двигателе при равной частоте вращения коленчатого вала на процесс смесеобразования и сгорания рабочей смеси приходится в 10…15 раз больше времени.

Исходя из такого явления, происходящего в цилиндрах дизельного двигателя, к качеству дизельного топлива предъявляются специфические требования, такие как:

· Хорошая прокачиваемость как условие бесперебойной и надежной работы ТНВД;

· Обеспечение тонкого распыла и хорошего смесеобразования;

· «Мягкий» пуск дизельного двигателя;

· Полное сгорание рабочей смеси в цилиндрах и при этом работа двигателя должна быть «мягкая»;

· Предотвращение нагорообразования на клапанах, поршнях и поршневых кольцах;

· Недопущение зависания игл и закоксовывания распылителей фарсунок;

· Отсутствие коррозионного воздействия на детали двигателя, топливоподающую систему, топливопроводы и топливные баки;

· Высокая химическая и физическая стабильность.

Таким образом, надежная и экономичная работа дизельного двигателя обеспечивается при выполнении следующих условий:

· Дизельное топливо для двигателя подобрано правильно;

· Оптимальный угол опережения впрыска установлен верно;

· Во время рабочего хода рабочая смесь сгорает полностью.

Если эти главные условия не будут соблюдаться, то мощность дизельного двигателя будет падать, дымность темного выхлопа увеличиваться, а удельный расход топлива возрастет.



3. Свойства и показатели дизельного топлива, влияющие на работу двигателя

3.1 Свойства и показатели ДТ, влияющие на подачу топлива в цилиндры двигателя

Свойства и показатели ДТ, влияющие на подачу топлива в цилиндры относятся:

· Вязкость топлива;

· Температурные свойства топлива;

· Физическая и химическая стабильность топлива.

Вязкость - это показатель, определяющий прокачиваемость топлива по системе питания. Для ДТ различных марок вязкость бывает от 1,8 до 6,0 мм2/с. сели вязкость будет выше или ниже этих пределов, то работа топливоподающей аппаратуры нарушится, после чего нарушится смесеобразование и сгорание дизельного топлива.

Если вязкость ДТ - низкая, то смесеобразование ухудшается, и становится некачественным из-за неполного использования воздуха.

Если вязкость ДТ - высокая, то смесеобразование также ухудшается из-за медленного испарения крупных капель топлива, которые испаряются медленно и оседают на металле. Процесс горения нарушается. Топливо сгорает не полностью, увеличивается его расход, повышается нагарообразование. КПД - падает.

С ростом температуры индекс вязкости топлива (ИВ) понижается, а при ее уменьшении - возрастает.

Лучшими свойствами обладает топливо со средней вязкостью от 2,5 до 4,0 мм2/с при 20?С. Это топливо сохраняет свои свойства при отрицательной температуре, т.к. текучесть его трубопровода не изменяется.

Однако, чем выше вязкость ДТ будет при 20?С, тем значительнее его изменение будет при понижении температуры. Поэтому, в зависимости от марки топлив применение его будут определять условия. Так для:

· Летних ДТ вязкость должна быть 3,0…6,0 мм2/с;

· Зимних ДТ - 1,8…5,0 мм2/с;

· Арктических ДТ - 1,5…4,0 мм2/с.

Таким образом, вязкость ДТ в значительной степени предопределяет протекание рабочего процесса в цилиндрах двигателя, а следовательно, его эффективность и экономичность.

Низкотемпературные свойства ДТ.

Эти свойства зависят от:

· Группового состава;

· Фрикционного состава.

Парафиновые (алканы) и ароматические (арены) - это наихудшие группы.

Цикланы - это лучшая группа.

Все углеводороды, входящие в состав ДТ, имеют высокую температуру кристаллизации. Особенно это относится к парафиновым углеводородам. В холодную погоду они видны невооруженным глазом в виде кристалликов. Это все сковывает подвижность ДТ и образуется каркас.

Эту потерю подвижности называют застыванием ДТ. Такое топливо становится непригодным к эксплуатации.

Поэтому начало кристаллизации углеводородов характеризуется температурой помутнения, а потеря подвижности ДТ называется температурой застывания.

