СПОСОБ ОЦЕНКИ ВЛИЯНИЯ СВЕТЛЫХ НЕФТЕПРОДУКТОВ НА ИЗДЕЛИЯ ИЗ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ Российский патент 2006 года по МПК G01N33/44 

Изобретение относится к методам исследования топливостойких свойств полимерных конструкционных материалов, используемых для эластичных резервуаров, уплотнительных изделий, рукавов, фильтроэлементов, трубопроводов, тары, внутренних покрытий и т.д. и может быть использовано при разработке (модернизации), производстве, эксплуатации и ремонте технических средств нефтепродуктообеспечения.

В последние годы все более актуальной становится проблема снижения габаритно-массовых характеристик технических средств нефтепродуктообеспечения за счет использования в их конструкции полимерных материалов. Применение полимеров обусловлено рядом преимуществ перед металлическими материалами - низкая плотность, высокая прочность, стойкость к агрессивным средам, долговечность, способность принимать требуемую форму, возможность использования современных технологий производства, хранения и утилизации [1 - В.К.Крыжановский, В.В.Бурлов, А.Д.Паниматченко, Ю.В.Крыжановская. Технические свойства полимерных материалов, Санкт-Петербург, Издательство «Профессия», 2003, с.6].

Одной из проблем эффективного применения полимерных материалов в конструкции технических средств нефтепродуктообеспечения является определение их стойкости к светлым нефтепродуктам (авиационные и автомобильные бензины, дизельные топлива, топлива для реактивных двигателей и др.). При контакте со светлыми нефтепродуктами из полимерного конструкционного материала могут экстрагироваться наполнители - антифризы, антистарители, пластификаторы, отвердители, реологические добавки, красители, антисептики, антистатики и др., улучшающие эксплуатационные (прочность, плотность, электропроводность, теплоемкость, фрикционность и др.) и технологические свойства (вязкость расплава и его стабильность, особенности формования изделий и их извлечения из оснастки) [1 - В.К.Крыжановский, В.В.Бурлов, А.Д.Паниматченко, Ю.В.Крыжановская. Технические свойства полимерных материалов, Санкт-Петербург: Профессия, 2003, с.16, 17]. Экстракция наполнителей ухудшает деформационно-прочностные свойства не только самого изделия из полимерного материала, но и качество хранимых (транспортируемых) светлых нефтепродуктов, которое чаще всего оценивают по концентрации фактических смол, снижающих детонационную стойкости и испаряемость. Фактические смолы - остаток от выпаривания авиационного бензина или топлива для турбореактивных двигателей или нерастворимая в гептане часть остатка от выпаривания автомобильного бензина (промытые смолы). Содержание фактических смол определяют по ГОСТ 1567-97 [2 - ГОСТ 1567-97 (ИСО 6246-95) Нефтепродукты. Бензины автомобильные и топлива авиационные. Метод определения смол выпариванием струей. М.: Издательство стандартов, 1999, с.4-6]. Концентрация фактических смол в светлых нефтепродуктах строго ограничивается и устанавливается в мг на 100 мл топлива. При этом учитывается неизбежность осмоления светлых нефтепродуктов в процессе хранения, устанавливается предельное содержание смол на месте производства и на месте потребления. Смолы образуют в светлых нефтепродуктах вязкие осадки темно-коричневого цвета, которые отлагаются на деталях резервуаров, трубопроводов, топливных баков, камерах сгорания, осадки смолы ухудшают подачу топлива в цилиндры двигателя, в камере сгорания они образуют нагар, способствующий самовоспламенению рабочей смеси, работе с детонацией, зависанию клапанов и другим неисправностям [3 - Чулков П.В., Чулков И.П. Топлива и смазочные материалы: ассортимент, качество, применение, экономия, экология. М.: Политехника, 1996, с.28-29].

Известен способ определения стойкости пластмасс к действию химических сред, включающий подготовку стандартных образцов пластмасс, образцов химических сред заданного качества и определения при заданных температуре и времени их стойкости к указанному воздействию по изменению величины одного или нескольких показателей: массы, линейных размеров и механических свойств в ненапряженном и напряженно-деформированном состоянии [4 - ГОСТ 12020-72 Пластмассы. Методы определения стойкости к действию химических сред, М.: Издательство стандартов, 1980, с.1].

Недостатками известного способа определения стойкости пластмасс к действию химических сред являются:

большая трудоемкость исследования, связанная с определением значительного количества показателей (изменение массы, линейных размеров, физико-механических свойств в ненапряженном и напряженно-деформированном состоянии до и после контакта с жидкими агрессивными средами);

пластмасса признается стойкой (хорошая, удовлетворительная) к действию жидких агрессивных сред по результатам изменения только прочностных и деформационных свойств.

