Что такое дизтопливо и как с ним... бороться?Характеристики дизельного топлива. Смазывающая способность бензина


Что такое дизтопливо и как с ним... бороться? – Основные средства

С. Подгурский

Дизельное топливо – это та субстанция, которая заставляет работать движители машин. Без него промышленность попросту встала бы. Именно это топливо, которое мы каждый день заправляем в бак автомобиля, приносит нам порой большие проблемы.

Рудольф Дизель (1858–1913) был талантливым изобретателем и инженером, но удачи в жизни это ему не принесло. В 1893-м он разработал и изготовил двигатель внутреннего сгорания с к.п.д. 26%. Это более чем вдвое превышало к.п.д. паровых двигателей того времени. В 1898 г. он продемонстрировал двигатель, который работал на арахисовом масле и имел к.п.д. 75%. В 1913 г. Р. Дизель внезапно погибает при странных обстоятельствах, возможно, это было самоубийство, но это только одна из версий. Дизель направлялся в Англию, чтобы организовать там производство и эксплуатацию своих двигателей, и упал за борт парохода. Вскоре после гибели изобретателя началась Первая мировая война, и немецкие подводные лодки с дизельными двигателями стали сеять смерть и разрушение в рядах флота Антанты.

Работы Дизеля продолжили другие первопроходцы, в частности Клесси Л. Камминс. До 1920-х гг. дизельные двигатели были в основном стационарными и работали на биотопливе. В 1920-х годах стали применяться и двигатели, работающие на более жидких видах топлива, которые производила зарождающаяся нефтеперерабатывающая промышленность. Началось время нефтяных магнатов и быстрого развития дизельных технологий.

Современные дизели имеют более высокую мощность и к.п.д., оборудованы турбонаддувом и более экономичны, чем их далекие предшественники. Эти усовершенствования стали результатом широкого применения электроники и в свою очередь сделали необходимым применение топлива и масел более высокого качества.

Использование топлива – непростой вопрос. Разобравшись во всех тонкостях, можно предотвратить неисправности и сэкономить немало средств за время эксплуатации машины. Дизельное топливо характеризуется рядом качеств, которые в совокупности и определяют эффективность его работы. Нельзя сказать, какое из них более важное, чем другие. Все они способствуют выполнению функций топлива в процессе сгорания. Каковы же эти функции? Прежде всего топливо – источник энергии, но этим его функции не ограничиваются. Топливо охлаждает камеру сгорания, а также смазывает трущиеся поверхности деталей и очищает форсунку. Рассмотрим некоторые характеристики дизельного топлива.

Цетановое число. Этот показатель характеризует способность дизельного топлива воспламеняться после впрыска в камеру сгорания двигателя, т. е. определяет период задержки воспламенения смеси от впрыска в цилиндр до начала горения. Чем выше цетановое число, тем легче топливо воспламеняется, тем короче задержка и тем более спокойно и плавно горит топливовоздушная смесь.

Большинство производителей двигателей рекомендуют использовать дизельное топливо с цетановым числом не менее 40. От величины цетанового числа зависят пусковые качества при холодном пуске, скорость прогрева двигателя и равномерность его работы. В Европе выпускают дизельное топливо с цетановым числом около 51, в Японии – приблизительно 50.

Согласно российскому стандарту цетановое число летнего и зимнего дизтоплива должно быть не менее 45, поэтому мощность современных дизелей зарубежного производства (которыми оснащают и зарубежную, и отечественную технику), рассчитанных на «европейское» или японское дизельное топливо, может несколько снижаться при работе на российской солярке. К тому же на дизтопливе с более низким цетановым числом двигатели работают жестче.

Удивительный факт: налоговая политика в нашей стране такова, что чем выше цетановое число дизтоплива (и октановое – бензина), тем выше акцизный налог, т. е. ситуация парадоксальная – государство не поощряет промышленность к производству высококачественного топлива! Если же предприятие все-таки производит высокоцетановое топливо, цена его для потребителей резко возрастает по сравнению с низкокачественным топливом. Таковы «гримасы» неразумной налоговой политики.

Фракционный состав. Иногда, чтобы улучшить низкотемпературные качества, дизтопливо разбавляют керосином, т. е. более легкими фракциями нефти, имеющими более низкую температуру кипения. Использование разбавленного керосином топлива приводит к повышенному расходу и снижению мощности, двигатели работают жестче, сокращается их ресурс. Особенно чувствительны к такому топливу турбодизели с непосредственным впрыском.

Вязкость. Это еще один важный параметр, мера «жирности» дизельного топлива. Частицы вязкого топлива меньше разлетаются, т. е. от этой характеристики зависит форма распыляемого форсункой факела, а от формы факела зависит протекание процесса сгорания топлива. Процесс сгорания должен идти как можно более равномерно. Это означает, что температура по всей камере сгорания должна быть одинаковой, без «холодных» и «горячих» зон. Это в свою очередь означает снижение уровня токсичности отработавших газов (ОГ) при сохранении прочих рабочих характеристик двигателя. Уровень токсичных окислов азота NOx повышается, когда сгорание происходит при высоких температурах, поэтому понижение температуры позволяет понизить их содержание в ОГ и продлить ресурс двигателя, поскольку «горячие точки» порождают зоны концентрации напряжений. В результате такого перегрева поршни и гильзы могут разрушиться. К сожалению, переход на менее вязкое топливо наряду с положительным эффектом имеет и отрицательные последствия. Чтобы обеспечить смазывание деталей топливной аппаратуры, вязкость дизтоплива должна быть не ниже 1,3 сСт. Чрезмерно жидкое топливо не обладает достаточной вязкостью, чтобы смазывать детали топливного насоса, и это может стать причиной проблем: топливный насос может выйти из строя либо продукты износа деталей топливного насоса – твердые частицы – попадут в топливо и повредят детали системы питания, располагающиеся после насоса. И то, и другое нежелательно.

Смазывающая способность и содержание серы. Топливо уменьшает силу трения деталей в топливных насосах и форсунках, а также поршня о зеркало цилиндра. Загрязняющие вещества также снижают смазывающую способность топлива. Особенно сильное влияние в этом плане оказывает вода.

Твердые частицы могут стать причиной ускоренного износа деталей и выхода из строя агрегатов системы питания. Методики определения смазывающих свойств топлива не настолько глубоко разработаны, как это должно быть. Существует две стандартные методики проверки этого свойства: методы HFRR (стендовые испытания на высокочастотное возвратно-поступательное движение) и SBLOCLE (трение шарика в цилиндре), однако ни один из методов не дает однозначно точных результатов.

Исследования показали, что побочным эффектом процессов гидроочистки, использующихся для удаления из топлива соединений серы, является снижение содержания соединений, от которых зависят смазывающие свойства топлива. В Европе и США особенно обострилась проблема смазывающих свойств в последние годы в связи с ужесточением норм содержания серы в топливе: сразу же возросло количество неисправностей топливных насосов высокого давления.

Содержание серы – главный «экологический» показатель дизтоплива. Продукты сгорания серы при взаимодействии с водой образуют кислоты. Сера причиняет ущерб не только природе, но и двигателю – продукты ее сгорания провоцируют коррозию металла, а при контакте их с моторным маслом образуются твердые отложения (двигатель закоксовывается).

Согласно российскому ГОСТу содержание серы в дизтопливе не должно превышать 0,2%. Европейские и московские городские требования жестче – не более 0,05%. Некоторые отечественные нефтеперерабатывающие заводы уже начали выпуск дизтоплива с содержанием серы не более 0,035%, однако считается, что российское дизтопливо с низким содержанием серы обладает плохой смазывающей способностью, и для компенсации этого недостатка производители вводят в него противоизносные присадки.

Коэффициент фильтруемости. Исключительно важный параметр, характеризующий наличие в дизтопливе механических примесей, воды, смолистых веществ и парафинов, влияющих на эффективность и надежность работы топливной аппаратуры. Он определяется по степени засорения тарированного бумажного фильтра после пропускания через него 20 мл топлива при атмосферном давлении. По российскому ГОСТу коэффициент фильтруемости дизтоплива должен быть не менее 3,0. У дизельного топлива высшего сорта коэффициент фильтруемости не превышает 2,0. Как вы понимаете, особенно чувствительны к чистоте топлива дизели зарубежного производства. Срок службы бумажных топливных фильтров сильно зависит от степени загрязнения топлива. По некоторым данным, при изменении коэффициента фильтруемости от 3,0 до 2,0 срок службы фильтров увеличивается более чем вдвое.

Посторонние примеси в топливе. Некоторые посторонние вещества присутствуют в топливе изначально (например, сера), другие появляются после переработки нефти. В дизельном топливе могут размножаться микроводоросли и бактерии! Если микроорганизмы сильно размножатся, они могут засорить топливную систему и вывести из строя форсунки и насосы. Это случается, если цистерны топливозаправщиков не проходят регулярную обработку. В перечне работ, выполняемых при обслуживании топливных цистерн, обязательно должны быть предусмотрены меры по предотвращению размножения микроорганизмов. И все же следует точно убедиться, прежде чем применять средства уничтожения микроорганизмов, что они не повлияют отрицательно на полезные свойства дизельного топлива.