При температуре помутнения вязкость уменьшается незначительно. Однако, кристаллы, проникая через фильтры, образуют непроницаемую пленку и подача топлива прекращается.

Чаще всего это проявляется при пуске и проверке двигателя.

Но бесперебойная подача обеспечивается при температуре помутнения топлива тогда, когда еще она будет ниже на 5…10?С от окружающего воздуха.

Температура застывания наступает тогда, когда ДТ теряет текучесть.

Установлено, что температура помутнения обычно колеблется от -7 до -13?С, а температура застывания наступает от -12 до -19?С.

Разница между температурой помутнения и застывания составляет от 50 до 15?С в зависимости от химического состава топлива.

Есть показатель, который определяет температуру фильтруемости, которую определяют путем прямой фильтрации топлива при заданной температуре.

Температура предельной фильтруемости для летнего ДТ равна - 5?С, а для зимнего ДТ - 25?С.

Присутствие в топливе гигроскопической влаги не сказывается на температуре фильтруемости, которая повышается на 1…15%, при условии, если в ДТ есть эмульсионная вода в количестве до 0,1% от массы.

Классификация смазочных масел

Смазочные материалы классифицируются на группы в зависимости от следующих признаков: происхождение или исходное сырье для получения; внешнее состояние; назначение.

Различают нефтяные (минеральные) и синтетические смазочные масла, используемые в качестве смазочных материалов. Нефтяные масла представляют собой жидкие смеси высококипящих углеводородов (tкип. 300-600°С). Получают их дистилляцией нефти или удалением нежелательных компонентов из гудронов. На основе нефтяных масел получают пластичные и технологические смазки, смазочно-охлаждающие и гидравлические жидкости, и пр.

По происхождению или исходному сырью различают такие смазочные материалы:

-- минеральные, или нефтяные, являются основной группой выпускаемых смазочных масел (более 90 %). Их получают при соответствующей переработке нефти. По способу получения такие материалы классифицируются на дистиллятные, остаточные, компаундированные или смешанные;

-- растительные и животные, имеющие органическое происхождение. Растительные масла получают путем переработки семян определенных растений. Наиболее широко в технике применяются касторовое масло.

-- животные масла вырабатывают из животных жиров (баранье и говяжье сало, технический рыбий жир, костное и спермацетовые масла и др.).

-- органические, масла по сравнению с нефтяными обладают более высокими смазывающими свойствами и более низкой термической устойчивостью. В связи с этим их чаще используют в смеси с нефтяными;

-- синтетические, получаемые из различного исходного сырья многими методами (каталитическая полимеризация жидких или газообразных углеводородов нефтяного и ненефтяного сырья; синтез кремнийорганических соединений -- полисиликонов; получение фтороуглеродных масел). Синтетические масла обладают всеми необходимыми свойствами, однако, из-за высокой стоимости их производства применяются только в самых ответственных узлах трения.

По внешнему состоянию смазочные материалы делятся на:

-- жидкие смазочные масла, которые в обычных условиях являются жидкостями, обладающими текучестью (нефтяные и растительные масла);

-- пластичные, или консистентные, смазки, которые в обычных условиях находятся в мазеобразном состоянии (технический вазелин, солидолы, консталины, жиры и др.). Они подразделяются на антифрикционные, консервационные, уплотнительные и др.;

-- твердые смазочные материалы, которые не изменяют своего состояния под действием температуры, давления и т. п. (графит, слюда, тальк и др.). Их обычно применяют в смеси с жидкими или пластичными смазочными материалами.

По назначению смазочные материалы делятся на масла:

-- моторные, предназначенные для двигателей внутреннего сгорания (бензиновых, дизельных, авиационных);

-- трансмиссионные, применяемые в трансмиссиях тракторов, автомобилей, комбайнов, самоходных и других машин;

-- индустриальные, предназначенные главным образом для станков;

-- гидравлические для гидравлических систем различных машин.

Первые два типа масел иногда объединяют термином «транспортные масла».

Также выделяют компрессорные, приборные, цилиндровые, электроизоляционные, вакуумные и др. масла.

