RU2536287C1

RU2536287C1 - Method of evaluating corrosiveness of jet fuel

Info

Publication number: RU2536287C1
Application number: RU2013127433/15A
Authority: RU
Inventors: Елизавета Михайловна Бушуева; Александр Ильич Белоусов; Марина Васильевна Атаева; Олег Александрович Бабин; Александр Леонидович Кулинич; Денис Игоревич Саламатин
Priority date: 2013-06-18
Filing date: 2013-06-18
Publication date: 2014-12-20

Abstract

FIELD: chemistry.

SUBSTANCE: method of evaluating corrosiveness of jet fuel comprises determining the decrease in weight of copper-containing material placed in the fuel before and after testing at high temperature. The copper-containing material used is copper foil which is placed in the fuel and held in hermetically sealed cells in the form of metal vessels at temperature of 150±2°C for 4 hours while holding in two steps of 2 hours each and replacing the fuel after the first step. The greater the decrease in the weight of the copper foil before and after test, the more corrosive the jet fuel.

EFFECT: high reliability and faster evaluation.

1 tbl

Description

Изобретение относится к лабораторным методам оценки коррозионной активности реактивных топлив.The invention relates to laboratory methods for assessing the corrosivity of jet fuels.

Необходимость разработки метода оценки коррозионной активности реактивных топлив вызвана тем, что в реактивных топливах допускается значительное количество общей и меркаптановой серы (0,25 и 0,003% масс соответственно), что обуславливает их повышенную коррозионную активность к металлам при повышенных температурах, и в конечном итоге оказывает негативное влияние на надежность работы авиационной техники.The need to develop a method for assessing the corrosivity of jet fuels is caused by the fact that jet fuels allow a significant amount of total and mercaptan sulfur (0.25 and 0.003% of the mass, respectively), which leads to their increased corrosion activity to metals at elevated temperatures, and ultimately has negative impact on the reliability of aircraft.

При контакте реактивного топлива с металлами и сплавами, в процессе эксплуатации авиационной техники, возникает химическая коррозия за счет взаимодействия коррозионно-активных соединений серы с металлом. Из металлов медь наиболее подвержена химической коррозии от агрессивных соединений серы. Химическая коррозия оценивается при повышенных температурах (100°C и выше) различными лабораторными методами.When jet fuel comes into contact with metals and alloys during the operation of aircraft, chemical corrosion occurs due to the interaction of corrosive sulfur compounds with metal. Of metals, copper is most susceptible to chemical corrosion from aggressive sulfur compounds. Chemical corrosion is evaluated at elevated temperatures (100 ° C and above) by various laboratory methods.

Известен визуальный метод оценки коррозионной активности реактивных топлив по ГОСТ 6321, предусматривающий оценку изменения цвета медной после выдержки ее в топливе в течение 3 часов при температуре 100°C. Этот качественный метод оценки коррозионной агрессивности топлив включен во все отечественные стандарты и зарубежные спецификации на реактивные топлива. Этот метод является визуальным и оценивает коррозионную активность топлив при температуре 100°C.A well-known visual method for assessing the corrosivity of jet fuels according to GOST 6321, which provides for the assessment of the color change of copper after holding it in the fuel for 3 hours at a temperature of 100 ° C. This qualitative method for assessing the corrosiveness of fuels is included in all domestic standards and foreign specifications for jet fuels. This method is visual and evaluates the corrosivity of fuels at a temperature of 100 ° C.

