CC BY
396
электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета. -2015. - № 107. - С.779-792.
7. Харченко П.М., Тимофеев В.П. Исследование плотности и давления насыщенных пород нефтяных фракций // Труды КубГАУ. - 2012. - Т1. - №39. - С. 140 - 142.
Literatura
1. Harchenko P.M., Timofeev V.P., CHizhov D.S. Metody issledovaniya davleniya nasyshchennyh parov i eksperimental'nye ustanovki // Nauchnyj zhurnal KubGAU. - 2014. -№106(02).
2. A.s. SSSR. Ustrojstvo dlya izmereniya davleniya/ P. M. Harchenko (SSSR). - №1413455; zayavl. 26.02.86; opubl. 1.04.88.
3. Hristichenko V., Blosinskij N. Eksperimental'nye ustanovki i metody issledovaniya plotnosti i DNP promyshlennyh stochnyh vod // Izvestiya Kubanskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. - 2012. - № 37. - S. 238-242.
4. Timofeev V. Opredelenie kriticheskih parametrov neftyanyh frakcij // Politematicheskij setevoj elektronnyj nauchnyj zhurnal Kubanskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. - 2014. - S. 973-982.
5. CHizhov D. Metody issledovaniya davleniya nasyshchennyh parov i eksperimental'nye ustanovki // Politematicheskij setevoj elektronnyj nauchnyj zhurnal Kubanskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. - 2015. - № 106. - S.1000-1012.
6. CHizhov D. Postroenie eksperimental'noj ustanovki dlya issledovaniya plotnosti i davleniya nefteproduktov s nasyshchennym parom (dnp) // Politematicheskij setevoj elektronnyj nauchnyj zhurnal Kubanskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. - 2015. - № 107. - S.779-792.
7. Harchenko P.M., Timofeev V.P. Issledovanie plotnosti i davleniya nasyshchennyh porod neftyanyh frakcij // Trudy KubGAU. - 2012. - T1. - №39. - S. 140 - 142.
УДК 620.193.4
DOI 10.24411/2078-1318-2019-14162
Доктор техн. наук, проф. А.П. КАРТОШКИН (ФГБОУ ВО СПбГАУ, akartoshkin@yandex.ru) Аспирант А.Н. СПИРИДОНОВА (ФГБОУ ВО СПбГАУ, angspiridonova@yandex.ru)
КОРРОЗИОННОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ ОХЛАЖДАЮЩИХ ЖИДКОСТЕЙ НА МЕТАЛЛЫ ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ
Необходимым условием оптимальной работы ДВС является своевременный и эффективный отвод тепла от его нагретых участков. Эту функцию выполняет система охлаждения, а именно находящаяся в ней охлаждающая жидкость, обладающая высокой теплоемкостью и теплопередачей. В качестве охлаждающей жидкости используют антифризы. Антифриз в Российской Федерации должен соответствовать требованиям ГОСТ 28084-89 «Жидкости охлаждающие низкозамерзающие» [1]. В процессе эксплуатации происходит изменение физико-химических свойств жидкости, старение, засорение механическими примесями, срабатывание присадок, вследствие чего увеличивается коррозионное воздействие охлаждающей жидкости на металлы системы охлаждения [2].
Цель исследования - определить коррозионное воздействие охлаждающей жидкости на металлы системы охлаждения.
Для достижения поставленной цели необходимо:
1. Выбрать метод определения коррозионного воздействия, при необходимости усовершенствовать его для охлаждающих жидкостей.
2. Провести сравнительную оценку коррозионного воздействия охлаждающих жидкостей, свежей и отработанной.
Материалы, методы и объекты исследования. Объектом исследования является отработанная охлаждающая жидкость и её воздействие на металлы.
Для оценки коррозионного воздействия принят метод Пинкевича [3]. Так как этот метод предполагает оценку коррозионности смазочных масел, было принято решение усовершенствовать его для исследования охлаждающих жидкостей.
