Файл: Гуреев, А. А. Автомобильные эксплуатационные материалы учебник.pdf

Третий путь влияния на нагарообразование в двигателе — добав­ ление присадок к бензину. Это направление используется для сниже­ ния нагарообразования при применении тетраэтилсвинца (выносители) и для предотвращения неуправляемого воспламенения от частичек нагара (присадки, содержащие фосфор). Присадки, уменьшающие общее количество нагара в двигателе, пока не нашли практического применения.

§ 8. КОРРОЗИОННАЯ АГРЕССИВНОСТЬ

Коррозионные свойства бензинов

Автомобильные бензины при транспортировке, хранении и приме­ нении соприкасаются с самыми различными металлами. Сталь трубо­ проводов и резервуаров, медь, латунь и другие сплавы топливных сис­ тем автомобилей подвергаются коррозионному разрушению под дей­

95

Углеводороды, входящие в состав бензинов, не оказывают коррози­ онного воздействия на металлы и сплавы. Коррозионная агрессивность бензинов обусловливается содержащимися в них неуглеводородными примесями и, в первую очередь, сернистыми и кислородными соедине­ ниями и водорастворимыми кислотами и щелочами.

Водорастворимые кислоты и щелочи являются, как правило, слу­ чайными примесями бензина. Из этой группы коррозионных агентов чаще других может присутствовать щелочь. По существующей техно­ логии компоненты автомобильных бензинов промываются раствором щелочи крепостью 8—12%. После защелачивания бензины промыва­ ются водой. При недостаточной отмывке бензина после защелачивания в нем могут оставаться следы щелочи.

Присутствие следов серной кислоты или ее кислых эфиров в оте­ чественных бензинах практически исключено, так как сернокислотная очистка бензиновых дистиллятов на наших заводах не применяется. Среди водорастворимых кислот могут оказаться сульфокислоты, обра­ зующиеся при глубоком окислении некоторых сераорганических сое­ динений.

Другие водорастворимые кислоты и щелочи могут попасть в бензин при использовании недостаточно чистой тары, трубопроводов и т. д.

Водорастворимые кислоты вызывают сильную коррозию любых ме­ таллов, а щелочи корродируют алюминий, поэтому присутствие их в автомобильных бензинах недопустимо. Водорастворимые кислоты и щелочи определяют качественной пробой по ГОСТ 6307—60. Бензин взбалтывается с равным количеством воды в делительной воронке и проверяется реакция водной вытяжки с помощью индикаторов —ме- тилоранжа и фенолфталеина.

Кислородные соединения в отличие от водорастворимых кислот и щелочей не являются случайными примесями бензинов, а всегда со­ держатся в них в том или ином количестве. Кислородные соединения могут переходить в бензин из нефти или ее дистиллятов в процессах нефтепереработки, а также могут образовываться при окислении наи­ более нестабильных углеводородов бензина при его хранении и транс­ портировке.

Среди кислородных соединений, попадающих в бензин из нефти, наибольшей коррозионной агрессивностью обладают нафтеновые кис­ лоты. Однако они оказывают заметное коррозионное действие только на свинец и цинк, на прочие цветные металлы, а тем более на черные, они действуют незначительно.

Обычно в бензинах присутствует очень незначительное количество нафтеновых кислот, которое регламентируют нормой на кислотность только что выработанного бензина. Кислотность бензина определяется по ГОСТ 5985—59 путем извлечения кислот из бензина кипящим этило­ вым спиртом и последующим титрованием спиртовым раствором едкого кали. Кислотность выражается в миллиграммах едкого кали (КОН), необходимого для нейтрализации кислот, находящихся в 100 мл бен­ зина. Кислотность бензинов прямой перегонки и свежеполученных бен­ зинов вторичного происхождения обычно не превышает 0,3—0,5 мг КОН/ЮО мл. Товарные автомобильные бензины при выпуске с за-

96

вода могут иметь и более высокую кислотность (до 3 мг КОН/100 мл) за счет кислых свойств антиокислителей фенольного типа, добавля­ емых для химической стабилизации бензинов. Однако коррозионная агрессивность фенолов, как правило, очень низкая, а некоторые из них являются хорошими ингибиторами коррозии. Кислотность бен­ зинов, содержащих фенольные соединения, может иногда снижаться при хранении по мере расходования антиокислителя.