Ближайшим аналогом предлагаемого метода оценки коррозионной активности реактивных топлив является метод определения коррозионной активности при повышенных температурах по ГОСТ 18598. Этот метод предусматривает проведение испытаний при 120°C, длительностью 25 часов (5 этапов по 5 часов со сменой топлива после каждого этапа) и значительный объем топлива (8 литров) для испытаний. Недостатками данного метода является недостаточно высокая температура, длительность испытания, значительный объем топлива на испытания и незначительная убыль веса пластины после испытаний. Этим методом предусмотрено кроме меди оценивать, коррозионную активность на реальном сплаве бронза ВБ-23НЦ (содержащем медь), с которым контактирует топливо. Как показывает опыт оценки коррозионной активности авиационных топлив по ГОСТ 18598 с использованием сплава ВБ-23-НЦ, получаемые результаты практически не зависят от наличия коррозионно-активных соединений серы в топливе и имеют одинаковую величину, как для топлив с большим содержанием меркаптановой серы (до 0,005% масс), так и для топлив незначительным содержанием меркаптановой серы (менее 0,0003% масс).The closest analogue of the proposed method for assessing the corrosivity of jet fuels is the method for determining corrosion activity at elevated temperatures according to GOST 18598. This method involves testing at 120 ° C for a duration of 25 hours (5 steps of 5 hours with a change of fuel after each step) and a significant amount fuel (8 liters) for testing. The disadvantages of this method are the insufficiently high temperature, the duration of the test, a significant amount of fuel for testing and a slight decrease in the weight of the plate after testing. This method provides for evaluating, in addition to copper, the corrosion activity on a real bronze alloy VB-23NTs (containing copper), with which the fuel is in contact. As the experience of assessing the corrosion activity of aviation fuels according to GOST 18598 using the VB-23-NTs alloy shows, the results obtained are practically independent of the presence of corrosive sulfur compounds in the fuel and have the same value as for fuels with a high mercaptan sulfur content (up to 0.005 % of mass), and for fuels with a low content of mercaptan sulfur (less than 0.0003% of the mass).

Задачей предлагаемого изобретения является разработка способа оценки коррозионной активности реактивных топлив, обладающего достаточной чувствительностью к коррозионной активности реактивных топлив при значительном сокращении времени и используемого топлива при испытании.The objective of the invention is to develop a method for assessing the corrosion activity of jet fuels, with sufficient sensitivity to the corrosion activity of jet fuels with a significant reduction in time and fuel used in the test.

Поставленная задача решается способом оценки коррозионной активности реактивных топлив, который заключается в определении убыли веса медьсодержащего материала, помещенного в топливо, до и после испытания, при повышенной температуре. Способ отличается тем, что в качестве медьсодержащего материала используют медную фольгу, которую помещают в топливо и выдерживают при температуре 150°C в течение 4 часов (2 этапа по 2 часа со сменой топлива после первого этапа) в герметично закрывающихся бомбах (металлических сосудах), причем чем больше убыль веса медной фольги до и после испытания, тем большей коррозионной активностью обладает реактивное топливо.The problem is solved by a method for assessing the corrosivity of jet fuels, which consists in determining the weight loss of copper-containing material placed in the fuel, before and after the test, at elevated temperature. The method is characterized in that as a copper-containing material, copper foil is used, which is placed in the fuel and kept at a temperature of 150 ° C for 4 hours (2 stages of 2 hours with a change of fuel after the first stage) in hermetically sealed bombs (metal vessels), moreover, the greater the decrease in the weight of the copper foil before and after the test, the greater the corrosiveness of jet fuel.

Повышение температуры испытания до 150°C значительно усиливает активность сернистых соединений по отношению к меди. Использование медной фольги вместо медной пластинки позволяет заметно увеличить ее активную площадь, выдержка медной фольги в топливе в течение 4 часов (2 этапа по 2 часа со сменой топлива после 1-го этапа) позволяет получить надежную величину коррозионной активности реактивных топлив и значительно сократить продолжительность испытания (4 часа вместо 25 часов) и объем топлива для испытания (500 см³ топлива вместо 4000 см³).Raising the test temperature to 150 ° C significantly enhances the activity of sulfur compounds in relation to copper. The use of copper foil instead of a copper plate can significantly increase its active area, holding the copper foil in the fuel for 4 hours (2 stages of 2 hours with a change of fuel after the 1st stage) allows to obtain a reliable value of the corrosion activity of jet fuels and significantly reduce the test duration (4 hours instead of 25 hours) and the amount of fuel for testing (500 cm ³ fuel instead of 4000 cm ³ ).

Для оценки коррозионной активности реактивных топлив используют аппарат ТСРТ-2, применяемый в настоящее время для оценки термоокислительной стабильности реактивных топлив в статических условиях по ГОСТ 11802. Нагрев топлива осуществляют в герметично закрывающихся бомбах, используемых в ГОСТ 11802.To assess the corrosive activity of jet fuels, the ТСРТ-2 apparatus is used, which is currently used to assess the thermo-oxidative stability of jet fuels under static conditions in accordance with GOST 11802. The fuel is heated in hermetically sealed bombs used in GOST 11802.