Еще одно вещество, оказывающее отрицательное влияние на качества дизельного топлива, – это парафин. Он ухудшает сгорание и засоряет систему питания. Для растворения парафина в солярку иногда добавляют спирт, но делать это категорически не рекомендуется! Смесь спирта с дизтопливом взрывоопасна! Кроме того, добавка небольшого количества спирта ухудшит смазывающую способность. Надо отметить также, что при добавлении спирта увеличивается цетановое число топлива.

Наиболее часто встречающийся вид посторонних примесей – твердые частицы, например пыль. Пыль может попадать в топливо, если не соблюдать правила эксплуатации топливозаправщика, например, использовать грязную палку в качестве топливоизмерительного щупа.

В поисках панацеи. Какие же меры нужны, чтобы предотвратить неисправности машин, связанные с использованием топлива? Как выстроить отношения с компанией, поставляющей топливо? Проще всего застраховаться от этих проблем – четко указать в договоре, что поставщик отвечает за качество доставленного (а не полученного на нефтеперерабатывающем заводе!) топлива. Многие руководители парков техники применяют эту меру довольно успешно. В настоящий момент поставщики топлива дорожат клиентами, особенно крупными, и готовы взять на себя ответственность за качество, тем более что хорошее топливо стоит дороже. В хозяйствах, где обращают должное внимание на качество топлива, его регулярно проверяют в лаборатории и в случае обнаружения некондиции меняют поставщика.

Если топливо поступает некачественное и применить описанные выше меры невозможно, будет сложно «найти виноватого» и все может окончиться неприятным судебным разбирательством, после которого, скорее всего, обе стороны останутся неудовлетворенными. Бывает и так, что топливная компания не имеет собственного транспорта и пользуется услугами стороннего автоперевозчика, который вносит неизвестное слагаемое в данное уравнение. Условия хранения топлива на месте доставки также могут быть неудовлетворительными, и если цистерны, в которые сливают топливо, плохо очищают, топливо будет попадать в баки машин уже грязным.

В стремлении выдержать рыночную конкуренцию мелкие поставщики топлива идут на поставки некачественного топлива. Даже если топливо не загрязнено, оно может не соответствовать требованиям стандарта по иным характеристикам.

Итак, есть масса возможностей, при которых качество топлива может ухудшиться, а выход в том, чтобы улучшать качество топлива как можно ближе к моменту его заправки в баки машин. Организовать и контролировать этот процесс должен тот, кто больше всего заинтересован, – конечный пользователь. Известно два способа решения проблемы, и каждый имеет сторонников и противников. Один способ – это фильтрация и сепарация, второй – применение присадок. Эти методы мы рассмотрим в следующей статье.

os1.ru

Улучшение смазывающих свойств дизельных топлив

Улучшение смазывающих свойств дизельных топлив

Митусова Т.Н., Логинов С.А., Полина Е.В., Рудяк К.Б., Капустин В.М., Луговской А.И., Выжгородский Б.Н.

В последнее время наблюдается резкое ужесточение требований к качеству дизельных топлив и, несмотря на различие в спецификациях разных стран, четко прослеживается тенденция к снижению содержания серы. Лидером в этом движении является Швеция, которая в 1991 году ввела спецификацию на дизельное топливо класса I и II, предусматривающую содержание серы 10 и 50 ppm соответственно, предоставив налоговые льготы производителям и потребителям этого топлива.

За Швецией последовали США, где в октябре 1993 года был введен стандарт CARB (Калифорнийского Совета по контролю за воздушной средой), ограничивающий содержание серы в дизельном топливе. Начиная с 1998 года, нефтеперерабатывающие заводы США перешли на производство дизельных топлив с содержанием серы 50 ppm [1].

Европейский стандарт EN 590 за последние годы также претерпел существенные изменения: с 0,2% до 0,035% снизилось содержание серы, увеличено цетановое число с 45 до 51 ед., введены ограничения на плотность и вязкость 2,0-4,5 при 400С, что соответствует 2,7-6,5 мм2/с при 200С. Введены новые показатели: содержание полициклических ароматических углеводородов, смазывающие свойства и окислительная стабильность и установлены нормы на эти показатели (табл. 1) [2].

Изготовители автомобилей обсуждают дальнейшее ужесточение требований к качеству дизельных топлив, предлагая снижение содержания серы и полициклических ароматических углеводородов (табл. 2).

На 2005-2010 годы предполагаются еще более жесткие нормы на содержание серы – до 10 ppm и полициклические ароматические углеводороды – до 2% [1,4,5].

Столь существенное изменение качества дизельных топлив потребует значительных капитальных затрат для перехода на новые технологии их производства.

Таблица 1

Требования к качеству дизельных топлив по EN 590

Показатели

EN 590

1993-1996 г.г.

1996-1999 г.г.

Действующий с 1999 г.

Массовая доля серы, %, не более

0,5

0,05

0,035

Цетановое число, не менее

45

49

51

Плотность при 150С, кг/м3

820-860

820-860

820-845

Кинематическая вязкость при 400С, мм2/с

2,0-4,5

2,0-4,5

2,0-4,5

Окислительная стабильность, г/м, не более

25

25

25

Содержание полициклических ароматических углеводородов, %, не более

Не нормируется

11

Смазывающие свойства, мкм, не более

Не нормируется

460

Таблица 2

Дальнейшее ужесточение требований к качеству дизельных топлив

Показатели

Европа

США

Канада

Содержание серы, %, не более

0,005

0,003

0,005

Содержание полициклических ароматических углеводородов, %, не более

3,0

2,0

2,0

В России производство экологически чистого дизельного топлива с содержанием серы 0,05% и 0,1% организовано начиная с 1990 года. Выпуск их постепенно увеличивается (табл. 3).

Таблица 3

Производство малосернистых дизельных топлив с содержанием серы 0,05 и 0,1% [5,6]

год

% от общего производства дизельных топлив

1990

0,2

1993

3,8

1997

10,7

2000

12,0

Наряду со снижением вредных выбросов в выхлопных газах, применение экологически чистых дизельных топлив привело к целому ряду проблем: выходу из строя топливных насосов, из-за снижения смазывающей способности дизельных топлив и увеличению коррозионной агрессивности дизельных топлив, связанному с удалением в процессе гидроочистки поверхностно-активных веществ, способных образовывать защитную пленку [7-11].

Для оценки смазывающих свойств дизельных топлив за рубежом используют комплекс тестов, включающий лабораторные, стендовые и эксплуатационные испытания.

В 1994 г. СЕС (Coordinating European Council) для исследований был выбран метод HFRR, т.к. он является быстрым и точным способом оценки смазывающих свойств дизельных топлив.

Схема прибора HFRR приведена на рисунке 1.

Суть метода заключается в измерении диаметра пятна износа, образующегося при трении качения пары шарик-пластина под действием приложенной нагрузки (200 грамм) при температуре 600С. При испытании осуществляется возвратно-поступательное движение шарика с фиксированной частотой и длиной хода, при этом поверхность раздела трущейся пары шарик-пластина полностью погружена в емкость с топливом. Диаметр пятна износа, образовавшегося на испытательном шарике и измеренного под микроскопом, является показателем смазывающих свойств топлива.

Рис. 1 Схема прибораHFRR

Метод испытания HFRR был принят европейской организацией по стандартизации ISO в июле 1996 г и получил категорию «А» СЕС и статус европейского стандарта, а 1997 г. – статус американского стандарта ASTM D 6079.

Начиная с 2000 г., показатель смазывающих свойств дизельных топлив по методу ISO 12156 на приборе HFRR введен в европейский стандарт на дизельное топливо EN 590, и по нему установлена норма: диаметр пятна износа не более 460 мкм.

В 2000 г. ОАО «Рязанский НПЗ» организовал производство дизельного топлива с улучшенными экологическими свойствами ДТЭ-0,035 по ТУ 38.301-41-193-2000. Такое топливо характеризуется цетановым числом 48-49 ед., содержание полициклических ароматических углеводородов достигает 16-19%, диаметр пятна износа составляет 530-540 мкм. Для доведения качества топлива ДТЭ до европейских требований потребуется добавка присадок различного функционального назначения.

Для проведения настоящих исследований использованы наиболее эффективные, по данным предварительного отбора, противоизносные присадки ведущих зарубежных фирм: Clariant, Infineum, BASF, Lubrizol, Ciba, Octel.

В таблице 4 представлены результаты оценки противоизносных свойств базового дизельного топлива и топлива с противоизносными присадками. Присадки вводились в топливо в концентрации от 25 до 50 ppm.

