Способ определения старения резины в реактивном топливе Советский патент 1977 года по МПК G01N33/44 

(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СТАРЕНИЯ РЕЗИНЫ В РЕАКТИВНОМ ТОПЛИВЕ

1

Изобретение относится к технике испытаний авиационных топлив дня газотурбинных двигателей на совместимость их с резиво-техническими изделиями (РТИ), применяемыми в тонливных насосах,

Известно несколько способов пспъпанпя авиатоплив на совместимость с РТИ топливных насосов: испытания на авиадвигател51Х, испытания на топливных насосах на ресурс с имитацией условий работы наcoca на двигателе (по режимам и температурам), ; лабораторные испытания по определению стойкости резин в топливах и маслах 1,.

Методики лабораторных испытаний заключаются Б выдерживании стандартных образцов резины в топливах в металличеоких контейнерах. Время испытания вь1бирается равным реальному .времени работы топливных насосов. Температурные режимы либо соответствуют реальным в топливных системах, либо определяются по техническим УСЛОВИЯМ на резины. Соотношение фагс топливо: воздух не лимитировано, и, как Правило, ТОШ1ИВО заливается в контейнеры

в таком количестве, чтобы максимально исключить наличие воздушной фазы,

После испытания в тогшизах определ5иот- ся физико-механические свойства образцов, резины.

Недостатками известных способов иопытания на натурных объектах (двигателях, насосах) является чрезвычайно высокая стоимость и продолжительность испытания (сотни часов), большие количества топлива, необходимого дпя испытания (сетки и ты«сячи тонн).

Недостатком испытания резин, в авиатошвах 5шляется отсутствие корреляции меж- ду результатами испьпагшй к опытом экоплуатации при применекни гидроочцщен{1ых и гидрированных топлив, а также большой расход топлив.