Данный метод не позволяет корректно оценить влияние светлых нефтепродуктов на изделия из полимерных материалов без определенной доработки, касающейся оценки качества рабочей среды.

Наиболее близким по технической сущности и взятым за прототип является метод определения стойкости резин в ненапряженном состоянии к воздействию жидких агрессивных сред, включающий подготовку образцов резины заданной геометрической формы, воздействие на эти образцы жидких агрессивных сред заданного качества при заданных температуре и продолжительности и последующее определение их стойкости к указанному воздействию по массе веществ, экстрагированных средой из образцов, рассчитываемой по математической зависимости [5 - ГОСТ 9.030-74 «ЕСЗКР. Резины. Метод испытаний на стойкость в ненапряженном состоянии к воздействию жидких агрессивных сред» метод Б с.40-42].

где М_1Э - масса веществ, экстрагированных средой из образца;

M₁ - масса образца, г;

M₅ - масса образца, высушенная в термостате при 40°С до постоянной значения массы, г.

Кроме того, в известном способе массу веществ, экстрагированных средой из образца, оценивают еще и выпариванием среды (по сухому остатку), значение показателя вычисляют по математической зависимости

где М_2Э - масса веществ, экстрагированных из образца (по сухому остатку);

М₀ - масса емкости с сухим остатком, г;

М - масса емкости до высушивания, г;

M₁ - масса всех образцов, использованных для испытаний, до воздействия среды, г.

В качестве агрессивных сред используют стандартные растворители:

жидкость А - изооктан эталонный по ГОСТ 12433-83;

жидкость Б - изооктан + толуол (70+30 по объему);

жидкость В - изооктан + толуол (50+50 по объему);

жидкость Г - толуол по ГОСТ 5789-78 или ГОСТ 14710-78;

жидкость Д - изооктан + толуол (60+40 по объему);

жидкость Е - изооктан + толуол (80+20 по объему);

Недостатками этого способа являются:

большая трудоемкость и длительность исследования, связанные с определением массы веществ, экстрагированных средой из образцов, по изменению массы образца M_1Э и по сухому остатку М_2Э;

низкая достоверность оценки, связанная с выполнением многократных измерений (до и после контакта с рабочей средой) длины, ширины и толщины образцов с погрешностью ±0,5 мм, при этом допускаемое отклонение каждого результата определения масс M_1Э и М_2Э от среднего арифметического составляет ±5% (10%);

использование стандартных жидкостей А, Б, В, Г, Д, Е [5 - ГОСТ 9.030-74 «ЕСЗКР. Резины. Метод испытаний на стойкость в ненапряженном состоянии к воздействию жидких агрессивных сред» метод Б с.45, приложение 1, табл.3] в качестве рабочих сред не моделирует реальные условия эксплуатации изделий и не позволяет оценить изменение углеводородного состава светлых нефтепродуктов при статическом контакте с полимерными материалами;

ограничение, связанное с невозможностью изготовления образцов заданной геометрической формы для проведения исследований из полимерных изделий (например, из уплотнительных деталей круглого сечения).

Технический результат изобретения - повышение достоверности результатов за счет приближения условий испытаний к натурным условиям эксплуатации.

Указанный технический результат достигается за счет того, что в способе оценки влияния светлых нефтепродуктов на изделия из полимерных материалов, включающем подготовку образцов полимерных материалов заданной массы, взаимодействие этих образцов с агрессивной средой при заданной температуре в течение заданного времени и последующее определение информативного показателя по расчетной формуле, согласно изобретению задают коэффициент кратности конкретного изделия заданной вместимости светлого нефтепродукта, который используют в качестве агрессивной среды, готовят образец светлого нефтепродукта с заданной концентрацией фактических смол и разделяют его на две равные по массе части, по отношению массы одной части образца к заданному коэффициенту кратности определяют массу образца полимерного материала, который помещают в одну из частей образца светлого нефтепродукта, выдерживают в герметичном контейнере обе части образца светлого нефтепродукта при температуре от 20 до 50°С, причем выдержку светлого нефтепродукта с образцом полимерного материала осуществляют до достижения этим образцом равновесного состояния набухания, которое устанавливают по достижению образцом постоянного значения массы, охлаждают обе части образца светлого нефтепродукта до комнатной температуры и определяют концентрации фактических смол в обеих частях этого образца, а в качестве информативного показателя используют разность этих концентраций, которая для полимерного материала, применимого для хранения данного светлого нефтепродукта, составляет для авиационных бензинов и реактивных топлив от 0,1 до 3 мг/100 см³, для автомобильных бензинов от 0,1 до 5 мг/100 см³, для дизельных топлив от 0,1 до 10 мг/100 см³.

