Настоящий раздел содержит краткую характеристику лабора­торных методов, разработанных в ЦНИИ морского флота (г. Санкт-Петербург) и позволяющих проводить сравнительную оценку опыт­ных и эталонных образцов судовых топлив. В нашем случае после­дними служили топочные мазуты марки 40 и 100, мазут экспортный М-2,0 и мазут импортный ИФО-180. [4]

2.1 Склонность к образованию отложений

Этот весьма важный эксплуатационный показатель принято оце­нивать по содержанию смолистых веществ, асфальтено-смолистых веществ, зольностью, термостабильностью и нагарообразованием.

Методика определения трех первых факторов известна и стан­дартизована, поэтому остановимся подробнее на характеристике последних свойств, которые обусловливают склонность к отложению топлив в процессе хранения и эксплуатации.

Термоокислительная стабильность разрабатываемых топлив определялась на приборе ДК-НАМИ по методике С.Г.Ткачевой [4]; после выдержки навески топлива при 100°С в течение 30 ч по извес­тным гостированным методикам (см. раздел 1.2.1) определяются со­держание нерастворимого в н-гептане осадка, асфальтенов, механи­ческих примесей и кислотное число. Далее рассчитывается измене­ние перечисленных выше показателей относительно контрольной пробы и проводится сопоставление с аналогичными показателями эталонных образцов.

Исследование нагароотложения опытных образцов топлив прово­дилось на специальном стенде по методике М.В.Селиверстова [4], состоявшей в измерении массы нагарных отложений на трубках лабо­раторной установки при сжигании навески топлив в течение 10 мин.

Параллельно исследование нагарообразующих свойств разраба­тываемых топлив и их компонентов проводились методом диффе­ренциального термического анализа на дериватографе ОД-102 системы Паулик-Эрдей (фирма MOM) в воздушной среде при линейной скорости нагрева 10 град/мин, в интервале температур от 20 до 1000°С.

Обработка результатов испытаний показала удовлетворительное, с учетом погрешности измерений, совпадение данных приме­нявшихся методов.

Совместимость топлив

Данный показатель характеризует устойчивость топлива к коа­гуляции и расслоению при смешении с другими марками топлив в процессе хранения и эксплуатации.

Необходимые данные для определения критерия совместимости по дисперсному состоянию различных смесей топлив были получе­ны по методике В.М.Пашуковой на оптико-электронной уста­новке «MICROVIДЕОМАТ», подробно описанной в разделе 2.3. [4]

Коррозионная активность топлив

Надежная работа двигательной установки во многом определя­ется совместимостью топлива и конструкционных материалов, ко­торую принято оценивать в случае остаточных топлив коррозион­ной активностью, определяемой, в свою очередь, содержанием сер­нистых соединений, водорастворимых кислот и щелочей, а также коррозионно-активных металлов.

Содержание серы в разрабатываемых топливах определялось по ГОСТ 1437-75, водорастворимых кислот и щелочей - ГОСТ 6307-75, металлов - ГОСТ 10364-63. [4]

Уточнение данных по ванадию и никелю проводилось методом атомно-абсорбционного анализа на спектрометре фирмы Перкин-Эльмер, модели 503.

Защитные свойства топлив

Антикоррозионные свойства оцениваются эффектом воздействия обычной и морской воды на металлы в присутствии топлива. Конт­роль этих свойств весьма важен, поскольку специфика хранения и эксплуатации разрабатываемых топлив, их высокая вязкость и низ­кие деэмульгирующие свойства создают благоприятные условия для электрохимической коррозии.

Суть квалификационных методов оценки защитных свойств со­стоит в оценке изменения массы металлических тел, подвергающихся воздействию пресной или морской воды.

В нашем случае использовалась методика С.Г.Ткачевой, где в качестве металлических образцов были выбраны шарики для под­шипников в силу подобия их материала и точности обработки по­верхности с конструкционными элементами топливной аппаратуры. Шарики последовательно выдерживались в течение часа в исследу­емом топливе и 15 суток в морской воде, продукты коррозии затем удалялись 10%-ным раствором лимонной кислоты . [4]

Стабильность топлив

Для компаундированных систем, какими являются разрабаты­ваемые нами топлива, данное качество принято оценивать време­нем расслаивания и выпадения второй фазы, которые определяют­ся по выпадению осадка из топлива при центрифугировании.

Исследуемый образец при температуре 20°С помещался в поле центробежных сил (фактор разделения 2700) в бинарном раствори­теле изооктан-толуол, кратность разбавления продукта - 4. В каче­стве критерия стабильности использовался фактор устойчивости, определяемый отношением концентраций асфальтенов в слоях, от­стоящих на определенном расстоянии друг от друга в направлении градиента центробежного поля.