Наряду с измерением диаметра пятна износа, испытания на приборе HFRR позволяют определять наличие и толщину пленки, образующейся в зоне контакта шарик-плашка.

Малые значения толщины пленки или ее отсутствие означают, что имеется хороший контакт металл-металл между испытываемыми образцами. Это обычно связано с большими значениями силы трения и износа. Большие значения толщины пленки означают, что поверхности металлов разделены. Это может быть химическая пленка, образованная присадками, или это гидродинамическая пленка, образующаяся при достаточно высокой скорости движения и высокой вязкости топлива.

Учитывая изложенное, при выборе противоизносных присадок принимается во внимание как диаметр пятна износа, так и величина пленки.

Как видно из экспериментально полученных данных, исследованные противоизносные присадки уже при введении 25 ppm улучшают смазывающие свойства базового дизельного топлива, уменьшая диаметр пятна износа с 535 мкм до 400-441 мкм. Увеличение концентрации вводимой присадки до 50 ppm приводит к снижению диаметра пятна износа до 266-367 мкм, обеспечивая значительных запас качества по противоизносным свойствам дизельного топлива.

Кроме того, увеличивается толщина пленки, поэтому рекомендуемая концентрация присадки равна 50 ppm.

Таблица 4

Влияние противоизносных присадок на смазывающие свойства дизельного топлива ОАО «Рязанский НПЗ»

Присадка фирмы

Концентрация

присадок, ppm

Смазывающие свойства

WS 1,4 мкм

пленка, %

без присадок

535

2

Clariant

25

50

426

266

49

74

BASF

25

50

440

367

49

52

Infineum

25

50

400

271

57

78

Lubrizol

25

50

411

334

54

58

Ciba

25

50

441

304

61

79

Octel

25

50

436

306

58

71

Норма EN 590

Не более 460

-

В настоящее время производство высококачественных дизельных топлив невозможно без добавки присадок различного функционального назначения, таких как депрессорные, цетаноповышающие, антидымные, моющие, антиокислительные, диспергирующие, ингибиторы коррозии, противоизносные и многие другие. При составлении многофункциональных пакетов присадок необходимо учитывать их совместимость, поскольку различные поверхностно-активные вещества могут влиять на функциональные свойства друг друга.

Антагонистический эффект может появиться при совместном использовании противоизносной и другой по функциональному назначению, присадки. Это объясняется тем, что функциональная эффективность действия противоизносной присадки напрямую зависит от степени адсорбции молекул химического соединения на поверхности металла, при этом может существовать конкурентное взаимодействие поверхностно-активных соединений различных присадок с металлом поверхностей трения при их одновременном присутствии в топливе. Содержащиеся в топливе поверхностно-активные соединения других присадок могут сорбироваться на трущихся поверхностях, образуя граничные слои, способные препятствовать взаимодействию металла с противоизносной присадкой [12].

Для улучшения эксплуатационных характеристик дизельных топлив наибольшее распространение получили депрессорные присадки, улучшающие низкотемпературные свойства базовых дизельных топлив.

Функциональные свойства депрессорных присадок связаны с объемными свойствами поверхностно-активных веществ – их поверхностная активность проявляется, прежде всего, на фазовых границах в объеме топлива. Однако часть поверхностно-активных веществ депрессорной присадки может сорбироваться на трущихся поверхностях, препятствуя взаимодействию противоизносной присадки и металла.

По данным Калининой М.В.[12], при одновременном введении депрессорной и противоизносной присадок диаметр пятна износа снижается с 535 мкм до 365 мкм, однако, не достигает значения для топлива, содержащего только противоизносную присадку – 266 мкм. Аналогичные результаты получены и по толщине пленки (табл. 5). Таким образом, депрессорно-диспергирующая присадка является антагонистом по отношению к противоизносной присадке.

Этот эффект нельзя недооценивать при подборе присадок к топливам. Таблица 5

Влияние противоизносной и депрессорно-диспергирующей присадок на смазывающие свойства дизельного топлива

Присадка

Смазывающие свойства

название

концентрация, ppm

диаметр пятна

износа,

WS 1,4, мкм

пленка, %

Без присадок

535

2

Противоизносная присадка

50

266

74

Депрессорная присадка

350

463

25

Противоизносная присадка

Депрессорная присадка

50

350

365

55

Литература

  1. Семинар фирмы Criterion/ Shell / М., 2001 г.

  2. Стандарт EN 590 «Топливо дизельное автомобильное».

  3. Europe and fuel sulfur./ Oil @ Gas Journal/ May 21, 2001 г.

  4. Московская конференция по технологиям нефтепереработки. /Материалы фирм ABB Lummus, Chevron, Grace Davison./ М., 2001 г.

  5. Митусова Т.Н. Доклад «Современные и перспективные требования к качеству дизельных топлив». – Заседание Комитета по топливам и смазочным материалам Ассоциации нефтепереработчиков и нефтехимиков РФ, Москва, ОАО «ВНИИНП», 29 ноября 2000 г.

  6. Злотников Л.Е. Некоторые вопросы маркетинга нефтепродуктов на российском и зарубежном рынках. - (Экспресс-информация) - М.: ЦНИИТЭНефтехим, сер. Переработка нефти и нефтехимия, 1998, №3, с.7.

  7. Davenport J.N., Luebbers M. The lubricity of hydrotreated diesel fuel. - IMechEConf. Trans., 1996, (5, Application of Powertain and Fuel Technologies to Meet Emissions Standarts), р. 207-218.

  8. Green J.B., Stirling K.Q.,.Ripley D.L. The effects of moderate to severe hydrotreating on diesel fuel properties and performance. - t.Conf.Stab.Handl.Liq. Fuels, 1997, 6th , 2, р.629-648с.

  9. Maddox J.E. Low sulfur diesel fuel. - Материалы фирмы Параминз, PBF 3074, 1996.

  10. Kerokorr LA Grades. Lubricity additives for low sulfur diesel fuel. - Материалы фирмы БАСФ, декабрь 1997, с.16.

  11. Grieshaber, H. Wear of fuel-injection pumps by low sulfur diesel fuel. - Mineraloeltechnik, 1996, 41(5), р.1-16.

  12. Калинина М.В. Улучшение смазывающих свойств дизельных топлив. /Диссертация на соискание ученой степени канд. техн. наук. /М, 2001, 161 с.

refdb.ru

Топливо дизельное. Определение смазывающей способности на аппарате HFRR. Часть 1. Метод испытаний

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО

ПО ТЕХНИЧЕСКОМУ РЕГУЛИРОВАНИЮ И МЕТРОЛОГИИ

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ГОСТ P ИСО 12156-1- 2006

Топливо дизельное

ОПРЕДЕЛЕНИЕ СМАЗЫВАЮЩЕЙ СПОСОБНОСТИ НА АППАРАТЕ HFRR

Часть 1

Метод испытаний

ISO 12156-1:1997

Diesel fuel - Assessment of lubricity using the high-frequency reciprocating rig

(HFRR) - Part 1: Test method

(IDT)

Москва

Стандартинформ

2006

Предисловие

Цели и принципы стандартизации в Российской Федерации установлены Федеральным законом от 27 декабря 2002 г. № 184-ФЗ «О техническом регулировании», а правила применения национальных стандартов Российской Федерации - ГОСТ P 1.0-2004 «Стандартизация в Российской Федерации. Основные положения»

Сведения о стандарте

1. ПОДГОТОВЛЕН Открытым акционерным обществом «Всероссийский научно-исследовательский институт по переработке нефти» (ОАО «ВНИИНП») на основе собственного аутентичного перевода стандарта, указанного в пункте 4

2. ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 31 «Нефтяные топлива и смазочные материалы»

3. УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 28 сентября 2006 г. № 208-ст

4. Настоящий стандарт идентичен международному стандарту ИСО 12156-1:1997 «Дизельное топливо. Оценка смазывающей способности на аппарате с возвратно-поступательным движением высокой частоты (HFRR). Часть 1. Метод испытаний» (ISO 12156-1:1997 «Diesel fuel - Assessment of lubricity using the high-frequency reciprocating rig (HFRR) - Part 1:Test method») с Изменением 1:1998.

Наименование настоящего стандарта изменено относительно наименования указанного международного стандарта для приведения в соответствие с ГОСТ P 1.5-2004 (подраздел 3.5).

При применении настоящего стандарта рекомендуется использовать вместо ссылочных международных и региональных стандартов соответствующие им национальные стандарты Российской Федерации, сведения о которых приведены в дополнительном приложении B

5. ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодно издаваемом информационном указателе «Национальные стандарты», а текст изменений и поправок - в ежемесячно издаваемых информационных указателях «Национальные стандарты». В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ежемесячно издаваемом информационном указателе «Национальные стандарты». Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет

Содержание

Введение

Любое дизельное топливо, проходящее через систему впрыска, играет роль смазывающего материала. Чрезмерный износ, который ведет к быстрому выходу из строя деталей системы впрыска топлива, можно объяснить недостаточной смазывающей способностью топлива.