Суть изобретения заключается в том, что авторы, обработав большое количество статистических данных по техническим средствам нефтепродуктообеспечения (эластичные резервуары; стальные резервуары, топливозаправщики, трубопроводы, бочки, канистры с внутренним полимерным покрытием; пластиковые трубопроводы; рукава: полимерная тара; фильтры и др.) для хранения и транспортирования светлых нефтепродуктов, получили зависимости массы полимерного материала изделия (его составной части) от массы хранимого светлого нефтепродукта. Фрагменты результатов статистической обработки результатов исследования эксплуатационных характеристик технических средств нефтепродуктообеспечения представлены в табл. 1-6:

табл.1 - результаты исследования эксплуатационных характеристик эластичных резервуаров;

табл.2 - результаты исследования эксплуатационных характеристик барабанов (бочек) из полимерных материалов;

табл.3 - результаты исследования эксплуатационных характеристик канистр из полимерных материалов;

табл.4 - результаты исследования эксплуатационных характеристик рукавов резиновых напорно-всасывающих;

табл.5 - результаты исследования эксплуатационных характеристик труб стеклопластиковых для сборно-разборных магистральных трубопроводов;

табл.6 - результаты исследования эксплуатационных характеристик стальных горизонтальных резервуаров с внутренним полимерным покрытием.

На основе проведенного исследования получен коэффициент кратности К, представляющий собой отношение массы светлого нефтепродукта к массе контактирующего с ним в изделии полимерного материала («коэффициент - число, на которое нужно помножить конкретную величину, чтобы получить искомую»; «кратность - величина, делящаяся без остатка на какое-либо число» [6 - С.Н.Ожегов. Словарь русского языка, Москва, 1991, с.303, 305].

Таким образом, получив коэффициент кратности К конкретного изделия и используя постоянный объем образца светлого нефтепродукта (в герметичном контейнере), можно перейти от натурных условий эксплуатации к лабораторно-стендовым, т.е. провести моделирование натурных условий

Таблица 1
Результаты исследования эксплуатационных характеристик эластичных резервуаров№ п.пНаименование показателяЧисловые значения1234567891Вместимость, м³461025501502502Масса порожнего резервуара, кг110120170250515100014003Масса хранимого светлого нефтепродукта, Мн_Аи-92, кг, при ρ₄ ²⁰=0,730 г/см³29004400730018300365001090001825004Масса хранимого светлого нефтепродукта, Мн_ТС-1, кг, при ρ₄ ²⁰=0,800 г/см³32004800800020000400001200002000005Масса хранимого светлого нефтепродукта, Мн_ДТ-Л, кг, при ρ₄ ²⁰=0,850 г/см³34005000840021000420001260002100006Коэффициент кратности К_АИ-9226374373711131307Коэффициент кратности К_ТС-129404780781201438Коэффициент кратности К_ДТ-Л31424984821261509Масса испытуемого топлива, г15015015015015015015010Масса полимерного материала для испытания М_пАИ-92, г5,84,13,52,12,11,31,211Масса полимерного материала для испытания М_пТС-1, г5,23,83,21,91,91,31,012Масса полимерного материала для испытания М_пДТ-Л, г4,83,63,11,81,81,21,0

Таблица 2
Результаты исследования эксплуатационных характеристик барабанов (бочек) из полимерных материалов№ п.п.Наименование показателяЧисловые значения12345678910111Вместимость, л32414851651051272272502Масса порожнего барабана (бочки), кг1,21,93,12,33,64,85,48,69,23Масса хранимого светлого нефтепродукта, Мн_Аи-92, кг, при ρ₄ ²⁰=0,730 г/см233035374877931661834Масса хранимого светлого нефтепродукта, Мн_ТС-1, кг, при ρ₄ ²⁰=0,800 г/см³2633384152841021822005Масса хранимого светлого нефтепродукта, Мн_ДТ-Л, кг, при ρ₄ ²⁰=0,850 г/см³2735414355891081932136Коэффициент кратности К_АИ-921916111613161719207Коэффициент кратности К_ТС-12217121814181921228Коэффициент кратности К_ДТ-Л1318131915192022239Масса испытуемого топлива, г15015015015015015015015015010Масса полимерного материала для испытания М_пАИ-92, г7,99,413,69,411,5948,87,97,511Масса полимерного материала для испытания М_пТС-1, г6,88,812,58,310,78,37,97,16,812Масса полимерного материала для испытания М_пДТ-Л, г6,58,311,57,910,07,97,56,86,5