В методику определения коррозионного воздействия были внесены следующие корректировки для охлаждающих жидкостей:
1. Температура термостата равна 40-50°С.
2. Остановка аппарата АП-1 через каждые 10 часов работы.
3. Выдержка с доступом кислорода воздуха в течение 10 часов.
4. Компенсация испарившейся охлаждающей жидкости.
Охлаждающие жидкости работают при переменных температурах в условиях контактирования с катализаторами. Катализаторами окисления являются такие металлы, как медь, алюминий, сталь, оловянный припой [4].
Коррозионную агрессивность оценивают по скорости коррозионного воздействия жидкости на металлы в стандартных условиях. Измеряют в коррозионных потерях металла, г/м2-сутки. На скорость коррозии влияют состав металла, его структура, внутреннее напряжение, состояние поверхности.
О сложном механизме коррозионных процессов свидетельствует характер коррозионных разрушений (рис. 1).
б в
Рис. 1. Характер коррозионных разрушений: Сплошная коррозия: а - равномерная, б - неравномерная Местная коррозия: в - пятнами, г - язвами
Результаты исследований. Для экспериментальных исследований было выбрано 6 образцов отработанной жидкости и для сравнительной оценки - 2 образца свежей охлаждающей жидкости (Дзержинский и UNOCAL) (табл.). Пробы были слиты с разных автомобилей с разным пробегом.
Коррозионное воздействие отработанной охлаждающей жидкости на металлическую пластинку представлено на рис. 2.
а
г
1 2 3
Рис. 2. Коррозионное воздействие отработанной охлаждающей жидкости: 1 - алюминий, 2 - сталь, 3 - олово
Из рис.2 можно наблюдать видимые образования коррозионных очагов на металлических пластинах, находившихся в отработанной охлаждающей жидкости, что свидетельствует о начале коррозионных процессов. Увеличение скорости коррозионного воздействия связано с уменьшением или отсутствием в охлаждающих жидкостях антикоррозионных присадок.
В реальных условиях скорость коррозии системы охлаждения двигателя изменяется по сложным зависимостям в связи с нестационарностью процессов тепломассообмена [5].
27,2 27 26,8 26,6 26,4 26,2 26 25,8 25,6 25,4 25,2
у = -0,0 №
Л
283Х+ 25,469
= и, 941
у = -0,0228Х+ 26,995^= 0,8402
Отрэб. Жидкость Свежая Дзержинский -Линейная (Отраб. Жидкость)
-Линейная (Свежая Дзержинский)
часов 20 часов 30 часов 40 часов 50 часов
Рис. 3. График снижения массы пластины в процессе испытания в охлаждающих жидкостях
Масса металлической пластины в отработанной жидкости (рис.3) снизилась на 0,156 г, а пластина в свежей охлаждающей жидкости - на 0,124 г, разница изменения масс металлической пластины составила 0,032 г.
Согласно пленочной теории пассивное состояние металла при добавлении в охлаждающую жидкость ингибиторов коррозии происходит за счет образования многослойной пленки продуктом взаимодействия активных компонентов присадки с металлом в результате адсорбции поверхностно-активных веществ на поверхность металла [5].
Свежая жидкость UNOCAL
Свежая жидкость UNOCAL
- Полиномиальная (Свежая жидкость UNOCAL)
до 10 20 30 40 50 часов часов часов часов часов
Рис. 4. График изменения массы металлической пластины (олово) в процессе испытания
В процессе нахождения пластины в охлаждающей жидкости происходит снижение массы металлической пластины, связанное с химической коррозией металла и охлаждающей жидкости, а затем увеличение массы металлической пластины, за счёт перехода металла в пассивное состояние и образования мономолекулярного адсорбционного слоя.
Возможность перехода металла в пассивное состояние зависит от величины окислительно-восстановительного потенциала и концентрации окислителя в растворе [6].
Когда величина окислительно-восстановительного потенциала среды меньше первого критического потенциала, при котором происходит пассивация металла, будет реализовано только активное состояние (рис.3). Если значение окислительно-восстановительного потенциала превышает потенциал пассивации, могут быть реализованы активное и пассивное состояние (рис.4).