Для целого ряда комбинаций «топливо/деталь системы впрыска топлива» установлено влияние топлива на изнашиваемость деталей системы впрыска топлива, подвергающихся смешанному трению. Результаты испытания смазывающих свойств топлива данным методом, при различных комбинациях, позволяют с достаточной точностью предсказать смазывающую способность топлива.

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Топливо дизельное

ОПРЕДЕЛЕНИЕ СМАЗЫВАЮЩЕЙ СПОСОБНОСТИ НА АППАРАТЕ HFRR

Часть 1

Метод испытаний

Diesel fuel. Determination of lubricity by the HFRR - apparatus. Part 1. Test method

Дата введения - 2007-07-01

(Поправка. ИУС 3-2007)

1.1. Настоящий стандарт устанавливает метод определения смазывающей способности дизельных топлив, включая дизельное топливо, содержащее присадки, улучшающие его смазывающие способности, на аппарате с высокочастотным возвратно-поступательным движением шарика (HFRR).

Примечание - Возможность определения смазывающей способности всех комбинаций присадка/топливо настоящим методом не установлена.

1.2. Настоящий стандарт не содержит описания мер безопасности, которые должны соблюдаться при проведении испытаний. Принятие всех мер по технике безопасности является обязанностью пользователя стандартом.

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие международные и региональные стандарты:

ИСО 4259:1992 Нефтепродукты. Определение и применение показателей прецизионности методов испытания

ИСО 5272:1979 Толуол для промышленного применения. Технические условия

ИСО 6507-1:1997 Металлические материалы. Испытание твердости по Виккерсу. Часть 1. Метод испытания

ИСО 6508-1:1999 Металлические материалы. Испытание твердости по Роквеллу. Часть 1. Метод испытания (шкалы A- B-C-D-E-F-G-H-K-N-T)

Руководство ИСО 33:2000 Использование сертифицированных эталонных материалов

Руководство ИСО 34:2000 Общие требования к компетенции производителей эталонных материалов

Руководство ИСО 35:1989 Сертификация эталонных материалов. Общие и статистические принципы

АСТМ Д 329-02 Ацетон. Технические требования

АИСИ Е-52100 Сталь хромированная

АНСИ Б3.12 Металлические шарики

В настоящем стандарте применены следующие термины с соответствующими определениями:

3.1. смазывающая способность: Свойство топлива, измеряемое пятном износа на металлическом шарике, которое образуется в результате трения металлического шарика о неподвижную металлическую пластину, полностью погруженную в топливо в точно определенных условиях испытания.

3.2. MWSD: Измеренный средний диаметр пятна износа, образующийся на шарике.

3.3. WS1.4: Расчетное значение диаметра пятна износа, скорректированное к стандартному давлению водяных паров 1,4 кПа.

3.4. HCF: Коэффициент корректировки влажности (мкм / кПа), приводящий значение пятна износа, полученное в условиях испытания, к стандартизованному давлению водяного пара, равному 1,4 кПа.

4.1. Образец испытуемого топлива помещают в емкость, в которой поддерживается заданная температура. Металлический шарик прочно закрепляют в вертикально расположенном держателе и прижимают с приложением нагрузки к горизонтально укрепленной металлической пластине. Шарик совершает возвратно-поступательные движения с определенной частотой и длиной хода. При этом поверхность шарика, вступающая в контакт с пластиной, полностью погружена в топливо. Металлические свойства шарика, пластины, температура, нагрузка, прилагаемая к шарику; частота и длина хода шарика точно заданы.

Для корректировки размера пятна износа, полученного на испытуемом шарике, к стандартному набору условий испытания в процессе испытания учитывают условия окружающей среды. Полученный в результате испытаний диаметр пятна износа является мерой смазывающей способности жидкости.

5.1. Сжатый воздух под давлением от 140 до 210 кПа с содержанием углеводорода не более 0,1 см3/м3, воды - не более 50 см3/м3. Используется для сушки деталей установки.

Предупреждение - Следует соблюдать особую осторожность вблизи легковоспламеняющихся веществ.

5.2. Толуол для промышленных целей по ИСО 5272.

Предупреждение - Толуол - легковоспламеняющееся вещество. Пары его вредны при вдыхании.

5.3. Ацетон по АСТМ Д 329.

Предупреждение - Ацетон - легковоспламеняющееся вещество. Пары его взрывоопасны.

5.4. Эталонные жидкости*

Для проверки состояния и надежности работы аппарата, применяемого для испытания, используют две эталонные жидкости, подготовленные в соответствии с Руководством ИСО 33 и Руководством ИСО 34. Эти жидкости должны иметь четкую маркировку с указанием значения, полученного на аппарате HFRR (WS1.4), с соответствующим диапазоном допустимых значений, выраженных в микрометрах, с поправочным коэффициентом влажности HCF, выраженным в микрометрах/килопаскалях. Расчетные значения (диаметра пятна износа), полученные в результате проведения испытаний настоящим методом на аппарате HFRR, для обеих эталонных жидкостей должны отличаться не менее чем на 200 мкм друг от друга.

Примечание - Установлено, что в качестве эталонной жидкости с высокой смазывающей способностью пригодны эталонные жидкости СЕС RF-90-A-92, DF-92-02 и жидкость А по Руководству ИСО 35. В качестве эталонной жидкости с низкой смазывающей способностью пригодны эталонные жидкости СЕС DF-70-00 и жидкость В по Руководству ИСО 35. Эта информация приведена для удобства пользователей данным методом и не является обязательной. Можно использовать эквивалентные жидкости, если доказано, что их применение дает такие же результаты.

*Эталонные жидкости закупают по импорту.

6.1. Аппарат HFRR

Аппарат для испытания, приведенный на рисунке 1, должен обеспечивать возможность приводить в возвратно-поступательное движение с заданной частотой, длиной хода и нагрузкой укрепленный металлический шарик в контакте со стационарной стальной пластиной; при этом вступающие в контакт поверхности должны быть полностью погружены в испытуемое топливо в соответствии с условиями испытания по таблице 1.

Примечание - Для испытания можно применять аппараты HFRR и HFR2 либо другое оборудование, если оно дает такие же результаты.

1 - резервуар для топлива; 2 - металлический шарик; 3 - нагрузка; 4 - металлическая пластина; 5 - нагревательный элемент; 6 - направление возвратно-поступательного движения

Рисунок 1 - Схема аппарата HFRR

Таблица 1 - Условия проведения испытаний

Параметр

Значение

Объем топлива, см3

2 ±0,2

Амплитуда колебаний, мм

1 ± 0,02

Частота колебаний, Гц

50 ± 1

Характеристики воздуха в лаборатории*

Рисунок 2

Температура топлива, °С

60 + 2

Приложенная нагрузка, г * *

200 + 1

Длительность испытания, мин

75 ± 0,1

Площадь поверхности топлива, мм2

600 ± 100

* Характеристики воздуха в лаборатории, измеренные на расстоянии 0,1-0,25 м от резервуара с жидкостью, должны регулироваться в принятом диапазоне характеристик, указанных на рисунке 2.

* * Общая приложенная нагрузка, включая вес держателя.

Резервуар для топлива должен выполнять две функции: жестко удерживать металлическую пластину и содержать топливо. Температура резервуара и находящейся в нем жидкости должна поддерживаться в соответствующем диапазоне с помощью регулируемого электронагревателя, непосредственно связанного с резервуаром.

Блок регулировки аппарата для контроля переменных рабочих параметров должен обеспечивать хранение и восстановление результатов измерения.

Относительная влажность воздуха, %

1 - недостаточная влажность; 2 - допустимый диапазон влажности; 3 - избыточная влажность

Рисунок 2 - Характеристики воздуха в лаборатории

6.2. Испытательная пластина, изготовленная из каленого металлического прута (сталь по АИСИ Е-52100), с твердостью по Виккерсу «HV 30» от 190 до 210 (ИСО 6507). Её поверхность должна быть от полирована до значения Ra 0,02 мкм.

6.3. Испытуемый металлический шарик по АНСИ Б 3.12 диаметром 6 мм, изготовленный из стали марки 28 по АИСИ Е-52100, который должен обладать твердостью по Роквеллу от 58 до 66 (ИСО 6508-1) и отполированной поверхностью Ra мкм.

6.4. Микроскоп со 100-кратным увеличением и разрешающей способностью, равной 1 мкм, обеспечивающий измерение пятна износа на испытуемом шарике.

6.5. Эксикатор, содержащий осушающий агент, пригодный для хранения металлических шариков, пластин и деталей аппарата.

6.6. Ванна очистительная ультразвукового типа, мощностью не менее 40 W, с резервуаром из не ржавеющей стали соответствующей емкости.

6.7. Контейнер для топлива из листовой нержавеющей стали с эпоксидным покрытием. Другие материалы могут использоваться для изготовления контейнера только в случае, если они дают аналогичные результаты.

