§ 6.5. Антикоррозионные и консервационные свойства масел

При работе двигателя создается сочетание условий, интенсифицирующих коррозию конструкционных материалов,— вы­сокие температуры и давления в присутствии химически активных коррозионно-агрессивных веществ, поэтому к моторным маслам предъявляются требования антикоррозионной защиты конст­рукционных материалов — наличия антикоррозионных свойств.

Коррозионную агрессивность масел обусловливают содержащиеся в них в виде примесей водорастворимые кислоты, образующиеся из оксидов серы и азота (оксиды получаются при сгорании имеющихся в топливе сернистых соединений и в результате окисления атмос­ферного азота в камере сгорания двигателя), а также органические кислоты и галоидные соединения, образующиеся при окислении и сгорании этилированного топлива. Коррозионная агрессивность со­держащихся в масле органических кислот увеличивается в присутствии воды. Особенно интенсивной коррозии подвергаются свинец и цветные металлы, входящие в антифрикционные сплавы для вкладышей (например, медно-свинцовые и кадмиево-никелевые).

С увеличением кислотности масла возрастает коррозионный износ узлов трения в двигателе.

Для уменьшения коррозионного износа деталей двигателя мотор­ное масло должно обладать соответствующими защитными антикор­розионными свойствами. Эти свойства обеспечивают путем введения антикоррозионных присадок, принцип действия которых основан на том, что они нейтрализуют продукты окисления масла, образуют на поверхности металла защитные пленки и снижают каталитическое влияние металла на окисляемость масла. Эти присадки обладают щелочными свойствами, обеспечивающими нейтрализацию кислых продуктов, образующихся в масле. Щелочные свойства масла харак­теризуются его щелочным числом, определяемым количеством едкого кали (в миллиграммах), эквивалентным количеству соляной кислоты, израсходованной на нейтрализацию всех основных со­единений, содержащихся в 1 г анализируемого продукта. Щелочное число выражается в мг КОН на 1 г масла. В процессе эксплуатации щелочные свойства масла уменьшаются, поэтому признаком, свиде­тельствующим о необходимости замены масла, является уменьшение его щелочных свойств ниже определенного предела.

На коррозионный износ двигателя и скорость срабатывания антикоррозионных присадок значительное влияние оказывает температурный режим работы двигателя. При снижении температуры сте­нок цилиндра на них происходит конденсация паров воды, в которых растворяются коррозионно-агрессивные вещества. При этом увели­чивается износ двигателя (рис. 6.13).

Основными элементами, включаемыми в антикоррозионные присадки, являются сера, фосфор и азот, а также алкилфенольные и фенольные соединения с различными функциональными группами, жирные кислоты, сульфонаты, нитрированные нефтепродукты и т.д.

В качестве компонентов антикоррозионных присадок для нефтя­ных масел наиболее часто используют диалкилтиофосфаты металлов; для синтетических — меркаптобензотиазол (сероорганическое азотсодержащее соединение), обладающий также свойствами противозадирной и антиокислительной присадки. Практически все типы антикоррозионных присадок обладают также антиокислительными, противоизносными и противозадирными свойствами, т.е. являются многофункциональными присадками.

Антикоррозионные свойства масел оценивают лабораторными испытаниями путем определения величины коррозии поверхности свинцовой пластины при ее контакте с маслом. Конструкция лабо­раторного прибора такова, что пластина попеременно омывается мас­лом и воздухом (рис. 6.14). Показателем антикоррозионных свойств масла является потеря массы единицей поверхности пластины (г/м²) при испытаниях в течение 10 ч при температуре 40 °С. Путем анализа масла, оставшегося после испытаний, можно определить его окисляемость.

Квалификационными методами испытаний антикоррозионные свойства моторных масел могут определяться при многочасовых (125 ч) испытаниях опытных образцов масел в работающем двигателе. Масло считается выдержавшим испытание, если на поверхностях шатунных вкладышей коленчатого вала отсутствуют следы видимой коррозии и механических повреждений, при этом оговаривается максимально допустимая потеря массы вкладышей.

На деталях неработающего двигателя образуется пленка из скон­денсированных паров воды, и происходят интенсивные процессы коррозии металлов. Коррозии особенно подвержены полированные или шлифованные детали (шейки коленчатого вала, стенки цилиндров и пр.). Например, у двигателей сельхозтехники, имеющих сезонный перерыв в работе 9 — 10 месяцев, износ шеек коленчатого вала из-за интенсивной коррозии в 3 —4 раза больше, чем у двигателей, работающих круглый год (при прочих равных условиях). Работа двигателей на этилированном бензине при повышенной влажности воздуха ускоряет процесс коррозии.

Для обеспечения защиты от коррозии конструкционных ма­териалов двигателя при длительном его хранении используют масла, обладающие консервационными свойствами — консервационные мас­ла. Такие свойства маслам придают путем введения в них консервационных присадок (такие присадки называют ингибиторами коррозии или антиржавейными присадками). Действие этих приса­док основано на образовании на поверхности металла адсорбирован­ных или хемосорбированных пленок, защищающих ее от контакта с влагой, и на последующем торможении анодных (анодный ингибитор коррозии) или катодных (катодный ингибитор коррозии) процессов, обусловливающих коррозию металла. В качестве таких присадок используют жирные кислоты, эфиры нафтеновых и жирных кислот, сульфонаты металлов и пр. Например, введение в моторное масло 10% присадки АКОР-1, представляющей собой маслорастворимый ингибитор коррозии на основе нитрованного масла, обес­печивает защиту двигателя от коррозии в течение длительного (до 5 лет) хранения на открытой площадке. Введение этой присадки дополнительно улучшает моющие и депрессорные свойства масла. Консервационные масла заменяют рабочими маслами перед началом эксплуатации (проводят расконсервацию двигателя).

Разработаны рабоче-консервационные масла, содержащие слож­ный многофункциональный комплекс присадок (в том числе и консервационную), исключающие необходимость в консервации и расконсервации двигателя. Применение таких масел рационально в случае, когда двигатель эксплуатируется периодически, с достаточ­ными длительными интервалами, как, например, у некоторых сель­скохозяйственных и дорожных машин. Рабоче-консервационные масла обеспечивают эффективную защиту от коррозии длительно неработающего двигателя и допускают его работу без предваритель­ной смены масла.