Настоящее исследование посвящено, в первую очередь, минеральным (нефтяным), а также синтетическим и полусинтетическим маслам. Для избежания в дальнейшем разночтений, нами принята следующая классификация масел.

В первую очередь -- это моторные масла. Особая группа масел, относящаяся к моторным маслам -- авиационные масла, которым уделено отдельное внимание. Помимо авиационных, из моторных масел условно выделяют автомобильные масла и дизельные масла. То есть, совокупность авиационных автомобильных и дизельных масел и есть моторные масла. Из дизельных масел отдельно мы выделили и рассмотрели зимние дизельные масла. Кроме того, из дизельных масел мы выделили масла групп Г, Д, Е.

Следующая группа масел -- трансмиссионные масла. Иногда моторные и трансмиссионные масла объединяют под термином «транспортные масла». Мы не будем следовать этой классификации. Отдельно нами будут также представлены индустриальные, гидравлические и компрессорные масла. Особо нами была рассмотрены базовые группы масел. Все другие масла мы объединили под термином «прочие масла».

В процессе подготовки исследования мы постарались максимально приблизить предмет анализа и представить показатели относительно основных марок масел. С их представления технических характеристик их мы и начнем.

Физико-химические свойства масел

Для каждого из типов масел, в зависимости от назначения, важны отдельные характеристики. Здесь мы представим основные.

Вязкость является одной из важнейших характеристик смазочных масел, определяющих силу сопротивления масляной пленки разрыву. Чем прочнее масляная пленка на поверхности трения, тем лучше уплотнение колец в цилиндрах, в частности для моторных масел, меньше расход масла на угар. В соответствии с нормативнотехнической документацией вязкостно-температурные свойства моторных масел оцениваются индексом вязкости.

Вязкость динамическая -- это сила сопротивления двух слоев смазочного материала площадью 1 см2, отстоящих друг от друга на расстоянии 1 см и перемещающихся один относительно другого со скоростью 1 см/с. Вязкость кинематическая определяется как отношение динамической вязкости к плотности жидкости.

Индекс вязкости -- относительная величина, показывающая степень изменения вязкости в зависимости от температуры. Индекс вязкости рассчитывают по значениям кинематической вязкости при 40 и 100°С или находят по таблицам. Вязкостно-температурные свойства масел оценивают также по кинематической вязкости при низкой температуре (0 и -18°С).

Кинематическая вязкость моторных масел, используемых в смазочных системах автомобильных двигателей, равна 4-14 мм2/с при 100°С. С понижением температуры она быстро увеличивается, достигая при -18°С значения 10000 мм2/с и более. Масла с кинематической вязкостью 4-8 мм2/с используют в зимнее время, с вязкостью 10-14 мм2/с -- летом.

Температура застывания -- это предельная температура, при которой масло теряет подвижность. Масла, имеющие температуру застывания -15°С и выше, относятся к летним. Если же температура застывания -20°С и ниже, то масла относятся к зимним. Температура застывания в какой-то мере характеризует предельную температуру, при которой возможен запуск охлажденного двигателя. Однако, температура запуска двигателя на холоде зависят не столько от температуры застывания масла, сколько от величины его вязкости при данной температуре.

Противоизносные свойства характеризуют способность масла уменьшать интенсивность изнашивания трущихся деталей, снижать затраты энергии на преодоление трения. Эти свойства зависят от вязкости и вязкостно-температурной характеристики, смазывающей способности и чистоты масла. Моюще-диспергирующие свойства подразделяются на моющие и диспергирующие свойства. Моющие свойства характеризуют способность масла обеспечивать необходимую чистоту деталей двигателя и противостоять лакообразованию на горячих поверхностях, а также препятствовать прилипанию углеродистых соединений. Диспергирующие свойства характеризуют способность масла препятствовать слипанию углеродистых частиц, удерживать их в состоянии устойчивой суспензии и разрушать крупные частицы продуктов окисления при их появлении.

Противоокислительные свойства определяют стабильность масла, от которой зависит срок работы масел в двигателях, характеризуют их способность сохранять первоначальные свойства и противостоять внешнему воздействию при нормальных температурах. Стойкость моторных масел к окислению повышается при введении антиокислительных присадок.