Таблица 3
Результаты исследования эксплуатационных характеристик канистр из полимерных материалов№ п.п.Наименование показателяЧисловые значения123456781Вместимость, л35112131632Масса порожней канистры, кг0,20,20,51,11,52,53Масса хранимого светлого нефтепродукта, Мн_Аи-92, кг, при ρ₄ ²⁰=0,730 г/см2.23,78.015,322,646,04Масса хранимого светлого нефтепродукта, Мн_ТС-1, кг, при ρ₄ ²⁰=0,800 г/см³2,44,08,816,824,850,45Масса хранимого светлого нефтепродукта, Мн_ДТ-Л, кг, при ρ₄ ²⁰=0,850 г/см³2,64,39,417,926,453,66Коэффициент кратности К_АИ-921119161415187Коэффициент кратности К_ТС-11220181517208Коэффициент кратности К_ДТ-Л1322191618219Масса испытуемого топлива, г15015015015015015010Масса полимерного материала для испытания М_пАИ-92, г13,67,99,410,710,08,311Масса полимерного материала для испытания М_пТС-1, г12,57,5,8,310,08,87,512Масса полимерного материала для испытания М_пДТ-Л, г11,56,87,99,48,37,1

Таблица 4
Результаты исследования эксплуатационных характеристик рукавов резиновых напорно-всасывающих№ п.п.Наименование показателяЧисловые значения123456781Длина 6 м, диаметр, мм⊘32⊘38⊘50⊘65⊘75⊘1002Масса внутреннего резинового слоя рукава, кг1,441,742,223,003,425,163Масса хранимого светлого нефтепродукта, Мн_Аи-92, кг, при ρ₄ ²⁰=0,730 г/см3,504,968,6014,5019,534,404Масса хранимого светлого нефтепродукта, Мн_ТС-1, кг, при ρ₄ ²⁰=0,800 г/см³3,905,449,4215,9021,237,705Масса хранимого светлого нефтепродукта, Мн_ДТ-Л, кг, при ρ₄ ²⁰=0,850 г/см³4,105,8010,0016,9022,540,06Коэффициент кратности К_АИ-922345677Коэффициент кратности К_ТС-13345678Коэффициент кратности К_ДТ-Л3356789Масса испытуемого топлива, г15015015015015015010Масса полимерного материала для испытания М_пАИ-92, г755037,53025,021,411Масса полимерного материала для испытания М_пТС-1, г505037,53025,021,412Масса полимерного материала для испытания М_пДТ-Л, г505030,02521,418,8

Таблица 5
Результаты исследования эксплуатационных характеристик труб стеклопластиковых для сборно-разборных магистральных трубопроводов№ п.пНаименование показателяЧисловые значения1234561Длина 6 м, диаметр, мм⊘75⊘100⊘150⊘2002Масса стеклопластиковой трубы без арматуры, кг5,97,820,031,03Масса хранимого светлого нефтепродукта, Мн_Аи-92, кг, при ρ₄ ²⁰=0,730 г/см19,334,477,4137,54Масса хранимого светлого нефтепродукта, Мн_ТС-1, кг, при ρ₄ ²⁰=0,800 г/см³21,237,784,8150,75Масса хранимого светлого нефтепродукта, Мн_ДТ-Л, кг, при ρ₄ ²⁰=0,850 г/см³22,540,090,1160,16Коэффициент кратности К_АИ-9234447Коэффициент кратности К_ТС-145458Коэффициент кратности К_ДТ-Л45559Масса испытуемого топлива, г15015015015010Масса полимерного материала для испытания М_пАИ-92, г5038383811Масса полимерного материала для испытания М_пТС-1, г3830383012Масса полимерного материала для испытания М_пДТ-Л, г38303030