6.8. Устройство для измерения времени, механическое или электронное, позволяющее измерить (75 ±0,1) мин.

6.9. Груз массой 200 г, включающий массу приспособлений для его крепления.

7.1. Подготовка аппарата HFRR

7.1.1. Используемые при испытании металлические пластины (зеркальной поверхностью вверх) и металлические шарики с помощью чистых пинцетов помещают в стеклянный контейнер, заливают их толуолом так, чтобы толуол полностью покрыл все пластины и шарики, и оставляют для «замачивания» не менее чем на 8 ч, затем контейнер помещают на 10 мин в ультразвуковую очистительную ванну. После этого пластины (зеркальной поверхностью вверх) и шарики переносят в контейнер со свежим толуолом, контейнер закрывают крышкой и хранят соответствующим образом, избегая загрязнений.

7.1.2. Детали аппарата

Перед испытанием все детали аппарата, держатели, шурупы и другие комплектующие детали, контактирующие с испытуемым топливом, помещают вместе с испытуемыми металлическими пластинами и шариками (предварительно очищенными, как описано в 7.1.1) в чистый стеклянный стакан и полностью заливают толуолом. Стакан помещают на 10 мин в ультразвуковую очистительную ванну, затем с помощью чистых пинцетов детали, металлические пластины и шарики перемещают в стакан с ацетоном. Стакан ставят на 2 мин в ультразвуковую очистительную ванну. Затем детали аккуратно вынимают и, если их не используют сразу, хранят в эксикаторе.

7.2. Калибровка и регулировка

7.2.1. Температура

Точность терморегулятора, используемого для поддержания необходимой температуры испытуемого топлива, проверяют с помощью калиброванного устройства измерения температуры.

7.2.2. Частота

Частоту возвратно-поступательных движений привода проверяют калиброванным частотомером.

7.2.3. Длина хода

Длина хода должна быть тщательно измерена, поскольку является основным параметром прецизионности испытания. Длина хода для аппаратов, применяемых в данном методе, контролируется электронной самокалибровкой. Альтернативно длину хода, используя калиброванный микроскоп, проверяют путем измерения полной длины пятна износа на испытательной пластине после проведения испытания эталонной жидкости, обладающей низкой смазывающей способностью. Для получения фактической длины пятна износа из измеренной длины пятна износа вычитают среднюю ширину пятна износа.

7.2.4. Продолжительность испытания

Длительность проведения испытания контролируют с помощью калиброванного устройства измерения времени - таймера (6.8).

7.2.5. Режим работы испытательного аппарата

Режим работы аппаратуры необходимо проверять в соответствии с инструкциями, приведенными в Руководстве ИСО 33 и ИСО 4259, проводя единичное испытание (как указано в разделах 7-9) каждой из двух эталонных жидкостей. Для расчета значения WS1,4 (раздел 3) необходимо использовать сертифицированное значение HCF (раздел 3) для конкретной эталонной жидкости.

Если WS1.4 находится вне сертифицированного диапазона допустимых значений, для такой эталонной жидкости следует провести два дополнительных испытания. Если результат одного из этих испытаний не соответствует диапазону, следует провести проверку аппаратуры и длины хода (7.2.1-7.2.4). Если результат для жидкости с низкими смазывающими свойствами является слишком низким, то, возможно, ее необходимо заменить.

Испытания эталонных жидкостей следует проводить с каждой из них после проведения 25 испытаний или по истечении 10 дней испытаний (в зависимости от того, какое из указанных условий будет выполнено первым).

8.1. При проведении испытания с особой тщательностью соблюдают чистоту и описанные способы очистки материалов. При установке, регулировке и манипулировании всеми используемыми при испытании деталями (пластинами, шариками, емкостями, приспособлениями для крепления и т.д.) следует защищать их от загрязнения, используя чистые пинцеты. Также тщательно следят за отсутствием царапин на поверхности металлических шариков и пластин.

8.2. С помощью пинцета металлическую пластину (блестящей поверхностью вверх) помещают в емкость для испытуемого образца топлива. Пластину закрепляют в емкости, а емкость - в аппарате. Проверяют правильность установки в емкости с испытуемым топливом устройства для измерения температуры.

8.3. С помощью пинцета стальной шарик закрепляют в держателе, а держатель присоединяют к концу рычага вибратора. Перед окончательным закреплением держателя проверяют горизонтальность его положения.

8.4. Измеряют температуру и относительную влажность окружающего воздуха на расстоянии от 0,1 до 0,25 м от емкости с образцом для испытания. Если полученные значения не отвечают требованиям, приведенным на рисунке 2, перед началом испытания принимают меры для изменения относительной влажности. Регистрируют температуру и относительную влажность воздуха.

8.5. С помощью одноразовой пипетки помещают в емкость 2 см3 испытуемого топлива.

8.6. Опускают рычаг и подвешивают к нему груз массой 200 г. Убеждаются, что груз и его крепление находятся в свободном состоянии.

8.7. Устанавливают регулятор температуры, длину хода и частоту колебаний в соответствии со значениями, приведенными в таблице 1.

8.8. Продолжительность испытания - 75 мин. После окончания испытания отключают вибратор и нагреватель и удаляют прикрепленный груз. Поднимают рычаг и освобождают держатель шарика.

8.9. Измеряют температуру и относительную влажность на расстоянии от 0,1 до 0,5 м от емкости с образцом топлива. Чтобы результаты испытания были признаны действительными, они должны соответствовать требованиям, приведенным на рисунке 2. Регистрируют температуру и относительную влажность.

8.10. Не освобождая шарик из держателя, промывают держатель несколько раз в толуоле, затем несколько раз в ацетоне, после чего помещают держатель в стакан со свежим толуолом. Стакан помещают на 30 с в ультразвуковую очистительную ванну.

8.11. Держатель шарика перемещают в стакан со свежим ацетоном и на 30 с помещают в ультра звуковую очистительную ванну. После высыхания держателя и шарика на воздухе пятно износа обводят специальным маркером.

8.12. Емкость с жидкостью удаляют из аппарата и освобождают от жидкости соответствующим образом. Не вынимая пластины из емкости, несколько раз промывают ее толуолом, затем - несколько раз ацетоном и помещают емкость в стакан со свежим толуолом. Стакан ставят на 30 с в ультразвуковую очистительную ванну.

8.13. Переносят емкость (вместе с испытательной пластиной) в стакан со свежим ацетоном и затем на 30 с в ультразвуковую очистительную ванну. После сушки пластины на воздухе вынимают ее из емкости и хранят в соответствующей таре (пластиковом пакете), используя в качестве маркировки номер эксперимента.

8.14. Металлический шарик, находящийся в держателе, помещают под микроскоп и измеряют диаметр пятна износа в соответствии с разделом 9.

8.15. После измерения пятна износа металлический шарик освобождают из держателя и хранят в соответствующем сосуде вместе с металлической пластиной.

9.1. Помещают металлический шарик под микроскоп со 100-кратным увеличением.

9.2. Испытуемый шарик двигают в поле зрения к центру пятна износа. Регулируют подсветку микроскопа, чтобы был ясно различим край пятна износа. При возникновении вопросов - см. приложение А.

9.3. Измеряют диаметр пятна износа по оси абсцисс и оси ординат с точностью до 1 мкм. Полученные в результате измерений значения заносят в таблицу. Если расхождение в размерах пятна износа по оси абсцисс и оси ординат превышает диапазон от плюс 100 до минус 30 мкм, следует проверить правильность определения границ пятна износа.

10.1. Некоррелированный средний диаметр пятна износа MWSD, мкм, рассчитывают по формуле

                                                                    (1)

где x - размер пятна износа, перпендикулярный к направлению возвратно-поступательного движения, мкм;

у - размер пятна износа, параллельный направлению возвратно-поступательного движения, мкм.

10.2. Исходное абсолютное давление насыщенных паров в момент начала испытания AVP1 кПа, рассчитывают по формуле

                                                               (2)

где Rh2 - относительная влажность в момент начала испытания, %;

где T1 - температура окружающего воздуха в момент начала испытания, °С.

10.3. Абсолютное давление насыщенных паров в конце испытания AVP2, кПа, рассчитывают по формуле

                                                              (3)

где Rh3 - относительная влажность в конце испытания, %;

где Т2 - температура окружающего воздуха в конце испытания, °С.

10.4. Среднее значение абсолютного давления AVP, кПа, рассчитывают по формуле

                                                          (4)

10.5. Скорректированный диаметр пятна износа WS1.4, мкм, рассчитывают по формуле

WS 1,4 = MWSD + HCF (1,4-AVP),                                    (5)

где HCF - поправочный коэффициент влажности. Для неизвестного топлива HCF = 60.