Коррозионная активность всех масел зависит, прежде всего, от содержания в них сернистых соединений, органических и неорганических кислот и других продуктов окисления. В лабораторных условиях антикоррозионные свойства моторных масел оценивают по потере массы свинцовых пластин (в расчете на 1 м2 их поверхности) за время испытания при температуре 140°С.

Коррозионный износ деталей определяется также исходным значением щелочности и скоростью ее изменения. Чем больше проработало масло, тем ниже становится показатель щелочности. Поэтому показатель щелочности вводится в число показателей качества масла. Зольность масла позволяет судить о количестве несгораемых примесей в маслах без присадки, а в маслах с присадками -- о количестве введенных зольных присадок. Зольность определяют в лабораторных условиях и выражают процентным отношением образовавшейся золы к массе пробы масла, взятой для анализа. Зольность масел, не содержащих присадок, не превышает 0,02-0,025 % по массе. У масел с присадками зольность не должна быть менее 0,4%, а у высококачественных марок масел не менее 1,15-1,65 % по массе.

Содержание механических примесей и воды. Механических примесей в маслах без присадок не должно быть, а в маслах с присадками их значение не должно превышать 0,015% по массе, причем механические примеси не должны оказывать абразивного действия на трущиеся поверхности. Вода в моторных маслах должна отсутствовать. Даже небольшое количество воды вызывает деструкцию присадок, происходит процесс шламообразования.

Присадки применяются для придания маслам новых свойств или изменения существующих. Присадки подразделяют: на антиокислительные -- повышают антиокислительную устойчивость масел; противокоррозионные -- защищают металлические поверхности от коррозионного воздействия кислото- и серосодержащих продуктов; моюще-диспергирующие -- способствуют снижению отложений продуктов окисления на металлических поверхностях; противоизносные, противозадирные и антифрикционные -- улучшают смазочные свойства масел; депрессорные -- понижают температуру застывания масел; антипенные -- предотвращают вспенивание масел.

В настоящем исследовании будет представлена в том числе информация о производстве основных типов присадок на предприятиях.

Классификация и свойства моторных масел

В основу классификации моторных масел в России по ГОСТ 17479.1-85 положены два характерных признака: кинематическая вязкость и качественный уровень, определяемый как сумма важнейших эксплуатационных свойств. По вязкости масла подразделяются на три класса: летние, зимние, всесезонные. Летние масла нормируются значением кинематической вязкости при +100°С, зимние -- при +100°С и -18°С. Всесезонные масла обозначаются дробью, в числителе указывается класс вязкости зимнего, а в знаменателе -- летнего масла. Система обозначений моторных масел включает несколько знаков: букву М (моторное), цифру, характеризующую класс кинематической вязкости, и букву, обозначающую принадлежность к группе по эксплуатационным свойствам. Дробные цифры в числителе указывают класс вязкости масла при -18°С, а в знаменателе -- класс вязкости при 100°С. Цифры у букв обозначают следующее: индекс «1» присваивают маслам для бензиновых двигателей, «2» -- для дизельных. Универсальные масла, предназначенные для использования как в дизелях, так и в бензиновых двигателях одного уровня форсирования, индекса в обозначении не имеют. Универсальные масла, принадлежащие к разным группам, имеют двойное обозначение, в котором первое характеризует качество масла как дизельного, второе -- как бензинового. В необходимых случаях применяют дополнительные индексы: «рк» -- рабоче-консервационные масла; «цл» -- для циркуляционных и лубрикаторных смазочных систем; «3» -- масло, содержащее загущающую присадку; «20», «30» -- значение щелочного числа.

В Таблице 1 представлены классы кинематическойвязкости моторных масел.



Таблица 1. Классы кинематической вязкости моторных масел

Также, в зависимости от назначения, типа двигателя и эксплуатационных свойств моторные масла подразделяют на группы. В Таблице 2 представлено это распределение.