Таблица 6
Результаты исследования эксплуатационных характеристик стальных горизонтальных резервуаров с внутренним полимерным покрытием№ п.п.Наименование показателяЧисловые значения12345678910111Вместимость, м³46810202550601002Масса внутреннего полимерного покрытия резервуара, кг1,541,922,533,054,695,419,5610,7713,93Масса хранимого светлого нефтепродукта, Мн_Аи-92, кг, при ρ₄ ²⁰=0,730 г/см292043805840730014600182503650043800730004Масса хранимого светлого нефтепродукта, Мн_ТС-1, кг, при ρ₄ ²⁰=0,800 г/см³320048006400800016000200004000048000800005Масса хранимого светлого нефтепродукта, Мн_ДТ-Л, кг, при ρ₄ ²⁰=0,850 г/см³340051006800850017000212504250051000850006Коэффициент кратности К_АИ-921896228123082393311333733818406752527Коэффициент кратности К_ТС-12078250025302623341236974184445757558Коэффициент кратности К_ДТ-Л2208265626882787362539284446473561159Масса испытуемого топлива, г15015015015015015015015015010Масса полимерного материала для испытания М_пАИ-92, г0,080,070,060,060,050,040,040.040,0311Масса полимерного материала для испытания М_пТС-1, г0,070.060,060.060.040,040,040.030,0312Масса полимерного материала для испытания М_пДТ-Л, г0,070,060,060.050,040.040.030.030,02

эксплуатации изделий из полимерных материалов в лабораторных условиях с высокой степенью достоверности, используя постоянный объем образца светлого нефтепродукта (150 г), помещая его в герметичный контейнер.

Авторами определено, что время достижения образцом полимерного материала равновесного состояния набухания зависит от марки и температуры светлого нефтепродукта. Равновесное состояние набухания устанавливают по достижении образцами постоянного значения массы [5 - ГОСТ 9.030-74 «ЕСЗКР. Резины. Метод испытаний на стойкость в ненапряженном состоянии к воздействию жидких агрессивных сред» с.37]. Так, при температуре различных светлых нефтепродуктов (50±2)°С достижение образцом равновесного состояния набухания происходит в течение первых 3-5-ти суток (72-120 ч), при дальнейшем контакте изменения практически не происходит. При температуре контакта с нефтепродуктами (23±2)°С отмечаются аналогичные закономерности, как и при 50°С. Однако период достижения состояния равновесного набухания происходит медленнее в течение первых 5-15 суток (120-360 ч) контакта (табл.7).

Для климатических районов I₁-II₁₀ (очень холодный - теплый влажный) со средней месячной температурой воздуха июля до 25°С [7 - ГОСТ 16350-80 Климат СССР. Районирование и статистические параметры климатических факторов для технических целей. М.: Издательство стандартов, 1986, с.2.] время выдержки (воздействия светлого нефтепродукта на конструкционный материал) для автобензина АИ-92 - 5 сут (120 ч); топлив ТС-1 ДТ-Л - 15 сут (360 ч) при температуре (23±2)°С;

Для климатических районов II₁₁, II₁₂ (жаркий сухой, очень жаркий сухой) со средней месячной температурой воздуха июля от 30°С и выше время выдержки для автобензина АИ-92 - 3 сут (72 ч); топлив ТС-1 и ДТ-Л - 5 сут (120 ч) при температуре (50±2)°С.

Таблица 7
Результаты исследования времени достижения образцом полимерного материала состояния равновесного набухания в зависимости от марки и температуры светлого нефтепродуктаМарка нефтепродуктаВремя выдержки, чТемпература выдержки, °С23±250±2Шифр материала*ПЭНДТПОЭРНО 68-1ПЭНДТПОЭРНО 68-1Изменение массы, %АИ-92244,331,529,46,538,736,9726,539,336,77,754,741,51207,251,438,37,654,541,41687,251,338,37,754,441,62407,351,338,47,854,641,53607,151,438,47,754,641,6ТС-1243,134,725,24,538,929,3723,939,529,95,342,333,61204,542.131,65,844,435,51685,443,732,75,844,535,62405,343,732,65,744,435,53605,343,532,75,744,535,6ДТ-Л242,531,124,33.335,228,7723,134,629,64,139,834,21203,937,830,74,839,934,11684,438,232,94,739,834,22404,338,232,94,939,834,33604,438,232,84,839,934,1* ПЭНД - полиэтилен низкого давления;
ТПОЭР - ткань полимерная опытная для эластичных резервуаров;
НО 68-1 - резина на основе нитрильного каучука.

На фиг.1 представлена блок-схема алгоритма реализации способа оценки влияния светлых нефтепродуктов на изделия из полимерных материалов;

на фиг.2 - зависимости массы полимерного материала изделия (его составной части) от массы хранимого светлого нефтепродукта (получены экспериментально по серийно выпускаемым отечественной промышленностью техническим средствам нефтепродуктообеспечения):

2а - стальные резервуары с полимерным покрытием вместимостью 4-5000 м³ производства Саратовского акционерного производственно-коммерческого общества «Нефтемаш»;

2б - полимерная тара (канистры, барабаны) вместимостью 3-250 м³ производства ЗАО «Завод тарных изделий», г.Самара;

2в - рукава резиновые напорно-всасывающие ⊘ 32, 38, 50, 65, 75, 100 мм (L=6 м) производства ЗАО «Курскрезинотехника», ОАО «Черкесский завод резиновых и технических изделий»;

2г - трубы стеклопластиковые для сборно-разборных магистральных трубопроводов ⊘ 75, 100, 150, 200 мм (L=6 м) производства НПО «Ресурс», г.Хотьково, Московской обл.;

2д - эластичные резервуары вместимостью 4, 6, 10, 25, 50, 150, 250 м³ производства ОАО «Ярославрезинотехника».

