способ оценки влияния светлых нефтепродуктов на изделия из полимерных материалов

Формула изобретения

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.

Описание изобретения к патенту

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.п	Наименование показателя	Числовые значения
1	2	3	4	5	6	7	8	9
1	Вместимость, м3	4	6	10	25	50	150	250
2	Масса порожнего резервуара, кг	110	120	170	250	515	1000	1400
3	Масса хранимого светлого нефтепродукта, МнАи-92, кг, при 4 20=0,730 г/см3	2900	4400	7300	18300	36500	109000	182500
4	Масса хранимого светлого нефтепродукта, МнТС-1 , кг, при 4 20=0,800 г/см3	3200	4800	8000	20000	40000	120000	200000
5	Масса хранимого светлого нефтепродукта, МнДТ-Л , кг, при 4 20=0,850 г/см3	3400	5000	8400	21000	42000	126000	210000
6	Коэффициент кратности КАИ-92	26	37	43	73	71	113	130
7	Коэффициент кратности КТС-1	29	40	47	80	78	120	143
8	Коэффициент кратности КДТ-Л	31	42	49	84	82	126	150
9	Масса испытуемого топлива, г	150	150	150	150	150	150	150
10	Масса полимерного материала для испытания МпАИ-92, г	5,8	4,1	3,5	2,1	2,1	1,3	1,2
11	Масса полимерного материала для испытания М пТС-1, г	5,2	3,8	3,2	1,9	1,9	1,3	1,0
12	Масса полимерного материала для испытания МпДТ-Л, г	4,8	3,6	3,1	1,8	1,8	1,2	1,0

Таблица 2 Результаты исследования эксплуатационных характеристик барабанов (бочек) из полимерных материалов
№ п.п.	Наименование показателя	Числовые значения
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
1	Вместимость, л	32	41	48	51	65	105	127	227	250
2	Масса порожнего барабана (бочки), кг	1,2	1,9	3,1	2,3	3,6	4,8	5,4	8,6	9,2
3	Масса хранимого светлого нефтепродукта, Мн Аи-92, кг, при 4 20=0,730 г/см	23	30	35	37	48	77	93	166	183
4	Масса хранимого светлого нефтепродукта, МнТС-1 , кг, при 4 20=0,800 г/см3	26	33	38	41	52	84	102	182	200
5	Масса хранимого светлого нефтепродукта, Мн ДТ-Л, кг, при 4 20=0,850 г/см3	27	35	41	43	55	89	108	193	213
6	Коэффициент кратности КАИ-92	19	16	11	16	13	16	17	19	20
7	Коэффициент кратности КТС-1	22	17	12	18	14	18	19	21	22
8	Коэффициент кратности К ДТ-Л	13	18	13	19	15	19	20	22	23
9	Масса испытуемого топлива, г	150	150	150	150	150	150	150	150	150
10	Масса полимерного материала для испытания МпАИ-92, г	7,9	9,4	13,6	9,4	11,5	94	8,8	7,9	7,5
11	Масса полимерного материала для испытания МпТС-1 , г	6,8	8,8	12,5	8,3	10,7	8,3	7,9	7,1	6,8
12	Масса полимерного материала для испытания МпДТ-Л , г	6,5	8,3	11,5	7,9	10,0	7,9	7,5	6,8	6,5

Таблица 3 Результаты исследования эксплуатационных характеристик канистр из полимерных материалов
№ п.п.	Наименование показателя	Числовые значения
1	2	3	4	5	6	7	8
1	Вместимость, л	3	5	11	21	31	63
2	Масса порожней канистры, кг	0,2	0,2	0,5	1,1	1,5	2,5
3	Масса хранимого светлого нефтепродукта, МнАи-92 , кг, при 4 20=0,730 г/см	2.2	3,7	8.0	15,3	22,6	46,0
4	Масса хранимого светлого нефтепродукта, МнТС-1 , кг, при 4 20=0,800 г/см3	2,4	4,0	8,8	16,8	24,8	50,4
5	Масса хранимого светлого нефтепродукта, МнДТ-Л, кг, при 4 20=0,850 г/см3	2,6	4,3	9,4	17,9	26,4	53,6
6	Коэффициент кратности КАИ-92	11	19	16	14	15	18
7	Коэффициент кратности КТС-1	12	20	18	15	17	20
8	Коэффициент кратности К ДТ-Л	13	22	19	16	18	21
9	Масса испытуемого топлива, г	150	150	150	150	150	150
10	Масса полимерного материала для испытания МпАИ-92, г	13,6	7,9	9,4	10,7	10,0	8,3
11	Масса полимерного материала для испытания МпТС-1 , г	12,5	7,5,	8,3	10,0	8,8	7,5
12	Масса полимерного материала для испытания МпДТ-Л , г	11,5	6,8	7,9	9,4	8,3	7,1

Таблица 4 Результаты исследования эксплуатационных характеристик рукавов резиновых напорно-всасывающих
№ п.п.	Наименование показателя	Числовые значения
1	2	3	4	5	6	7	8
1	Длина 6 м, диаметр, мм	32	38	50	65	75	100
2	Масса внутреннего резинового слоя рукава, кг	1,44	1,74	2,22	3,00	3,42	5,16
3	Масса хранимого светлого нефтепродукта, МнАи-92 , кг, при 4 20=0,730 г/см	3,50	4,96	8,60	14,50	19,5	34,40
4	Масса хранимого светлого нефтепродукта, МнТС-1, кг, при 4 20=0,800 г/см3	3,90	5,44	9,42	15,90	21,2	37,70
5	Масса хранимого светлого нефтепродукта, МнДТ-Л, кг, при 4 20=0,850 г/см3	4,10	5,80	10,00	16,90	22,5	40,0
6	Коэффициент кратности К АИ-92	2	3	4	5	6	7
7	Коэффициент кратности КТС-1	3	3	4	5	6	7
8	Коэффициент кратности КДТ-Л	3	3	5	6	7	8
9	Масса испытуемого топлива, г	150	150	150	150	150	150
10	Масса полимерного материала для испытания МпАИ-92 , г	75	50	37,5	30	25,0	21,4
11	Масса полимерного материала для испытания МпТС-1 , г	50	50	37,5	30	25,0	21,4
12	Масса полимерного материала для испытания МпДТ-Л , г	50	50	30,0	25	21,4	18,8