Протокол испытаний должен содержать:

- ссылку на настоящий стандарт;

- описание испытуемого топлива;

- результаты измерений пятна износа по осям абсцисс и ординат и нескорректированного среднего диаметра пятна износа MWSD с точностью до 1 мкм;

- данные о температуре и относительной влажности воздушной среды в начале и конце испытания;

- рассчитанное среднее значение абсолютного давления паров A VP;

- скорректированный средний диаметр пятна износа WS1.4 с точностью до 1 мкм;

- описание формы пятна износа;

- данные об испытуемых образцах топлив;

- дату и полученные в результате последнего испытания характеристики обоих эталонных топлив;

- дату проведения испытания.

Прецизионность была установлена при испытании топлив со средним диаметром пятна износа в диапазоне от 300 до 600 мкм с помощью статистической обработки результатов испытаний, проведенных в различных лабораториях в соответствии с ИСО 4259.

12.1. Повторяемость (сходимость) r

Разность двух результатов испытаний, полученных одним и тем же оператором в одной лаборатории на идентичном материале с использованием одного и того же оборудования в одинаковых условиях, в течение длительного времени и при точном соблюдении метода проведения испытания может превышать значение r = 63 мкм только в одном случае из 20.

12.2. Воспроизводимость R

Разность двух результатов независимых испытаний, полученных различными операторами одним и тем же методом на идентичном материале в разных лабораториях с использованием различного оборудования, в течение длительного времени может превышать значение R = 102 мкм только в одном случае из 20.

А.1. Внешний вид пятна износа может изменяться в зависимости от испытуемого топлива и в особенности при испытании топлива с присадками, улучшающими его смазывающую способность.

Обычно пятно износа представляет собой серию царапин, образовавшихся по направлению движения шарика, которые больше по направлению оси абсцисс, чем по оси ординат.

В некоторых случаях, например когда проводят испытание эталонных жидкостей с низкой смазывающей способностью, граница между пятном износа и обесцвеченной (но без износа) площадью шарика отчетлива и размер пятна легко измерить. В других случаях центральная поцарапанная часть пятна окружена менее четкой площадью износа и между площадями с износом и без износа на шарике нет резкой границы. В этих случаях, возможно, будет трудно увидеть или измерить форму пятна, как показано на рисунке А.1. Полное пятно износа включает отчетливую и менее отчетливую площади.

1 - шарик; 2 - поверхность, не подвергшаяся износу; 3 - неясно выраженная часть пятна износа; 4 - ясно выраженная часть пятна износа

Рисунок А.1 - Пример рисунка пятна износа с неясно выраженной границей износа

Примеры различных форм пятен износа с обозначением его границ представлены на рисунках А.2 и А.3.

Рисунок А.2 - Различные формы пятна износа

Рисунок А.3 - Различные формы пятна износа

Таблица В.1

Обозначение ссылочного международного, регионального стандарта

Обозначение и наименование соответствующего национального стандарта

ИСО 4259: 1992

ГОСТ Р 8.580-2001 Государственная система обеспечения единства измерений. Определение и применение показателей прецизионности методов испытаний нефтепродуктов

ИСО 5272:1979

*

ИСО 6507-1:1997

*

ИСО 6508-1:1999

*

Руководство ИСО 33:2000

*

Руководство ИСО 34:2000

*

Руководство ИСО 35:2000

*

АСТМ Д 329-02

*

АИСИ Е-52100

*

АНСИ Б3.12

*

* Соответствующий национальный стандарт отсутствует. До его утверждения рекомендуется использовать перевод на русский язык данного международного (регионального) стандарта. Перевод данного международного (регионального) стандарта находится в Федеральном информационном фонде технических регламентов и стандартов.

 

Ключевые слова: дизельное топливо, смазывающие свойства, аппарат HFRR, высокочастотное возвратно-поступательное движение, металлический шарик, пятно износа

 

aquagroup.ru

ГОСТ Р ИСО 12156-1-2006 Топливо дизельное. Определение смазывающей способности на аппарате HFRR. Часть 1. Метод испытаний (с Поправкой), ГОСТ Р от 28 сентября 2006 года №ИСО 12156-1-2006

ГОСТ Р ИСО 12156-1-2006

Группа Б09

 Метод испытаний

ОКС 75.160.20ОКСТУ 0209

Дата введения 2007-07-01

Цели и принципы стандартизации в Российской Федерации установлены Федеральным законом от 27 декабря 2002 г. N 184-ФЗ "О техническом регулировании", а правила применения национальных стандартов Российской Федерации - ГОСТ Р 1.0-2004 "Стандартизация в Российской Федерации. Основные положения"Сведения о стандарте

1 ПОДГОТОВЛЕН Открытым акционерным обществом "Всероссийский научно-исследовательский институт по переработке нефти"(ОАО "ВНИИНП") на основе собственного аутентичного перевода стандарта, указанного в пункте 4

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 31 "Нефтяные топлива и смазочные материалы"

3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 28 сентября 2006 г. N 208-ст

4 Настоящий стандарт идентичен международному стандарту ИСО 12156-1:1997 "Дизельное топливо. Оценка смазывающей способности на аппарате с возвратно-поступательным движением высокой частоты (HFRR). Часть 1. Метод испытаний" (ISO 12156-1:1997 "Diesel fuel - Assessment of lubricity using the high-frequency reciprocating rig (HFRR) - Part 1: Test method") с Изменением 1:1998.Наименование настоящего стандарта изменено относительно наименования указанного международного стандарта для приведения в соответствие с ГОСТ Р 1.5-2004 (подраздел 3.5).При применении настоящего стандарта рекомендуется использовать вместо ссылочных международных и региональных стандартов соответствующие им национальные стандарты Российской Федерации, сведения о которых приведены в дополнительном приложении В

5 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕИнформация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодно издаваемом информационном указателе "Национальные стандарты", а текст изменений и поправок - в ежемесячно издаваемых информационных указателях "Национальные стандарты". В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ежемесячно издаваемом информационном указателе "Национальные стандарты". Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети ИнтернетВНЕСЕНА поправка, опубликованная в ИУС N 3, 2007 годПоправка внесена изготовителем базы данных

Введение

Любое дизельное топливо, проходящее через систему впрыска, играет роль смазывающего материала. Чрезмерный износ, который ведет к быстрому выходу из строя деталей системы впрыска топлива, можно объяснить недостаточной смазывающей способностью топлива.Для целого ряда комбинаций "топливо/деталь системы впрыска топлива" установлено влияние топлива на изнашиваемость деталей системы впрыска топлива, подвергающихся смешанному трению. Результаты испытания смазывающих свойств топлива данным методом, при различных комбинациях, позволяют с достаточной точностью предсказать смазывающую способность топлива.

1 Область применения

1.1 Настоящий стандарт устанавливает метод определения смазывающей способности дизельных топлив, включая дизельное топливо, содержащее присадки, улучшающие его смазывающие способности, на аппарате с высокочастотным возвратно-поступательным движением шарика (HFRR).Примечание - Возможность определения смазывающей способности всех комбинаций присадка/топливо настоящим методом не установлена.

1.2 Настоящий стандарт не содержит описания мер безопасности, которые должны соблюдаться при проведении испытаний. Принятие всех мер по технике безопасности является обязанностью пользователя стандартом.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие международные и региональные стандарты:ИСО 4259:1992 Нефтепродукты. Определение и применение показателей прецизионности методов испытанияИСО 5272:1979 Толуол для промышленного применения. Технические условияИСО 6507-1:1997 Металлические материалы. Испытание твердости по Виккерсу. Часть 1. Метод испытанияИСО 6508-1:1999 Металлические материалы. Испытание твердости по Роквеллу. Часть 1. Метод испытания (шкалы A-B-C-D-E-F-G-H-K-N-T)Руководство ИСО 33:2000 Использование сертифицированных эталонных материаловРуководство ИСО 34:2000 Общие требования к компетенции производителей эталонных материаловРуководство ИСО 35:1989 Сертификация эталонных материалов. Общие и статистические принципыАСТМ Д 329-02 Ацетон. Технические требованияАИСИ Е-52100 Сталь хромированнаяАНСИ Б3.12 Металлические шарики

3 Термины и определения

В настоящем стандарте применены следующие термины с соответствующими определениями:

3.1 смазывающая способность: Свойство топлива, измеряемое пятном износа на металлическом шарике, которое образуется в результате трения металлического шарика о неподвижную металлическую пластину, полностью погруженную в топливо в точно определенных условиях испытания.

3.2 : Измеренный средний диаметр пятна износа, образующийся на шарике.

3.3 : Расчетное значение диаметра пятна износа, скорректированное к стандартному давлению водяных паров 1,4 кПа.

3.4 : Коэффициент корректировки влажности (мкм/кПа), приводящий значение пятна износа, полученное в условиях испытания, к стандартизованному давлению водяного пара, равному 1,4 кПа.