Контейнер представляет собой металлический толстостенный цилиндр с крышкой, которая снабжена прокладкой, обеспечивающей герметичность контейнера. Конструкция контейнера должна быть рассчитана на давление, возникающее при испытаниях с учетом не менее трехкратного запаса прочности. Контейнер и прокладка должны быть изготовлены из материалов, стойких по отношению к среде. Объем герметичного контейнера для выдержки светлого нефтепродукта с образцом полимерного материала выбирается из необходимости соблюдения следующих требований:

уровень среды над образцами должен быть не менее 1 см при заполнении емкости не более чем на 75%.

Габаритные размеры герметичного контейнера выбирают, исходя из условий возможности его размещения в термостате.

Авторы экспериментально получили предельно-допустимые численные значения изменения показателя концентрации фактических смол (ΔА) светлого нефтепродукта при контакте с изделиями из полимерных материалов при заданной температуре.

Так, установлено, что стойким к светлым нефтепродуктам считается материал, после выдержки с которым при температурах от 20 до 50°С (в зависимости от климатического исполнения изделия) изменение показателя концентрации фактических смол составляет:

для авиационных бензинов и реактивных топлив ΔА≤3 мг/100 см³;

для автомобильных бензинов ΔА≤5 мг/100 см³;

для дизельных топлив ΔА≤10 мг/100 см³.

Таким образом, физическая суть способа заключается в том, что при контакте светлых нефтепродуктов с изделиями из полимерных материалов происходит процесс экстракции ингредиентов полимерного материала светлым нефтепродуктом с изменением его углеводородного состава и, соответственно, физико-химических показателей, в частности концентрации фактических смол, определение которого является одновременно необходимым и достаточным условием для оценки влияния светлых нефтепродуктов на изделия из полимерных материалов.

Способ реализуется следующим образом.

Пример 1. На испытания поступила ткань полимерная опытная для изготовления эластичного резервуара вместимостью 4 м³ (ЭР-4) для хранения и транспортирования автомобильного бензина АИ-92 ГОСТ Р 51105-97 [8 - ГОСТ Р 51105-97 Топлива для двигателей внутреннего сгорания. Неэтилированный бензин. Технические условия, М.: Издательство стандартов, 1999, с.2] в умеренно-теплом климатическом районе 117 (средняя месячная температура воздуха января минус 4-8°С, июля - плюс 16-25°С) марки ТПОЭР ТУ 405831-2005 г. производства ОАО «Тульский завод РТИ».

Примеры реализации способа приведены в соответствии с алгоритмом (фиг.1), где цифрами от 1 до 14 обозначены этапы (операции) способа оценки влияния светлых нефтепродуктов на изделия из полимерных материалов.

Для оценки влияния автомобильного бензина АИ-92 на полимерный материал марки ТПОЭР задают коэффициент К кратности для эластичного резервуара вместимостью 4 м³ (этап 1). Коэффициент кратности К_АИ-92 для ЭР-4 при хранении автомобильного бензина АИ-92 (ρ₄ ²⁰=730 кг/м) составляет 26 (табл.1).

Проверяют кондиционность автобензина АИ-92, для чего определяют показатель концентрации фактических смол в исходном состоянии А₀ известным методом по ГОСТ 1567-97. По результатам испытаний определено, что А_0АИ-92=3,9 мг/100 см³. Полученное значение концентрации фактических смол сравнивают с заданной величиной (по ГОСТ Р 51105-97 А₀≤5 мг/100 см³).

Если автобензин кондиционный, отбирают 400 мл (300 г). Этот объем разделяют на две равные по массе части Мн=200 мл (150 г) каждая (этапы 3, 4).

Определяют массу полимерного материала для испытания в контакте с автобензином АИ-92 по формуле Мп=Мн/К_АИ-92=150/26=5,8 г или по табл.1 (этап 5).

Размещают испытуемый образец полимерного материала массой 5,8 г в одной из частей автобензина АИ-92 (этап 6).