В качестве медьсодержащего материала используют полоски медной фольги размером 50×150 мм. Перед испытанием полоски медной фольги обрабатывают шлифовальной шкуркой (зернистостью абразивного материала 6-8), шлифуют пастой «ГОИ» на войлоке или фетре, промывают петролейным эфиром (изооктаном), прополаскивают в этиловом спирте и высушивают между листами фильтровальной бумаги. После этого полоски медной фольги выдерживают для полного высушивания в эксикаторе 1 час и взвешивают с точностью до 0,0002 г. Подготовленные и взвешенные полоски медной фольги накручивают на спираль (изготовленную из стекла или фторопласта), имеющую 4-5 витков (для предотвращения касания стенок стакана), и помещают в стеклянный стакан. В стакан наливают 125 см³ реактивного топлива, для полного погружения медной фольги в топливо. Затем стакан с медной фольгой, погруженной в топливо, помещают в бомбу и накрывают стеклянной крышкой. На бомбу накручивают крышку с установленным на ней манометром. Подготовленные таким образом образцы помещают на 2 часа в прибор ТСРТ-2, имеющий температуру 150+/-2°C. Герметичность бомб контролируют по показаниям манометра. Через 2 часа бомбы вынимают из прибора ТСРТ-2 и охлаждают на воздухе в течение 50-60 минут. После охлаждения бомбы открывают, топливо сливают из стаканов, заливают порцию свежего топлива (125 см³), закрывают герметично бомбы и снова помещают на 2 часа в прибор ТСРТ-2, имеющий температуру 150+/-2°C. После второго этапа испытаний бомбы вынимают из прибора ТСРТ-2 и охлаждают на воздухе в течение 50-60 минут. После охлаждения бомбы открывают, полоски медной фольги вынимают из стакана и для промывки от топлива целиком погружают в емкость с петролейным эфиром или изооктаном. После этого пластинки помещают на фильтровальную бумагу и при помощи ватного тампона снимают отложения с поверхности пластин. Для удаления оставшихся отложений и продуктов коррозии пластинку помещают в стакан, в который наливают 30%-ный раствор серной кислоты так, чтобы он полностью покрывал поверхность пластинки. Пластинки несколько раз при помощи пинцета перемещают в растворе. Через 5 минут пластинки вынимают и очищают от остатков отложений и коррозии кисточкой или ватным тампоном, трижды промывают дистиллированной водой, промокают фильтровальной бумагой и помещают в эксикатор для полного высушивания на 1 час. Затем пластинки взвешивают с точностью до 0,0002 г.Strips of copper foil 50 × 150 mm in size are used as a copper-containing material. Before testing, strips of copper foil are treated with a sandpaper (grit size 6-8), ground with GOI paste on felt or felt, washed with petroleum ether (isooctane), rinsed in ethyl alcohol and dried between sheets of filter paper. After that, the strips of copper foil are kept for 1 hour to dry completely in a desiccator and weighed to an accuracy of 0.0002 g. Prepared and weighed strips of copper foil are wound onto a spiral (made of glass or fluoroplastic) having 4-5 turns (to prevent touching the walls cups) and placed in a glass cup. 125 cm ^{3 of} jet fuel is poured into a glass to completely immerse the copper foil in the fuel. Then a glass with copper foil immersed in fuel is placed in a bomb and covered with a glass lid. A cover with a manometer mounted on it is screwed onto the bomb. Samples thus prepared are placed for 2 hours in a TSRT-2 device having a temperature of 150 +/- 2 ° C. The tightness of the bombs is controlled by the pressure gauge. After 2 hours, the bombs are removed from the TSRT-2 device and cooled in air for 50-60 minutes. After cooling, the bombs are opened, the fuel is drained from the glasses, a portion of fresh fuel is poured (125 cm ³ ), the bombs are sealed and placed again for 2 hours in the ТСРТ-2 device having a temperature of 150 +/- 2 ° C. After the second test stage, the bombs are removed from the TSRT-2 device and cooled in air for 50-60 minutes. After cooling, the bombs are opened, strips of copper foil are removed from the glass and, for washing with fuel, they are completely immersed in a container with petroleum ether or isooctane. After that, the plates are placed on filter paper and deposits are removed from the surface of the plates with a cotton swab. To remove the remaining deposits and corrosion products, the plate is placed in a glass in which a 30% solution of sulfuric acid is poured so that it completely covers the surface of the plate. The plates are moved several times with tweezers in the solution. After 5 minutes, the plates are removed and cleaned of residual deposits and corrosion with a brush or cotton swab, washed three times with distilled water, soaked in filter paper and placed in a desiccator for 1 hour to dry completely. Then the plates are weighed to the nearest 0.0002 g.