4 Сущность метода

4.1 Образец испытуемого топлива помещают в емкость, в которой поддерживается заданная температура. Металлический шарик прочно закрепляют в вертикально расположенном держателе и прижимают с приложением нагрузки к горизонтально укрепленной металлической пластине. Шарик совершает возвратно-поступательные движения с определенной частотой и длиной хода. При этом поверхность шарика, вступающая в контакт с пластиной, полностью погружена в топливо. Металлические свойства шарика, пластины, температура, нагрузка, прилагаемая к шарику; частота и длина хода шарика точно заданы.Для корректировки размера пятна износа, полученного на испытуемом шарике, к стандартному набору условий испытания в процессе испытания учитывают условия окружающей среды. Полученный в результате испытаний диаметр пятна износа является мерой смазывающей способности жидкости.

5 Реактивы и материалы

5.1 Сжатый воздух под давлением от 140 до 210 кПа с содержанием углеводорода не более 0,1 см/м, воды - не более 50 см/м. Используется для сушки деталей установки.Предупреждение - Следует соблюдать особую осторожность вблизи легковоспламеняющихся веществ.

5.2 Толуол для промышленных целей по ИСО 5272.Предупреждение - Толуол - легковоспламеняющееся вещество. Пары его вредны при вдыхании.

5.3 Ацетон по АСТМ Д 329.Предупреждение - Ацетон - легковоспламеняющееся вещество. Пары его взрывоопасны.

5.4 Эталонные жидкости*_____________* Эталонные жидкости закупают по импорту.Для проверки состояния и надежности работы аппарата, применяемого для испытания, используют две эталонные жидкости, подготовленные в соответствии с Руководством ИСО 33 и Руководством ИСО 34. Эти жидкости должны иметь четкую маркировку с указанием значения, полученного на аппарате HFRR (), с соответствующим диапазоном допустимых значений, выраженных в микрометрах, с поправочным коэффициентом влажности , выраженным в микрометрах/килопаскалях. Расчетные значения (диаметра пятна износа), полученные в результате проведения испытаний настоящим методом на аппарате HFRR, для обеих эталонных жидкостей должны отличаться не менее чем на 200 мкм друг от друга.Примечание - Установлено, что в качестве эталонной жидкости с высокой смазывающей способностью пригодны эталонные жидкости СЕС RF-90-A-92, DF-92-02 и жидкость А по Руководству ИСО 35. В качестве эталонной жидкости с низкой смазывающей способностью пригодны эталонные жидкости СЕС DF-70-00 и жидкость В по Руководству ИСО 35. Эта информация приведена для удобства пользователей данным методом и не является обязательной. Можно использовать эквивалентные жидкости, если доказано, что их применение дает такие же результаты.

6 Аппаратура

6.1 Аппарат HFRRАппарат для испытания, приведенный на рисунке 1, должен обеспечивать возможность приводить в возвратно-поступательное движение с заданной частотой, длиной хода и нагрузкой укрепленный металлический шарик в контакте со стационарной стальной пластиной; при этом вступающие в контакт поверхности должны быть полностью погружены в испытуемое топливо в соответствии с условиями испытания по таблице 1.

Рисунок 1 - Схема аппарата HFRR

1 - резервуар для топлива; 2 - металлический шарик; 3 - нагрузка; 4 - металлическая пластина; 5 - нагревательный элемент; 6 - направление возвратно-поступательного движения

Рисунок 1 - Схема аппарата HFRR

Таблица 1 - Условия проведения испытаний

Параметр

Значение

Объем топлива, см

2±0,2

Амплитуда колебаний, мм

1±0,02

Частота колебаний, Гц

50±1

Характеристики воздуха в лаборатории*

Рисунок 2

Температура топлива, °С

60±2

Приложенная нагрузка, г **

200±1

Длительность испытания, мин

75±0,1

Площадь поверхности топлива, мм

600±100

* Характеристики воздуха в лаборатории, измеренные на расстоянии 0,1-0,25 м от резервуара с жидкостью, должны регулироваться в принятом диапазоне характеристик, указанных на рисунке 2.** Общая приложенная нагрузка, включая вес держателя.

Примечание - Для испытания можно применять аппараты HFRR и HFR2 либо другое оборудование, если оно дает такие же результаты.Резервуар для топлива должен выполнять две функции: жестко удерживать металлическую пластину и содержать топливо. Температура резервуара и находящейся в нем жидкости должна поддерживаться в соответствующем диапазоне с помощью регулируемого электронагревателя, непосредственно связанного с резервуаром.Блок регулировки аппарата для контроля переменных рабочих параметров должен обеспечивать хранение и восстановление результатов измерения.

Рисунок 2 - Характеристики воздуха в лаборатории

1 - недостаточная влажность; 2 - допустимый диапазон влажности; 3 - избыточная влажность

Рисунок 2 - Характеристики воздуха в лаборатории

6.2 Испытательная пластина, изготовленная из каленого металлического прута (сталь по АИСИ Е-52100), с твердостью по Виккерсу "HV 30" от 190 до 210 (ИСО 6507). Ее поверхность должна быть отполирована до значения 0,02 мкм.

6.3 Испытуемый металлический шарик по АНСИ Б 3.12 диаметром 6 мм, изготовленный из стали марки 28 по АИСИ Е-52100, который должен обладать твердостью по Роквеллу от 58 до 66 (ИСО 6508-1) и отполированной поверхностью 0,05 мкм.

6.4 Микроскоп со 100-кратным увеличением и разрешающей способностью, равной 1 мкм, обеспечивающий измерение пятна износа на испытуемом шарике.

6.5 Эксикатор, содержащий осушающий агент, пригодный для хранения металлических шариков, пластин и деталей аппарата.

6.6 Ванна очистительная ультразвукового типа, мощностью не менее 40, с резервуаром из нержавеющей стали соответствующей емкости.

6.7 Контейнер для топлива из листовой нержавеющей стали с эпоксидным покрытием. Другие материалы могут использоваться для изготовления контейнера только в случае, если они дают аналогичные результаты.

6.8 Устройство для измерения времени, механическое или электронное, позволяющее измерить (75±0,1) мин.

6.9 Груз массой 200 г, включающий массу приспособлений для его крепления.

7 Подготовка к испытанию и калибровка

7.1 Подготовка аппарата HFRR

7.1.1 Используемые при испытании металлические пластины (зеркальной поверхностью вверх) и металлические шарики с помощью чистых пинцетов помещают в стеклянный контейнер, заливают их толуолом так, чтобы толуол полностью покрыл все пластины и шарики, и оставляют для "замачивания" не менее чем на 8 ч, затем контейнер помещают на 10 мин в ультразвуковую очистительную ванну. После этого пластины (зеркальной поверхностью вверх) и шарики переносят в контейнер со свежим толуолом, контейнер закрывают крышкой и хранят соответствующим образом, избегая загрязнений.

7.1.2 Детали аппаратаПеред испытанием все детали аппарата, держатели, шурупы и другие комплектующие детали, контактирующие с испытуемым топливом, помещают вместе с испытуемыми металлическими пластинами и шариками (предварительно очищенными, как описано в 7.1.1) в чистый стеклянный стакан и полностью заливают толуолом. Стакан помещают на 10 мин в ультразвуковую очистительную ванну, затем с помощью чистых пинцетов детали, металлические пластины и шарики перемещают в стакан с ацетоном. Стакан ставят на 2 мин в ультразвуковую очистительную ванну. Затем детали аккуратно вынимают и, если их не используют сразу, хранят в эксикаторе.

7.2 Калибровка и регулировка

7.2.1 ТемператураТочность терморегулятора, используемого для поддержания необходимой температуры испытуемого топлива, проверяют с помощью калиброванного устройства измерения температуры.

7.2.2 ЧастотаЧастоту возвратно-поступательных движений привода проверяют калиброванным частотомером.

7.2.3 Длина ходаДлина хода должна быть тщательно измерена, поскольку является основным параметром прецизионности испытания. Длина хода для аппаратов, применяемых в данном методе, контролируется электронной самокалибровкой. Альтернативно длину хода, используя калиброванный микроскоп, проверяют путем измерения полной длины пятна износа на испытательной пластине после проведения испытания эталонной жидкости, обладающей низкой смазывающей способностью. Для получения фактической длины пятна износа из измеренной длины пятна износа вычитают среднюю ширину пятна износа.

7.2.4 Продолжительность испытанияДлительность проведения испытания контролируют с помощью калиброванного устройства измерения времени - таймера (6.8).

7.2.5 Режим работы испытательного аппаратаРежим работы аппаратуры необходимо проверять в соответствии с инструкциями, приведенными в Руководстве ИСО 33 и ИСО 4259, проводя единичное испытание (как указано в разделах 7-9) каждой из двух эталонных жидкостей. Для расчета значения (раздел 3) необходимо использовать сертифицированное значение (раздел 3) для конкретной эталонной жидкости.Если находится вне сертифицированного диапазона допустимых значений, для такой эталонной жидкости следует провести два дополнительных испытания. Если результат одного из этих испытаний не соответствует диапазону, следует провести проверку аппаратуры и длины хода (7.2.1-7.2.4). Если результат для жидкости с низкими смазывающими свойствами является слишком низким, то, возможно, ее необходимо заменить.Испытания эталонных жидкостей следует проводить с каждой из них после проведения 25 испытаний или по истечении 10 дней испытаний (в зависимости от того, какое из указанных условий будет выполнено первым).