Герметичные контейнеры с образцом полимерного материала и без него выдерживают при температуре (23±2)°С в течение 72 ч до достижения образцом равновесного состояния набухания (этап 7).

Охлаждают контейнеры до комнатной температуры (этап 8).

Определяют концентрацию фактических смол в обеих частях автомобильного бензина АИ-92 (с полимерным материалом и без него) А_п соответственно (этап 9):

А_пАИ-92=20,8 мг/100 см³;

А_нАИ-92=4,1 мг/100 см³.

Определяют разность показателей (ΔА) концентрации фактических смол в образцах А_п и А_н (этап 10).

ΔА_АИ-92=А_пАИ-92-А_нАИ-92=20,8-4,1=16,7 мг/100 см³

Сравнивают ΔА с предельно допустимым значением (этап 11).

0,1 мг/100 см³≤ΔА_АИ-92≤5,0 мг/100 см³

По результатам испытаний установлено, что значение показателя концентрации фактических смол автобензина АИ-92 на 334% превышает предельно допустимое значение.

Проводят отбраковку полимерного материала (этап 12).

Вывод: материал марки ТПОЭР по ТУ 405831-2005 г не может применяться в конструкции эластичного резервуара вместимостью 4 м³ (ЭР-4) для автобензина АИ-92 при эксплуатации в умеренно-теплом климатическом районе.

Пример 2. На испытания поступил полимерный материал - полиэтилен низкого давления (ПЭНД) марки ПЭНД 276-73 [9 - ГОСТ 16338-85 Полиэтилен низкого давления. Технические условия, Москва, Издательство стандартов, 1987, с.13] производства ОАО «Волжский оргсинтез», г.Волгоград для изготовления полимерной тары вместимостью 250 дм³ [10 - ТУ 2297-012-08151164-2005 Тара полимерная. Барабаны для нефтепродуктов. Технические условия, Москва. ФГУП «25 ГосНИИ Минобороны России», 2005, с.2-6] для эксплуатации в очень жарком сухом климатическом районе II₁₂ (средняя месячная температура воздуха января плюс 4 - минус 4°С, июля от плюс 30 и выше) для хранения дизельного топлива летнего ДТ-Л [11 - ГОСТ 305-82 Топливо дизельное. Технические условия. М.: Издательство стандартов, 1999, с.3].

Для оценки влияния дизельного топлива ДТ-Л на полимерный материал марки ПЭНД 276-73 задают коэффициент К кратности для полимерного барабана вместимостью 250 дм³ (этап 1). Коэффициент кратности К_ДТ-Л Для БН-ПЭНД 250 при хранении дизельного топлива летнего (ρ₄ ²⁰=850 кг/м³) составляет 23 (табл.2).

Проверяют кондиционность дизельного топлива летнего, для чего определяют показатель концентрации фактических смол в исходном состоянии А₀ известным методом по ГОСТ 1567-97. По результатам испытаний определено, что А_0ДТ-Л=27 мг/100 см³. Полученное значение концентрации фактических смол сравнивают с заданной величиной (по ГОСТ 305-82 А₀=40 мг/100 см³).

Если топливо кондиционное, отбирают 400 мл (300 г). Этот объем разделяют на две равные по массе части Мн=200 мл (150 г) каждая (этапы 3, 4).

Определяют массу полимерного материала для испытания в контакте с дизельным топливом ДТ-Л по формуле Мп=Мн/К_ДТ-Л=150/23=6,5 г или по табл.2 (этап 5).

Размещают испытуемый образец полимерного материала массой 6,5 г в одной из частей дизельного топлива ДТ-Л (этап 6).

Герметичные контейнеры с образцом полимерного материала и без него выдерживают при температуре (50±2)°С в течение 120 ч до достижения образцом равновесного состояния набухания (этап 7).

Охлаждают контейнеры до комнатной температуры (этап 8).

Определяют концентрацию фактических смол в обеих частях дизельного топлива ДТ-Л (с полимерным материалом и без него) А_п и А_н соответственно (этап 9):

А_пДТ-Л=37,5 мг/100 см³;

А_нДТ-Л=32,3 мг/100 см³.

Определяют разность показателей (ΔА) концентрации фактических смол в образцах А_п и А_н (этап 10).

ΔА_ДТ-Л=А_пДт-Л-А_нДТ-Л=37,5-32,3=5,2 мг/100 см³<10,0 мг/100³ см

Сравнивают ΔА с предельно допустимым значением (этап 11).

0,1 мг/100 см³≤ΔА_ДТ-Л≤10,0 мг/100 см³

По результатам испытаний установлено, что значение показателя концентрации фактических смол дизельного топлива не превышает предельно допустимое значение.