Таблица 2. Группы моторных масел по назначению и эксплуатационным свойствам

Приведем примеры обозначения моторных масел:

М-8-В, -- буква «М» -- моторное масло, цифра «8» -- класс вязкости, буква с индексом «В» обозначает, что по эксплуатационным свойствам масло относится к группе «В» и предназначено для смазывания среднефорсированных карбюраторных двигателей;

М-10-Г2к -- буква «М» -- моторное масло, цифра «10» -- класс вязкости, буква «Г» с индексом «2» означает, что по эксплуатационным свойствам оно относится к группе Г и предназначено для смазывания высокофорсированных дизельных двигателей; буква «К» свидетельствует о том, что масло предназначено для автомобилей КамАЗ;

М63/10-В -- буква «М» -- моторное масло, 63/10 -- класс вязкости, буква «З» означает, что масло имеет эксплуатационную присадку, улучшающую вязкостно-температурные свойства масла и предназначено для применения в качестве всесезонного или зимнего сорта, буква «В» без индекса означает, что это масло универсальное и предназначено для смазывания карбюраторных и дизельных двигателей.

В Таблице 3 приведем физико-химические свойства некоторых наиболее распространенных масел.

Таблица 3. Параметры и свойства некоторых моторных масел

Приведем примеры обозначения моторных масел:

М-8-В, -- буква «М» -- моторное масло, цифра «8» -- класс вязкости, буква с индексом «В» обозначает, что по эксплуатационным свойствам масло относится к группе «В» и предназначено для смазывания среднефорсированных карбюраторных двигателей;

М-10-Г2к -- буква «М» -- моторное масло, цифра «10» -- класс вязкости, буква «Г» с индексом «2» означает, что по эксплуатационным свойствам оно относится к группе Г и предназначено для смазывания высокофорсированных дизельных двигателей; буква «К» свидетельствует о том, что масло предназначено для автомобилей КамАЗ;

М63/10-В -- буква «М» -- моторное масло, 63/10 -- класс вязкости, буква «З» означает, что масло имеет эксплуатационную присадку, улучшающую вязкостно-температурные свойства масла и предназначено для применения в качестве всесезонного или зимнего сорта, буква «В» без индекса означает, что это масло универсальное и предназначено для смазывания карбюраторных и дизельных двигателей.

Классификация и свойства трансмиссионных масел



Масла, служащие для смазывания коробок передач, раздаточных коробок, дифференциалов, механизмов рулевого управления, представляющих собой зубчатые передачи -- цилиндрические, конические, червячные, гипоидные и другие, называются трансмиссионными.

В первую очередь, масла этого типа должны обладать хорошими противоизносные, противозадирные и противопиттинговыми свойствами, характеризоваться пологой вязкостно-температурной кривой, низкой температурой застывания, обладать хорошей термической и термоокислительной стабильностью, а также высокой стабильностью при хранении, минимально воздействовать на резинотехнические уплотнительные материалы, не допуская их разрушения, иметь хорошие антикоррозионные свойства, не содержать механические примеси и воду.

Противоизносные и противозадирные свойства -- основная характеристика трансмиссионных масел. Масла с такими свойствами обладают высокой смазывающей способностью, при которой на трущихся поверхностях зубьев шестерен создается прочная пленка, предотвращающая сваривание и задирание микронеровностей. Эта способность определяется наличием поверхностно-активных веществ, содержащихся в наибольшем количестве в остаточных нефтепродуктах, из которых получают трансмиссионные масла. Кроме того, для повышения противозадирных свойств в масла вводят специальные присадки, содержащие соединения хлора, фосфора, серы и цинка. Эти вещества при большом давлении и высокой температуре образуют пленки оксидов, предохраняющие металл от схватывания в точках контакта.

В качестве противоизносных присадок в трансмиссионных маслах широко применяются: ЛЗ-23К -- дибутилксантат этилена с 38-41% серы; ОТП -- осерненный тетрамер пропилена с 20% серы; ЭФО -- продукт взаимодействия экстракта фенольной очистки остаточных масел с пятисернистым фосфором. Эти присадки добавляют к маслам в количестве до 5 %. Трансмиссионное масло не должно вспениваться, потому что пузырьки воздуха ухудшают его противоизносные и противозадирные качества. Температура застывания характеризует пригодность трансмиссионного масла для применения в зимних условиях. Для понижения температуры застывания применяются различные присадки-депрессоры, которые добавляют в масло в количестве 0,2 … 0,5 %.