Прокачиваемость топлив

Определяющим этот показатель являются вязкостно-темпера­турные свойства, содержание воды, механических примесей и ПАВ. Реологические свойства топлив изучались на ротационном вис­козиметре «REOTEST - 2» с коаксиальными цилиндрами в интерва­ле температур (-20...100°С) и скоростей (1,5...1400 с¹), отвечающем условиям эксплуатации. [4]

Исследования проводились после предварительной термообра­ботки и четырехчасовой выдержки образца топлива в приборе мето­дом последовательного разрушения структур. Полные реологичес­кие кривые, полученные при этом, дали возможность оценить зна­чение эффективной вязкости и, что немаловажно, начальную нью­тоновскую вязкость практически неразрушенной структуры, кото­рая обусловливает прокачиваемость топлив в начальный период ра­боты двигателя, при его запуске.

В силу того, что топлива являются вязкопластичными системами и начальная вязкость экспериментально трудноизмерима, нами использовался для ее определения способ экстраполяции эффектив­ной вязкости в область малых сдвиговых скоростей в двойных лога­рифмических координатах.

Низкотемпературные свойства

Характеризует условия слива и перекачки топлива. Она зависит от двух основных факторов: качества перерабатываемой нефти и способа получения топлива. Тяжелые моторные топлива, получаемые смешением остаточных и дистиллятных фракций, довольно не стабильны, их t при хранении может повышаться на 4—15 °С. Явление это присуще только топливам, содержащим остаточные компоненты — такие как флотский мазут Ф-5, моторное топливо ДТ и ДМ и экспортный мазут. Полагают, что повышение t_заст при хранении (регрессия) обусловлено взаимодействием парафиновых углеводородов и асфальтено-смолистых веществ с образованием более жесткой кристал­лической структуры. Это свойство топлив очень затрудняет их применение и не позволяет гаран­тировать соответствующее качество после хранения и транспортирования.

Большое влияние на t_заст оказывают температура нагрева, скорость охлаждения, наличие или отсутствие перемешивания и даже диаметр сосуда, в котором она определяется. Для котельных топлив t_заст изменяется в зависимости от условий термической обработки. [3]

Теплота сгорания

Это одна из важнейших характеристик топлива, от которой зависит его расход, особенно для топлив, применяемых в судовых энергетических установках, так как при заправке топливом с более высокой теплотой сгорания увеличивается дальность плавания. Теплота сгорания зависит от отношения Н/С, а также элементного состава топлива и его зольности. Различают высшую и низшую теплоту сгорания. При определении высшей теплоты сгорания учитывают, что часть тепла, выделяющегося при сго­раний топлива, расходуется на конденсацию паров воды, образо­вавшейся при сгорании водорода в топливе. При определении низшей теплоты сгорания тепло, затра­чиваемое на образование воды, не учитывается. [3]

3. Современные и перспективные требования  и технологии к качеству тяжелых моторных и судового маловязкого топлива

Настоящие технические условия распространяются на топливо маловязкое судовое получаемое из дистиллятных фракций прямой перегонки и вторичной переработки нефти.

Топливо маловязкое судовое должно изготавливаться в соответ­ствии с требованиями настоящих технических условий по технологии, согласованной с разработчиком и утвержденной в установленное порядке.

Топливо маловязкое судовое вырабатывается трех видов в зависимости от массовой доли серы: [6]

I вид - с массовой долей серы не более 0,5 %; код ОКП 02 5195 0301

II вид - с массовой долей серы не более 1,0 %; код ОКП 02 5195 0302

III вид - с массовой долей серы не более 1,5 %; код ОКП 02 5195 0303

При производстве топлива маловязкого судового разрешаемся использование присадок, допущенных к применению в установленном порядке.

Топливо маловязкое судовое соответствует марке ДМА MS IPO - 8217.

На предприятиях, впервые осваивающих производство топлива маловязкого судового, осуществляется постановка его на промыш­ленное производство по ГОСТ 15.001.

Производство топлива маловязкого судового допускается только на предприятиях, согласовавших настоящие технические условия и внесенных, как производитель, в каталожный лист продукции, зарегистрированный в установленном порядке.

Топливо маловязкое судовое должно соответствовать требо­ваниям настоящие технических условий, указанным в таблице. [6]

Таблица 14 — Технические требования на СМТ (ТУ 38.101567-2000)

Судовое маловязкое топливо по ТУ 38.101567-87 — это среднедистиллятное топливо, в отличие от моторного ДТ и судового высоковязкого топлива, получаемых смешением остаточных и среднедистиллятных фракций. Предназначено для применения в судовых энергетических установках вместо дизельного топлива. Компонентами маловязкого судового топлива являются негидроочищенные прямогонные атмосферные и вакуумные дистилляты, продукты вторичного проис­хождения — легкие и тяжелые газойли каталитического и термического крекинга, коксования.

Таблица 15 — Характеристики моторного топлива для среднеоборотных и малооборотных дизелей (ГОСТ 1667-68)

Таблица 16 — Характеристики маловязкого судового топлива (ТУ 38.101567-87)