8 Проведение испытания

8.1 При проведении испытания с особой тщательностью соблюдают чистоту и описанные способы очистки материалов. При установке, регулировке и манипулировании всеми используемыми при испытании деталями (пластинами, шариками, емкостями, приспособлениями для крепления и т.д.) следует защищать их от загрязнения, используя чистые пинцеты. Также тщательно следят за отсутствием царапин на поверхности металлических шариков и пластин.

8.2 С помощью пинцета металлическую пластину (блестящей поверхностью вверх) помещают в емкость для испытуемого образца топлива. Пластину закрепляют в емкости, а емкость - в аппарате. Проверяют правильность установки в емкости с испытуемым топливом устройства для измерения температуры.

8.3 С помощью пинцета стальной шарик закрепляют в держателе, а держатель присоединяют к концу рычага вибратора. Перед окончательным закреплением держателя проверяют горизонтальность его положения.

8.4 Измеряют температуру и относительную влажность окружающего воздуха на расстоянии от 0,1 до 0,25 м от емкости с образцом для испытания. Если полученные значения не отвечают требованиям, приведенным на рисунке 2, перед началом испытания принимают меры для изменения относительной влажности. Регистрируют температуру и относительную влажность воздуха.

8.5 С помощью одноразовой пипетки помещают в емкость 2 см испытуемого топлива.

8.6 Опускают рычаг и подвешивают к нему груз массой 200 г. Убеждаются, что груз и его крепление находятся в свободном состоянии.

8.7 Устанавливают регулятор температуры, длину хода и частоту колебаний в соответствии со значениями, приведенными в таблице 1.

8.8 Продолжительность испытания - 75 мин. После окончания испытания отключают вибратор и нагреватель и удаляют прикрепленный груз. Поднимают рычаг и освобождают держатель шарика.

8.9 Измеряют температуру и относительную влажность на расстоянии от 0,1 до 0,5 м от емкости с образцом топлива. Чтобы результаты испытания были признаны действительными, они должны соответствовать требованиям, приведенным на рисунке 2. Регистрируют температуру и относительную влажность.

8.10 Не освобождая шарик из держателя, промывают держатель несколько раз в толуоле, затем несколько раз в ацетоне, после чего помещают держатель в стакан со свежим толуолом. Стакан помещают на 30 с в ультразвуковую очистительную ванну.

8.11 Держатель шарика перемещают в стакан со свежим ацетоном и на 30 с помещают в ультразвуковую очистительную ванну. После высыхания держателя и шарика на воздухе пятно износа обводят специальным маркером.

8.12 Емкость с жидкостью удаляют из аппарата и освобождают от жидкости соответствующим образом. Не вынимая пластины из емкости, несколько раз промывают ее толуолом, затем - несколько раз ацетоном и помещают емкость в стакан со свежим толуолом. Стакан ставят на 30 с в ультразвуковую очистительную ванну.

8.13 Переносят емкость (вместе с испытательной пластиной) в стакан со свежим ацетоном и затем на 30 с в ультразвуковую очистительную ванну. После сушки пластины на воздухе вынимают ее из емкости и хранят в соответствующей таре (пластиковом пакете), используя в качестве маркировки номер эксперимента.

8.14 Металлический шарик, находящийся в держателе, помещают под микроскоп и измеряют диаметр пятна износа в соответствии с разделом 9.

8.15 После измерения пятна износа металлический шарик освобождают из держателя и хранят в соответствующем сосуде вместе с металлической пластиной.

9 Измерение пятна износа

9.1 Помещают металлический шарик под микроскоп со 100-кратным увеличением.

9.2 Испытуемый шарик двигают в поле зрения к центру пятна износа. Регулируют подсветку микроскопа, чтобы был ясно различим край пятна износа. При возникновении вопросов - см. приложение А.

9.3 Измеряют диаметр пятна износа по оси абсцисс и оси ординат с точностью до 1 мкм. Полученные в результате измерений значения заносят в таблицу. Если расхождение в размерах пятна износа по оси абсцисс и оси ординат превышает диапазон от плюс 100 до минус 30 мкм, следует проверить правильность определения границ пятна износа.

10 Обработка результатов

10.1 Некорректированный средний диаметр пятна износа , мкм, рассчитывают по формуле

, (1)

где - размер пятна износа, перпендикулярный к направлению возвратно-поступательного движения, мкм; - размер пятна износа, параллельный направлению возвратно-поступательного движения, мкм.

10.2 Исходное абсолютное давление насыщенных паров в момент начала испытания , кПа, рассчитывают по формуле

, (2)

где - относительная влажность в момент начала испытания, %;

,

где - температура окружающего воздуха в момент начала испытания, °С.

10.3 Абсолютное давление насыщенных паров в конце испытания , кПа, рассчитывают по формуле

, (3)

где - относительная влажность в конце испытания, %;

,

где - температура окружающего воздуха в конце испытания, °С.

10.4 Среднее значение абсолютного давления , кПа, рассчитывают по формуле

, (4)

10.5 Скорректированный диаметр пятна износа , мкм, рассчитывают по формуле

, (5)

где - поправочный коэффициент влажности. Для неизвестного топлива 60.

11 Протокол испытаний

Протокол испытаний должен содержать:- ссылку на настоящий стандарт;- описание испытуемого топлива;- результаты измерений пятна износа по осям абсцисс и ординат и нескорректированного среднего диаметра пятна износа с точностью до 1 мкм;- данные о температуре и относительной влажности воздушной среды в начале и конце испытания;- рассчитанное среднее значение абсолютного давления паров ;- скорректированный средний диаметр пятна износа с точностью до 1 мкм;- описание формы пятна износа;- данные об испытуемых образцах топлив;- дату и полученные в результате последнего испытания характеристики обоих эталонных топлив;- дату проведения испытания.

12 Прецизионность

Прецизионность была установлена при испытании топлив со средним диаметром пятна износа в диапазоне от 300 до 600 мкм с помощью статистической обработки результатов испытаний, проведенных в различных лабораториях в соответствии с ИСО 4259.

12.1 Повторяемость (сходимость) Разность двух результатов испытаний, полученных одним и тем же оператором в одной лаборатории на идентичном материале с использованием одного и того же оборудования в одинаковых условиях, в течение длительного времени и при точном соблюдении метода проведения испытания может превышать значение 63 мкм только в одном случае из 20.

12.2 Воспроизводимость Разность двух результатов независимых испытаний, полученных различными операторами одним и тем же методом на идентичном материале в разных лабораториях с использованием различного оборудования, в течение длительного времени может превышать значение 102 мкм только в одном случае из 20.

Приложение А (справочное). Измерение пятна износа

Приложение А(справочное)

А.1 Внешний вид пятна износа может изменяться в зависимости от испытуемого топлива и в особенности при испытании топлива с присадками, улучшающими его смазывающую способность.Обычно пятно износа представляет собой серию царапин, образовавшихся по направлению движения шарика, которые больше по направлению оси абсцисс, чем по оси ординат.В некоторых случаях, например когда проводят испытание эталонных жидкостей с низкой смазывающей способностью, граница между пятном износа и обесцвеченной (но без износа) площадью шарика отчетлива и размер пятна легко измерить. В других случаях центральная поцарапанная часть пятна окружена менее четкой площадью износа и между площадями с износом и без износа на шарике нет резкой границы. В этих случаях, возможно, будет трудно увидеть или измерить форму пятна, как показано на рисунке А.1. Полное пятно износа включает отчетливую и менее отчетливую площади.

Рисунок А.1 - Пример рисунка пятна износа с неясно выраженной границей износа

1 - шарик;

2 - поверхность, не подвергшаяся износу; 3 - неясно выраженная часть пятна износа; 4 - ясно выраженная часть пятна износа

Рисунок А.1 - Пример рисунка пятна износа с неясно выраженной границей износа

Примеры различных форм пятен износа с обозначением его границ представлены на рисунках А.2 и А.3.

Рисунок А.2 - Различные формы пятна износа

Рисунок А.2 - Различные формы пятна износа

Рисунок А.3 - Различные формы пятна износа

Рисунок А.3 - Различные формы пятна износа

Приложение В (справочное). Сведения о соответствии национальных стандартов Российской Федерации ссылочным международным и региональным стандартам

Приложение В(справочное)

Таблица В.1

Электронный текст документаподготовлен АО "Кодекс" и сверен по:официальное изданиеМ.: Стандартинформ, 2006

Редакция документа с учетомизменений и дополнений подготовленаАО "Кодекс"

docs.cntd.ru


Смотрите также