Коррозионную активность реактивных топлив оценивают по уменьшению массы пластинки до и после испытания.Corrosive activity of jet fuels is evaluated by reducing the mass of the plate before and after the test.

Сущность изобретения подтверждается примерами, представленными в таблице.The invention is confirmed by the examples presented in the table.

Как видно из приведенных в таблице данных, предлагаемый способ обладает достаточной чувствительностью к коррозионной активности реактивных топлив, содержащих не более 0,003% масс, меркаптановой серы, в отличие от способа по прототипу, для которого потеря массы пластинки при оценке коррозионной активности реактивных топлив с содержанием меркаптановой серы не более 0,003% масс, находится близко к точности взвешивания (0,0002 г). Это особенно важно с введением в действие Технического Регламента от 27.02.2008 №118 (с 2013 г. Технического Регламента Таможенного Союза 013/2011), в соответствии с которым в реактивных топливах ограничивается содержание меркаптановой серы не более 0,003% масс.As can be seen from the data in the table, the proposed method is sufficiently sensitive to the corrosive activity of jet fuels containing not more than 0.003% of the mass of mercaptan sulfur, in contrast to the prototype method for which the mass loss of the plate when assessing the corrosion activity of jet fuels containing mercaptan sulfur not more than 0.003% of the mass, is close to the accuracy of weighing (0.0002 g). This is especially important with the entry into force of the Technical Regulation of February 27, 2008 No. 118 (since 2013, the Technical Regulation of the Customs Union 013/2011), according to which the content of mercaptan sulfur in jet fuels is limited to no more than 0.003% of the mass.

Таким образом, использование медной фольги вместо медной пластинки в предлагаемом способе позволяет заметно увеличить ее активную площадь, выдержка медной фольги в топливе в течение 4 часов (2 этапа по 2 часа со сменой топлива после 1-го этапа) позволяет получить надежную величину коррозионной активности реактивных топлив и значительно сократить продолжительность испытания (4 часа вместо 25 часов) и объем топлива для испытания (500 см³ топлива вместо 4000 см³).Thus, the use of copper foil instead of a copper plate in the proposed method can significantly increase its active area, holding the copper foil in the fuel for 4 hours (2 stages of 2 hours with a change of fuel after the 1st stage) allows to obtain a reliable value of the reactivity of the reactive fuel and significantly reduce the duration of the test (4 hours instead of 25 hours) and the amount of fuel for testing (500 cm ³ fuel instead of 4000 cm ³ ).

ТаблицаTable Определение коррозионной активности реактивных топливDetermination of corrosivity of jet fuels № п/пNo. p / p Марка реактивного топливаJet fuel grade Содержание меркаптановой серыMercaptan Sulfur Content Потеря массы медной пластины, гThe loss of mass of the copper plate, g ГОСТ 18598(прототип)GOST 18598 (prototype) Предлагаемый способThe proposed method 1one ТС-1TS-1 0,00040,0004 0,00050,0005 0,00290.0029 22 0,0020.002 0,00020,0002 0,00400.0040 33 0,0030.003 0,00750.0075 0,00900.0090 4four 0,00390.0039 0,00850.0085 0,01000,0100 55 0,0040.004 0,00420.0042 0,01100.0110 66 0,00420.0042 0,00830.0083 0,00900.0090 77 0,00450.0045 0,00670.0067 0,00980.0098 88 0,00500.0050 0,01220.0122 0,01330.0133 99 РТRT отсfrom 0,00040,0004 0,00180.0018 1010 отсfrom 0,00050,0005 0,00150.0015 11eleven отсfrom 0,00070,0007 0,00300.0030 1212 отсfrom 0,00080,0008 0,00300.0030 1313 отсfrom 0,00140.0014 0,00430.0043 14fourteen отсfrom 0,00000.0000 0,00150.0015 15fifteen Т-6T-6 отсfrom 0,00040,0004 0,00280.0028 1616 отсfrom 0,00050,0005 0,00300.0030 1717 отсfrom 0,00060,0006 0,00380.0038

Claims

A method for assessing the corrosivity of jet fuels, which consists in determining the weight loss of a copper-containing material placed in the fuel before and after the test at elevated temperature, characterized in that copper foil is used as a copper-containing material, which is placed in the fuel and kept in hermetically sealed bombs made in the form of metal vessels at a temperature of 150 ± 2 ° C for 4 hours when holding in 2 stages for 2 hours with a change of fuel, and the greater the decrease in the weight of copper foil hygiene before and after the test, the greater the corrosiveness of jet fuel.