Противокоррозионные свойства трансмиссионных масел обусловливаются отсутствием в них водорастворимых кислот и щелочей.

Согласно ГОСТ 17479.2-85 трансмиссионные масла разбиваются на классы по вязкости и в зависимости от эксплуатационных свойств их подразделяют на пять групп, определяющих области их применения.

В Таблице 4 приведено соответствие классификации по действующему ГОСТ с ранее использовавшимся стандартом.

Таблица 4. Обозначение трансмиссионных масел по ГОСТ 17479.2-85

Классы вязкости трансмиссионных масел представлены в Таблице 5.

Таблица 5. Классы вязкости трансмиссионных масел

В зависимости от эксплуатационных свойств и областей применения, трансмиссионные масла подразделяют на группы (Таблица 6).



Таблица 6. Группы трансмиссионных масел

В качестве примера представим обозначение трансмиссионного масла: ТМ-5-12з(рк) -- ТМ -- трансмиссионное масло, 5 -- 5- ой группы, 12 -- 12-го класса вязкости, з -- загущенное, рк -- рабочее-консервационное.

Индустриальные масла

Представляют собой дистиллятные нефтяные масла малой и средней вязкости (5-50 мм2/с при 50°С). Используют главным образом как смазочные масла в узлах трения станков, кузнечно-прессового оборудования, текстильных машин, вентиляторов, насосов и другого оборудования, а также в качестве гидравлических жидкостей, базовых масел для производства пластичных смазок и т.д. Ранее индустриальные масла вырабатывали под названиями «велосит», «швейное масло», «веретенные масла», «машинные масла» и др. Наряду с традиционными индустриальными маслами вырабатывают масла с комплексом присадок (антиокислительной, противоизносной, антикоррозионной и др.) -- так называемые масла серий ИГП (гидравлические), ИРП (редукторные), ИСП (для направляющих скольжения).

Назначение индустриальных масел -- обеспечить снижение трения и износа деталей металлорежущих станков, прессов, прокатных станов и другого промышленного оборудования. Одновременно, индустриальные масла должны отводить тепло от узлов трения, защищать детали от коррозии, очищать поверхности трения от загрязнения, быть уплотняющим средством, не допускать образования пены при контакте с воздухом, предотвращать образование стойких эмульсий с водой или быть способными эмульгировать, хорошо фильтроваться через фильтрующие элементы, быть нетоксичными, не иметь неприятного запаха и т.д. В условиях применения смазочные масла подвергаются воздействию высоких температур и давлений, контактируют с различными металлами, воздухом, водой и различными агрессивными средами. Поэтому в период эксплуатации они окисляются -- повышается вязкость, кислотное число, коррозионная активность, засоряются продуктами износа -- усиливается абразивный износ, ухудшается фильтрование, появляются продукты деструкции -- понижается вязкость, температура вспышки, появляется вода и др.

Свойства основных типов индустриальных масел представлены в Таблице 7.

Таблица 7. Свойства основных марок индустриальных масел



Так, масла ИГП-18, ИГП-30, ИГП-38 и ИГП-49 служат рабочими жидкостями в гидравлических системах станков, автоматических линий, прессов. Их используют для смазывания высокоскоростных коробок передач, мало- и средненагруженных редукторов и червячных передач, вариаторов, электромагнитных и зубчатых муфт, подшипниковых узлов, направляющих скольжения и качения и в других узлах и механизмах, где требуются масла с улучшенными антиокислительными и противоизносными свойствами.

Масла ИГП-72, ИГП-90, ИГП-114 используют в гидравлических системах тяжелого прессового оборудования и для смазывания шестеренчатых передач, средненагруженных зубчатых и червячных редукторов, в циркуляционных системах смазки различного оборудования.