Вывод: материал марки ПЭНД 276-73 может применяться в конструкции полимерного барабана вместимостью 250 дм³ для хранения дизельного топлива ДТ-Л при эксплуатации в очень жарком сухом климатическом районе (этапы 13, 14).

Таким образом, способ оценки влияния светлых нефтепродуктов на изделия из полимерных материалов позволяет:

сократить трудозатраты на проведение исследования за счет менее трудоемкого способа подготовки образца конструкционного материала (только по массе Мн вместо заданной геометрической формы) и оценки одного наиболее значимого физико-химического показателя рабочей среды (концентрации фактических смол);

повысить достоверность результатов исследования за счет приближения лабораторных испытаний к условиям эксплуатации изделий из полимерных материалов в определенном климатическом районе (получен коэффициент К кратности, испытания при температуре предполагаемой зоны эксплуатации изделия);

обеспечить надежность и экологическую безопасность эксплуатации наземных и воздушных транспортных средств за счет гарантированного обеспечения качества светлых нефтепродуктов при хранении, транспортировании и заправке (в совокупности коэффициент К кратности, температура предполагаемой зоны эксплуатации, получены числовые значения предельно допустимого изменения показателя концентрации фактических смол для различных светлых нефтепродуктов).

Изобретение может быть использовано при разработке (модернизации), производстве, эксплуатации и ремонте технических средств нефтепродуктообеспечения.

Изобретение относится к исследованию топливостойких свойств полимерных конструкционных материалов для емкостей, арматуры трубопроводов, внутренних покрытий и т.д. Способ включает подготовку образцов полимерных материалов заданной массы, взаимодействие этих образцов с агрессивной средой при заданной температуре в течение заданного времени и последующее определение информативного показателя по расчетной формуле. При этом задают коэффициент кратности конкретного изделия заданной вместимости светлого нефтепродукта, который используют в качестве агрессивной среды, готовят образец светлого нефтепродукта с заданной концентрацией фактических смол и разделяют его на две равные по массе части, по отношению массы одной части образца к заданному коэффициенту кратности определяют массу образца полимерного материала, который помещают в одну из частей образца светлого нефтепродукта, выдерживают в герметичном контейнере обе части образца светлого нефтепродукта при температуре от 20 до 50°С, причем выдержку светлого нефтепродукта с образцом полимерного материала осуществляют до достижения этим образцом равновесного состояния набухания, которое устанавливают по достижению образцом постоянного значения массы, охлаждают обе части образца светлого нефтепродукта до комнатной температуры и определяют концентрации фактических смол в обеих частях этого образца, а в качестве информативного показателя используют разность этих концентраций, которая для полимерного материала, применимого для хранения данного светлого нефтепродукта, составляет для авиационных бензинов и реактивных топлив от 0,1 до 3 мг/100 см³, для автомобильных бензинов от 0,1 до 5 мг/100 см³, для дизельных топлив от 0,1 до 10 мг/100 см³. Достигается повышение достоверности результатов за счет приближения условий испытаний к натурным условиям эксплуатации. 2 ил., 7 табл.

Способ оценки влияния светлых нефтепродуктов на изделия из полимерных материалов, включающий подготовку образцов полимерных материалов заданной массы, взаимодействие этих образцов с агрессивной средой при заданной температуре в течение заданного времени и последующее определение информативного показателя по расчетной формуле, отличающийся тем, что задают коэффициент кратности конкретного изделия заданной вместимости светлого нефтепродукта, который используют в качестве агрессивной среды, готовят образец светлого нефтепродукта с заданной концентрацией фактических смол и разделяют его на две равные по массе части, по отношению массы одной части образца к заданному коэффициенту кратности определяют массу образца полимерного материала, который помещают в одну из частей образца светлого нефтепродукта, выдерживают в герметичном контейнере обе части образца светлого нефтепродукта при температуре от 20 до 50°С, причем выдержку светлого нефтепродукта с образцом полимерного материала осуществляют до достижения этим образцом равновесного состояния набухания, которое устанавливают по достижению образцом постоянного значения массы, охлаждают обе части образца светлого нефтепродукта до комнатной температуры и определяют концентрации фактических смол в обеих частях этого образца, а в качестве информативного показателя используют разность этих концентраций, которая для полимерного материала, применимого для хранения данного светлого нефтепродукта, составляет для авиационных бензинов и реактивных топлив от 0,1 до 3 мг/100 см³, для автомобильных бензинов от 0,1 до 5 мг/100 см³, для дизельных топлив от 0,1 до 10 мг/см³.