Цель изобретения состоит в упрощеккк способа, в Ьокращении расхода топлива и времени проведения испытаний. Эта цеаь достигается тем, что образец резины пос- ледовательйо выдержквшот 3-5 час и парафиновом углеводороде С,-С; яри температуре 140-150 С Б нейтральной атмсх фере и в испытуемом топливе при темпера туре 130-1ЙО С и объемном соотношении фаз топливо; воздух, равном 1:{2,5-5), Согласно изобретению предусмотрена двухстадийная обработка резин. На первой стадии антиоксиданты экстра гируются из резины в среду парафинового углеводорода Cj - С , п|ри температуре 140-150 С в течение 3- час в отсутствии кислорода воздуха. Выбор указанных услов определяется следующим: 1, Как показали исследованияв парафиновые углеводороды являются лучшим экст рагентом вводимых в резины антиоксидантов и при указанной обработке не влияют на физико-механические свойства резины, 2. При температуре 140-150 С в течение 3- час о «аоисимости ОТ температу- ры происходит полная экстракция антиоксидантов в парафиновый углеводород. При более низких температурах экстракция происходит медленее и может быть непотной .для некоторых антиоксидантов, например альдоль - ОС- - нафтиламина, из-за плохой растворимости в углеводородной среде. 3, При обработке необходимо отсутстви кислорода в целях исключения термоокисли тельных процессов в углеводородах, которы могли бы вызвать нежелательное предварительное старение резины. Такая предварительная обработка образцов резины может производиться независимо от основных испытаний резин в топливах сразу Ьеред испытаниями или за несколько суток перед испытаниями, В послед нем случае образцы резин с экстрагирован ным антиоксидантом необходимо хранить изолированными от кислорода, например, в нейтральной атмосфере, На второй стадии образцы резин с экстрагированными в углеводороде антиоксидантами находятся в среде испытуемого топлива, окисляющегося кислородом воздуха, при температуре 130-150 С в течение 3-5 час в герметично закрытом сосуд при соотношении объемов фаз топливо: воздух, равном 1:(2,5-5). Выбор указанных условий определяется следующим:, 1.При контакте резины стоплйвомв последнем допжны протекать термоокислительньге процессы достаточно интенсивно, что обеспечивается наличием в системе достаточного количества кислорода, соответствующими температурами процесса и временем его протекания. 2.Как показали эксперименты, увеличе Fino объема воздуха по сравнению с указан ным выше в соотношениях фаз, существеннс) но алияет на глубину и интенсивность термоокисяения, уменьшение объема воздуха снижает глубину окисления и, следовательно чувствительность метода. Соотношение фаз: топливо: воздух менее 1 : 5 нежелательно по соображениям размеров испытательных приборов. 3. При тештературах ниже 13О С термоокисление (генерация радикалов) протекает весьма медленно и при реальном времени проведения опыта (несколько часов) способ становится нечувствительным. При температурах выше 150 С окисление протекает чрезвычайно быстро, время генерации и жизни радикалов в объеме топлива значительно меньше реального времени проведения эксперимента. Если учесть, что лимитирующей стадией старения рези11ы в этих условиях является диффузия радикалов к поверхности резины, скорость которой незначительно зависит от температуры, то, очевидно, чувствительность метода при температуре выше 15О С также понижает ся. Кроме того, при температуре вьш1е 15О С происходит неконтролируемое окисление топлива в паровой фазе. Температура вьшле 150 С нежелательна также из-за возможной термодеструкций резин. Указанный интервал температур примерно соответствует реальным температурам в топливных насосах газвтурбинных двигателей. В результате более высоких концентраций кислорода в условиях испытаний (2,5 - 5 объема воздуха, что составляет в пересчете на кислород 0,6 объема на 1 объем топлива), по сравнению с концентрацией кислорода в реальных топливных . системах (растворимость кислорода 0,04 объема на 1 объем топлива), интенсифицируются окислительные процессы в топливе, что и обеспечивает дифференциацию топлив по своей агрессивности в отгюше- НИИ резин ГТД за время 4-5 час. Определение старения резин, применяемых в топливных насосах газотурбинных двигателей, в реактивных топливах проводили в приборе, показанном на чертеже. Прибор представляет собой металлический термостат 1 с четырьмя гнездами для герметически закрывающихся стальных бомб 2 объемом 45О см каждая, снабженных устройством 3 для обескислороживания парафинового углеводорода и создания ат мосферы нейтрального газа и манометром 4 для контроля за герметичностью. В бомбы помещают стекгшнные стаканы 5, в которые заливают либо парафи1 овый углеводород, либо испытуемое топливо и подвешивают резиновые образцы 6 на металлических держателях 7. Постоянная температура в термостате поддерживается с точнсютью 2 С при помощи контактного тер мометра 8 и контролируется ртутным термометром 9,

ria первой стадии резиновые лопаткн выдерживают при температуре 150 С в тв чение 4 час в обескислороженном продувкой азотом парафиновом углеводороде - цетане. В каждый стеклянный стакан заливают по 200 см цетана и помещают в цетан по три резиновые лопатки. На второй стадии обработанные в цетане образцы резин выдерживают в испытуемом топливу в течение 4 час при температурах 130-150 С. Ко-

калщый стакан

личество заливаемого 150 см, в топливо потоплива составляет

мешают по две резиновые лопатки. В надтопливном пространстве присутствует воэдух,

После испытания в топливе определяют пределы прочности образцов резины по гост 270-64.

Испытания проводят в стандартных реактивных топливах, различных по химическому составу и технологии производства 1, Топлива гидроочищенные.

Т-7 - два образца: один получен глубокой гидроочисткой прямогонн;5го тош1ива ТС-1, другой (ГОСТ 12308-66 - гидроочисткой в более мягких условиях, че,1м условия очистки первого образца.

РТ (ТУ 38-101365-73) - два сбразЦ

Смесевое топливо, состоящее из бО% гидр о очищенного и 10% прямогонного компонентов.

II Топлива rnflpHpoBaHiibie.