Основное количество кислородных соединений образуется в бензи­ не при его хранении и транспортировке. Кислые продукты окисления нестабильных соединений обладают значительно большей коррозион- J ' ной агрессивностью, чем нафтеновые кислоты. 'С С /

Установлено, что в процессе хранения одновременно с ростом со­ держания смолистых веществ в бензинах увеличивается их коррозион­ ная агрессивность. Однако содержание смолистых веществ в бензине достигает предельно допустимых величин (15 мг/100 мл —для бензина А-66 и 10мг/100 мл — для бензина А-72) значительно раньше, чем на­ чинает заметно увеличиваться коррозионная агрессивность (табл. 26). Таким образом, ограничение содержания фактических смол в товарных бензинах одновременно предотвращает резкое увеличение коррозион­ ной агрессивности бензинов при хранении. В течение допустимого срока хранения, установленного главным образом по нарастанию содержа­ ния смолистых веществ, коррозионная агрессивность большинства то­ варных автомобильных бензинов изменяется незначительно.

Т а б л и ц а 26

Изменение содержания продуктов окисления и коррозионной агрессивности бензинов при хранении (температура хранения 40—50 °С)

. Сернистые соединения, содержащиеся в бензинах, по их коррози­ онной агрессивности в условиях хранения и применения принято делить на активные и неактивные.

Из соединений активной среды в бензиновых дистиллятах могут присутствовать сероводород, элементарная сера и меркаптаны. Суще­ ствующие методы промывки и защелачивания компонентов автомобиль­

При относительно низкой темпера­ туре, когда возможна конденсация водяных паров из продуктов сгора­ ния, имеет место электрохимиче­ ская коррозия (зона /) под дейст­ вием серной или сернистой кислот (растворение S02 и S 03 в воде про­ исходит весьма быстро).

При температуре выше критиче­ ской (/кр), т. е. выше «точки росы», конденсации влаги на поверхностях не происходит и имеет место высо­ котемпературная сухая газовая химическая коррозия (зона //).

Существует область оптимальных температур (/опт), в пределах которой наблюдается минимальная коррозия. Следует отметить, что снижение температуры ниже оптимальной приводит к резкому увели­ чению скорости электрохимической коррозии, тогда как газовая кор­ розия увеличивается с повышением температуры не столь быстро. Таким образом, с точки зрения коррозионного воздействия продуктов сгорания сераорганических соединений высокотемпературные режимы менее опасны, чем низкотемпературные. В практике эксплуатации отмечено, что при прочих равных условиях в двигателях с воздушным охлаждением коррозия оказывает меньшее влияние на износ цилин­ дров, чем в двигателях с водяным охлаждением. Кроме того, в двига­ телях с воспламенением топливо-воздушной смеси от искры (в карбю­ раторных двигателях) коррозия оказывает более сильное влияние на износ цилиндров, чем в двигателях с воспламенением топливо-воздуш­ ной смеси от сжатия. Уменьшение числа оборотов и переход на частич­ ные нагрузки, связанные с переохлаждением цилиндров, приводят к увеличению коррозионного износа. Наибольшая роль коррозион­ ных процессов в общем износе двигателя наблюдается при пуске дви­ гателя, особенно в зимнее время, и при его эксплуатации с частыми и длительными остановками.

Коррозионная агрессивность продуктов сгорания сернистых бен­ зинов существенно зависит от количества содержащихся в них окислов серы SOa и S 03. Оба окисла серы являются коррозионно-агрессивными компонентами, но S03 оказывает наибольшее действие. Доказано, что если в продуктах сгорания топлива присутствует только S02, износ колец увеличивается в 4 раза, а при введении S 03 в количестве V3 от S02 износ колец возрастает в 40 раз.

Основным объектом низкотемпературной коррозии продуктами сгорания является цилиндро-поршневая группа двигателя. Возмож­ ность конденсации паров воды или серной кислоты, в первую оче­ редь, зависит от температуры деталей двигателя, которая во время работы непрерывно изменяется. Исследования показали, что конден­ сация продуктов сгорания и образование пленки электролита наибо­ лее возможны в верхней части цилиндра. При этом вследствие большой неравномерности распределения температур по окружности, характер­