Масла И-20А, И-40А, И-50А дистиллятные или смесь дистиллятных с остаточными из сернистых и малосернистых нефтей селективной очистки. Их употребляют в качестве рабочих жидкостей в гидравлических системах станочного оборудования, автоматических линий, прессов, для смазывания легко- и средненагруженных зубчатых передач, направляющих качения и скольжения станков, где не требуются специальные масла, и других механизмов. Применение масел в тех или иных механизмах зависит от их вязкости: по мере ее увеличения масла используют в более нагруженных и менее быстроходных механизмах.

Гидравлические масла

По назначению гидравлические масла делят в соответствии с областью применения:

-- для летательных аппаратов, мобильной наземной, речной и морской техники;

-- для гидротормозных и амортизаторных устройств различных машин;

-- для гидроприводов, гидропередач и циркуляционных масляных систем различных агрегатов, машин и механизмов, составляющих оборудование промышленных предприятий. Основная функция рабочих жидкостей для гидравлических систем -- передача механической энергии от ее источника к месту использования с изменением значения или направления приложенной силы.

Большинство массовых сортов гидравлических масел вырабатывают на основе хорошо очищенных базовых масел, получаемых из рядовых нефтяных фракций с использованием современных технологических процессов экстракционной и гидрокаталитической очистки.

Физико-химические и эксплуатационные свойства современных гидравлических масел значительно улучшаются при введении в них функциональных присадок -- антиокислительных, антикоррозионных, противоизносных, антипенных и др. Так, в Таблице 8 представлена информация о наиболее распространенных типах гидравлических масел.

Таблица 8. Свойства гидравлических масел

ВМГ3

Маловязкая низкозастывающая минеральная основа, вырабатываемая посредством гидрокаталического процесса, загущенная полиметакрилатной присадкой. Содержит присадки: противоизносную, антиокислительную, антипенную. Масло предназначено для систем гидропривода и гидроуправления строительных, дорожных, лесозаготовительных, подъемнотранспортных и других машин, работающих на открытом воздухе при температурах в рабочем объеме масла от -40 да +50 С в зависимости от типа гидронасоса. Для северных регионов рекомендуется как всесезонное, а для средней географической зоны -- как зимнее.

Веретенное масло АУ

Получают из малосернистых и сернистых парафинистых нефтей с использованием процессов глубокой селективной очистки фенолом и глубокой депарафинизации. Содержит антиокислительную присадку. Масло обеспечивает работу гидроприводов в диапазоне температур от -(30-35) до +(90-100) С.

Компрессорные масла

Это нефтяные или синтетические (кремнийорганические, алкилбензолы, эфиры пентаэритрита и др.) масла, используемые в поршневых и роторных компрессорах для улучшения герметичности камер сжатия, уменьшения трения и износа, отвода теплоты. Вязкость К. м. 7-30 мм2/с при 100°С, tвсп. 190-275°С. Они отличаются низкой испаряемостью, высокой термической стабильностью (до 250°С) и химической стойкостью по отношению к сжимаемым в компрессорах газам (воздух, О2, СО2, С2Н2 и др.), хорошими противоизносными свойствами. К маслам для компрессоров холодильных установок предъявляются особые требования, обусловленные непрерывным контактом компрессорных масел с хладагентом, а также постоянным изменением температуры и давления среды. Вязкость этих масел 11-35 мм3/с при 50°С, tвсп. 160-225°С. Нефтяные масла получают обычно селективной, реже кислотно-контактной очисткой масляных дистиллятов. Для улучшения их эксплуатационных свойств вводят антиокислительные, антикоррозийные и депрессорные присадки (0,02-1,0% по массе), иногда масла для придания повышенной морозостойкости загущают полимерными присадками (например, 2-3% полиметилметакрилатов, полиизобутиленов).

В зависимости от областей применения и предъявляемых требований выделяют три класса компрессорных масел.

-- для поршневых и ротационных компрессоров;

-- для турбокомпрессорных машин;

-- для холодильных компрессоров.

Основные выделенные нами марки компрессорных масел (в том числе, холодильных компрессорных): ВМ-4, КС-19, ХФ-22-44, К-2-24, КЗ-10Н. Так, в Таблице 9 представлены основные свойства масел указанных марок.

Таблица 9. Свойства основных марок компрессорных масел

Размещено на Allbest.ru

...