Т-б (ГОСТ 12308-66) - два образца: один после двухлетнего хранения, другой « сЬежеприготовленный.

Нафтил (МРТУ № 38-1-244-66) два образца: один образец - свежеприготовленный, другой - со сроком хранения 3,5 год

Топливо, Т-.8В опытное, полученное гидрокрекингом.

Топливо ТО-1 прямогонное (ГОСТ 10227-62).

Данные об изменении пределов прочности резины марки ИРП-1078 после испытания при различных температурах в указанных топливах приведены в табл. 1. До испытания прочность резин на разрыв равна 9О-98 кг/см, относительное удлинение 110-150%.

Из табл. 1. следует, что уже при температуре 13d С наблюдается дифференциация теплив по агрессивности в отнощении реЗИН. с увеличением температуры до 150 С чувствительность способа повыщается.

В табл. 2 приведены данные об измерении пределов прочности резины в испытуемом топливе в зависимости от соотнощения фаз топливо: воздух. Опыты проводят в

описанном выше приборе. Температура исс1Ц)1тания в топливах 150 С, время испытания,

4 час.

Из табл. 2 следует, что чувствительность способа существенно не меняется от увелич& я воздущной фазы в пределах соотноще- ния фаз топливо: воздух 1:3-1:5 и резко снижается при соотнощении объемов фаз

3;1.

В табл. 3 приведены данные о пределах

прочности резины на основе нитрильного и фторсиликонового каучуков после испытания в топливах при температуре 150 С в течение 4 час при соотнощении фаз топливо: воздух 1:3. До испытаний резины на основе нитрильного каучука сопротивление разрыву равно 90-98 кг/см, относительное удлинение 110-150%, а резины на основе фторсиликонового каучука - 14О кг/см

и 16О% соответственно.

Из данных приведенных в табл. 3, еле- йует, что предлагаемый способ позволяет; д афференцировать резины различных марок по стойкости их к старению в агрессивных топливах,

В табл. 4 приведены результаты испытания образцов резин в реактивных топливах предлагаемым способом и ресурс рези но-технических изделий топливных насосов ПД при работе на этих топливах.

Результаты испытаний образцов резин предлагаемым способом хорошо коррели« руются с опытом эксплуатации авиацио ной техники. Способ позволяет дифференцировать реактивные топлива по агресси ному воздействию их на резины, испаг1ь зуемые в топливных насосах, а также резины различных марок по склонности к старению в реактивных топливах. Применение предлагаемого спсюоба в промышленности дает возможность исключить ® эксплуатации авиатехники примекенке TOFлив, агрессивных в отношения резик, а также будет способствовать внедреншо резин, УСТОЙЧИВО работаюишх в этих то1 ливах. Способ прост в осуществлениКр ке требует сложного оборудования, пЬзаолает сократить расход топлива ц время проведения испытаний.

Таблица 1

о

ТС-1

3:1

Топливо

нитрильного

сопротивление разрыву,

кг/см

Т-7 образец 1 22 Т-6 образец 1 37 ТС-1 смесевое 60

561137

10 Таблица 2

92

140

Таблица 3

Резина на основе каучука

фторсилнконового

относительное

сопротивление разрыву, удлинение, кг/см %

205

96 213 105 237 120

11 Формула изобретения Способ определения старения резины в реактивном топливе, состоящий в выдержке образца резины в топливе с пос ледующим определением пределов прочнооти образцов, отличающийся тем что с целью упрощения способа, сокращения расхода топлива и времени про ведения испытаний, образец резины после561137

12

Таблица 4 довательно выдерживают в течение 3-5 час . в парафиновом углеводороде С|2 - С| в нейтральной атмосфере и в испытуемом топливе при температуре 130-150 С и объемном соотнощении фаз топливо; воздух, равном 1:,,5-5). Источники информации, принятые во вНИ мание при экспертизе; 1. ГОСТ 11596-65 - прототип.