Коррозионные потери (г/м2) вычисляют для каждого образца металлов по формуле:
К=
24xi06(m±-m3) S0'2-[la-\-lb+ab)
где Ш1 - масса образца металла до испытания, г; т2 - масса образца металла после испытания, г; I - длина образца металла, мм, I =45; а - ширина образца металла, мм, а =20; Ь - толщина образца металла, мм, Ь =2;
106 - коэффициент перерасчета площади поверхности образца в квадратные метры.
Таблица. Результаты испытаний коррозионного воздействия исследуемых образцов охлаждающих жидкостей на металлические пластины
№ пластины, испытуемая жидкость Потеря (привес) массы металлической пластины (50 ч), г/м2
припой (ПОС 40-2) алюминий (АЛ-9) сталь 20
№1 Свежая ОЖ UNOCAL 1,7 1,7 3
№2 Свежая ОЖ Дзержинский 124 1+ 4
№3 Отработанная ОЖ (образец 1) 174 1 3
№4 Отработанная ОЖ (образец 2) 156 8 10
№5 Отработанная ОЖ (образец 3) 170 6+ 6
№6 Отработанная ОЖ (образец 4) 44 1+ 4
№7 Отработанная ОЖ (образец 5) 256 1,3+ 3
№8 Отработанная ОЖ (образец 6) 370 1,9+ 2
Знак «+» указывает на увеличение массы металлической пластины
Наибольшее коррозионное воздействие охлаждающих жидкостей приходится на припой (потеря массы 370 г/м2) системы охлаждения, независимо свежая (124 г/м2) или отработанная жидкость (174 г/м2). При воздействии на алюминий наблюдается увеличение массы пластин, связанное с образованием оксидных пленок.
Из выбранных образцов отработанной охлаждающей жидкости наиболее сильное коррозионное воздействие на припой происходит в образцах №7 и №8, на алюминий - №4 и №1, на сталь - №6 и №4.
Сравнивая результаты образцов охлаждающих жидкостей №1 и №2, можно сказать, что отечественная жидкость более коррозионно-активна, чем жидкость зарубежного производства.
Выводы. Для определения коррозионного воздействия охлаждающих жидкостей на металлы системы охлаждения был выбран метод Пинкевича. В метод были внесены определённые корректировки, связанные с характером работы охлаждающих жидкостей, а именно: изменение температуры термостата до 40-50°С, периодическая остановка аппарата АП-1, долив испытуемых охлаждающих жидкостей в процессе их испарения.
Испытания показали, что более коррозионно-активны отечественные жидкости, чем зарубежные. Коррозионная активность зарубежных охлаждающих жидкостей за 4 года эксплуатации практически не изменилась (образец №4). Данный вывод позволяет предполагать, что в зарубежных охлаждающих жидкостях используются высококачественные долгоработающие антикоррозионные присадки.
Наиболее высоким коррозионным воздействием на металлы обладают образцы №8 и №2, что объясняется длительной эксплуатацией охлаждающих жидкостей и несвоевременной их заменой.
Литература
1. ГОСТ 28084-89 Жидкости охлаждающие низкозамерзающие. Общие технические условия: сборник ГОСТов. - М.: Стандартинформ, 2007.
2. Картошкин А.П. Технологические жидкости для автотракторной техники: справочник. -М.: Издательский центр «Академия», 2012. - 240 с.
3. ГОСТ 20502-75 Масла и присадки к ним. Методы определения коррозионности. - М.: Издательство стандартов, 1986.
4. Якубович А.И., Кухаренок Г.М., Тарасенко В.Е. Системы охлаждения двигателей тракторов и автомобилей. Конструкция, теория, проектирование. - Минск: БНТУ, 2011. - 436 с.
5. Сафонов А.С., Ушаков А.И., Гришин В.В. Химмотология горюче-смазочных материалов / НПИКЦ, 2007. - 488с.
