Содержание смолистых веществ.
Смолистые вещества (нейтральные смолы, асфальтены и др.) образуются в результате окисления и полимеризации химически нестойких молекул непредельных углеводородов, содержащихся в продуктах переработки нефти. Особенно большое количество смол и асфальтенов содержится в топочных мазутах крекинг- остатков и в газотурбинном топливе. Топлива с высоким содержанием смолистых веществ нестабильны при хранении, обусловливают отложения нагаров на распылителях форсунок и на других деталях ЦПГ.
Выпадение осадка в цистернах часто наблюдается при смешивании топлив, содержащих большое количество смолистых веществ, с некоторыми другими сортами. Существует явление несовместимости топлив. Во избежание выделения осадка целесообразно избегать смешивания на судне топлив разных сортов пли предварительно проверять их на несовместимость.
Интенсивность смолообразования зависит от содержания в топливе непредельных углеводородов, склонных к окислению. Их содержание оценивается йодным числом, которое показывает, какое количество граммов йода присоединяется к непредельным углеводородам, содержащимся в 100 мл топлива. Йодное число нормируется для дистиллятных топлив. У дизельных топлив йодное число должно быть не более 6, у газотурбинных топлив — не более 45 г /2/100 мл топлива.
Коксуемость.
Под коксом имеется в виду нагар, образующийся на нагретых поверхностях деталей в результате разложения топлива при высоких температурах.
Использование топлива с высокой коксуемостью приводит к образованию нагаров вокруг сопел форсунок, в канавках уплотнительных поршневых колец, на стенках камеры сгорания, в выпускном тракте, в продувочных и выпускных окнах двухтактных дизелей. Помимо этого, высокая коксуемость топлив приводит к лакообразованию на стенках поршней, втулок цилиндров и
в канавках уплотнительных поршневых колец. Лак не держит масляную пленку. Это может привести к повышению механических потерь. нарушению подвижности поршневых колец и к задирам поршней.
Коксуемость топлив определяют в приборах Конрадсона и оценивают в процентах. Коксуемость дистиллятных топлив обычно не превышает 0,5%. У тяжелых топлив коксуемость достигает 10%.
Кислотность.
Показателем содержания в топливе органических кислот, образующихся в результате окисления топлива кислородом воздуха является кислотность. Повышенная кислотность способствует коррозии топливной аппаратуры и деталей ЦПГ.
Кислотность топлива оценивается косвенным показателем — количеством миллиграммов щелочи, которое требуется для нейтрализации 100 мл топлива. Кислотность дизельных топлив не должна превышать 5 мг КОН на 100 мл топлива. Кислотность
тяжелых топлив в стандартах не нормируется.
Содержание минеральных (водорастворимых) кислот и щелочей, вызывающих интенсивную коррозию, не допускается ни в дистиллятных, ни в тяжелых топливах.
Зольность.
Характеризуется зольность величиной твердого остатка, образующегося после сгорания топлива. Зола — это неорганическая составляющая топлива. Она содержит соли и окислы металлов, остающиеся в топливе после переработки нефти в составе растворенных метало - органических соединений. В состав золы входят также механические примеси, попадающие в топливо при транспортировке и хранении.- Значительная часть зольных элементов удаляется в процессе очистки топлива на судне. Некоторая часть их остается в топливе в растворенном виде или в коллоидном состоянии. К ним относятся соединения кремния, железа, ванадия, натрия. Соединения кремния и железа вызывают абразивный износ деталей топливной аппаратуры.
Зола, образующаяся после сгорания топлива в цилиндре, способствует абразивному износу деталей ЦПГ, а соединения ванадия и натрия, содержащиеся в золе, способствуют коррозии деталей ЦПГ, выпускных клапанов, соплового и лопаточного аппарата турбокомпрессора.
Ванадий содержится преимущественно в средневязких (моторных) топливах и мазутах, в которых его количество достигает 0,02% массы.
Содержание серы в топливе.
Применяемые в судовых дизелях топлива характеризуются относительно высоким содержанием серы, которая может находиться в элементарном виде и в составе ее соединений (меркаптанов и сульфидов). В дизельном топливе содержание серы составляет не более 0,2%, в газотурбинном достигает 2,5%, а в мазутах — до 4,5%.
Сера является вредной примесью, так как ее соединения в определенных условиях способствуют коррозии деталей топливной аппаратуры, ЦПГ и газовыпускного тракта, а также увеличению нагарообразования в цилиндрах и повышенному износу трущихся деталей. Меркаптаны, например, вызывают коррозию и усиленное смолообразование в топливной аппаратуре. Меркаптаны (тиоспирты. тиолы) — это соединения, имеющие общую формулу RSH. где R — углеводородный радикал (СН3> С2Н5и т.п.). Содержание меркаптанов нормируется, для дизельных топлив и по должно превышать 0,01%. Совершенно не допускается содержание в топливах сероводорода.
Сернистые соединения, образующиеся в результате сгорания серы, являются одной из основных причин коррозии втулок цилиндров. В продуктах сгорания сернистого топлива образуются сернистый и серный ангидриды (SO2 и 5Оз). При наличии в топливе ванадия в процессе сгорания образуется пятиокись ванадия V2O5, которая действует как катализатор реакции окисления серы в серный ангидрид.
В результате соединения серного ангидрида с парами воды, содержащимися в продуктах сгорания, образуются пары агрессивной к металлам серной кислоты. При пониженных температурах стенок цилиндра, когда они оказываются ниже точки росы паров серной кислоты, происходит конденсация ее паров на зеркале втулки, что способствует активному протеканию электрохимической коррозии металла втулки и поршневых колец. Кроме этого, продукты сгорания серы и ее соединений увеличивают абразивный износ трущихся деталей.
Содержание воды в топливе.
Попадание воды в топливо возможно при его хранении и транспортировке.
Присутствие воды в топливе нежелательно — это приводит к коррозии топливных цистерн и топливной аппаратуры, затрудняет пуск двигателя и может вызвать перебои в его работе.
В дистиллярных топливах допускается только следы воды. В тяжелых топливах до 0,3%. Если выше, то коррозия плунжерных пар ТНВД и их заклинивание. Зарубежные топлива содержат < 1% H2O.
В отечественных мазутах до 2%.
Содержание механических примесей в топливе.
Механические примеси в топливе состоят из частиц органического и неорганического происхождения. Основными составляющими механических примесей являются частицы кокса, пыли, металла и окалины, попадающие в топливо при его переработке, хранении, транспортировке и перекачке по трубопроводам. Наличие механических примесей в топливе приводит к загрязнению емкостей и фильтров, повышенному износу трущихся пар топливных насосов и форсунок, засорению сопловых отверстий форсунок, заеданию плунжеров топливных насосов и игл форсунок, а также, способствует повышенному износу втулок цилиндров и поршневых колец. В стандартах на топлива строго нормируется количество механических примесей в топливах. В дизельных топливах, например, содержание механических примесей не допускается, в средневязком (моторном) — должно быть не более 0,1%, в мазутах — до 0,8% по массе. В дизельных установках, приспособленных для использования тяжелых топлив, предусматривается их очистка от механических примесей путем отстоя, фильтрации и сепарации.
Размер механических частиц после очисти должен быть не более 4 – 7 мкм (зазор в плунжерных парах ТНВД и форсунки).