6. Коррозия и защита металлов: сборник статей / ГНТИ Оборонгиз. - М., 1962. - 193с.
7. Картошкин А.П., Спиридонова А.Н. Анализ коррозионной активности нефтепродуктов // Молодежь и инновации: материалы XV Всерос. науч.- практ. конф. молодых ученых, аспирантов и студентов (г. Чебоксары). - Чебоксары, 2019. - 416с.
8. Гутман Э.М. Механохимия металлов и защита от коррозии. - М.: Металлургия, 1974. - 232с.
9. Протасов С. Антифриз. Свойства охлаждающих жидкостей разных типов для тяжелой техники. Расходники// Основные средства. - 2016. - 41с.
10.Безюков О.К., Жуков В.А. Охлаждающие жидкости транспортных ДВС. - СПб.: Издат-во СПГУВК, 2009. - 263с.
Literatura
1. GOST 28084-89 ZHidkosti oЫazhdayushcЫe ШЕкоЕашегсаушЬсЫе. О^^Ые 1екЬп1еЬе8к1е ш1оу1уа: sbornik 008ТОУ. - М.: Standartinform, 2007.
2. Kartoshkin A.P. Tekhno1ogicheskie zhidkosti d1ya avtotraktornoj tekhniki: spravochnik. - М.: Ыа1е1^ку сеШх «Akademiya», 2012. - 240 s.
3. GOST 20502-75 Mas1a i prisadki k nim. Metody oprede1eniya korrozionnosti. - М.: Izdate1'stvo standartov, 1986.
4. YAkubovich A.I., Kuharenok G.M., Tarasenko V.E. Sistemy oh1azhdeniya dvigate1ej traktorov i avtomobi1ej. Konstrukciya, teoriya, proektirovanie. - М^к БКТИ, 2011. - 436s.
5. Safonov A.S., Ushakov A.I., Grishin V.V. Himmoto1ogiya goryuche-smazochnyh materia1ov / ОТ1КС, 2007. - 488s.
6. Korroziya i zashchita metallov: sЬornik statej / ОКТ1 OЬorongiz. - М., 1962. - 193s.
7. Kartoshkin A.P., Spiridonova A.N. Аш^ korrozionnoj aktivnosti nefteproduktov // Mo1odezh' i innovacii: materia1y XV Vseros. nauch.- prakt. konf. mo1odyh uchenyh, aspirantov i studentov (g. CHeboksary). - CHeЬoksary, 2019. - 416s.
8. Gutman E.M. Mekhanohimiya meta11ov i zashchita ot korrozii. - М.: Meta11urgiya, 1974. - 232s.
9. Protasov S. Antifriz. Svojstva oh1azhdayushchih zhidkostej raznyh tipov d1ya tyazhe1oj tekhniki. Raskhodniki// Osnovnye sredstva. - 2016. - 41s.
10.Bezyukov O.K., ZHukov V.A. Oh1azhdayushchie zhidkosti transportnyh DVS. - SPЬ.: Izdat-vo SPGUVK, 2009. - 263s.
УДК 621.07:377:378 DOI 10.24411/2078-1318-2019-14167
Канд. техн. наук И.О. ЧЕРНЯЕВ (ФГБОУ ВО СПбГАСУ, chernyaev@ramЬ1er.ru)
О НЕОБХОДИМОСТИ И МЕХАНИЗМЕ ФОРМИРОВАНИЯ СИСТЕМ ТЕХНИЧЕСКОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ АВТОТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ НА ОСНОВЕ НЕПРЕРЫВНОГО КОНТРОЛЯ ИХ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ
Современный уровень конструкции автотранспортных средств, уровень информационных технологий и инструментов анализа данных позволяет говорить о существовании возможностей для отхода от систем эксплуатации техники, основанных на усреднении и статистических обобщениях, в пользу систем, в которых принятие решений о технических воздействиях осуществляется на основе учета индивидуальных данных об эксплуатации каждого объекта.