Таблица 5 Результаты исследования эксплуатационных характеристик труб стеклопластиковых для сборно-разборных магистральных трубопроводов
№ п.п	Наименование показателя	Числовые значения
1	2	3	4	5	6
1	Длина 6 м, диаметр, мм	75	100	150	200
2	Масса стеклопластиковой трубы без арматуры, кг	5,9	7,8	20,0	31,0
3	Масса хранимого светлого нефтепродукта, МнАи-92 , кг, при 4 20=0,730 г/см	19,3	34,4	77,4	137,5
4	Масса хранимого светлого нефтепродукта, МнТС-1, кг, при 4 20=0,800 г/см3	21,2	37,7	84,8	150,7
5	Масса хранимого светлого нефтепродукта, МнДТ-Л, кг, при 4 20=0,850 г/см3	22,5	40,0	90,1	160,1
6	Коэффициент кратности КАИ-92	3	4	4	4
7	Коэффициент кратности К ТС-1	4	5	4	5
8	Коэффициент кратности КДТ-Л	4	5	5	5
9	Масса испытуемого топлива, г	150	150	150	150
10	Масса полимерного материала для испытания МпАИ-92 , г	50	38	38	38
11	Масса полимерного материала для испытания М пТС-1, г	38	30	38	30
12	Масса полимерного материала для испытания МпДТ-Л, г	38	30	30	30

Таблица 6 Результаты исследования эксплуатационных характеристик стальных горизонтальных резервуаров с внутренним полимерным покрытием
№ п.п.	Наименование показателя	Числовые значения
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
1	Вместимость, м3	4	6	8	10	20	25	50	60	100
2	Масса внутреннего полимерного покрытия резервуара, кг	1,54	1,92	2,53	3,05	4,69	5,41	9,56	10,77	13,9
3	Масса хранимого светлого нефтепродукта, МнАи-92, кг, при 4 20=0,730 г/см	2920	4380	5840	7300	14600	18250	36500	43800	73000
4	Масса хранимого светлого нефтепродукта, МнТС-1, кг, при 4 20=0,800 г/см3	3200	4800	6400	8000	16000	20000	40000	48000	80000
5	Масса хранимого светлого нефтепродукта, МнДТ-Л, кг, при 4 20=0,850 г/см3	3400	5100	6800	8500	17000	21250	42500	51000	85000
6	Коэффициент кратности КАИ-92	1896	2281	2308	2393	3113	3373	3818	4067	5252
7	Коэффициент кратности КТС-1	2078	2500	2530	2623	3412	3697	4184	4457	5755
8	Коэффициент кратности КДТ-Л	2208	2656	2688	2787	3625	3928	4446	4735	6115
9	Масса испытуемого топлива, г	150	150	150	150	150	150	150	150	150
10	Масса полимерного материала для испытания М пАИ-92, г	0,08	0,07	0,06	0,06	0,05	0,04	0,04	0.04	0,03
11	Масса полимерного материала для испытания МпТС-1, г	0,07	0.06	0,06	0.06	0.04	0,04	0,04	0.03	0,03
12	Масса полимерного материала для испытания МпДТ-Л , г	0,07	0,06	0,06	0.05	0,04	0.04	0.03	0.03	0,02

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 нефтепродукта
Марка нефтепродукта	Время выдержки, ч	Температура выдержки, °С
		23±2			50±2
		Шифр материала*
		ПЭНД	ТПОЭР	НО 68-1	ПЭНД	ТПОЭР	НО 68-1
		Изменение массы, %
АИ-92	24	4,3	31,5	29,4	6,5	38,7	36,9
	72	6,5	39,3	36,7	7,7	54,7	41,5
	120	7,2	51,4	38,3	7,6	54,5	41,4
	168	7,2	51,3	38,3	7,7	54,4	41,6
	240	7,3	51,3	38,4	7,8	54,6	41,5
	360	7,1	51,4	38,4	7,7	54,6	41,6
ТС-1	24	3,1	34,7	25,2	4,5	38,9	29,3
	72	3,9	39,5	29,9	5,3	42,3	33,6
	120	4,5	42.1	31,6	5,8	44,4	35,5
	168	5,4	43,7	32,7	5,8	44,5	35,6
	240	5,3	43,7	32,6	5,7	44,4	35,5
	360	5,3	43,5	32,7	5,7	44,5	35,6
ДТ-Л	24	2,5	31,1	24,3	3.3	35,2	28,7
	72	3,1	34,6	29,6	4,1	39,8	34,2
	120	3,9	37,8	30,7	4,8	39,9	34,1
	168	4,4	38,2	32,9	4,7	39,8	34,2
	240	4,3	38,2	32,9	4,9	39,8	34,3
	360	4,4	38,2	32,8	4,8	39,9	34,1
* 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 ( А) 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 А 3 мг/100 см³;

для автомобильных бензинов А 5 мг/100 см³;

для дизельных топлив А 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 ( ₄ 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 см ³. 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 ( А) концентрации фактических смол в образцах А_п и А_н (этап 10).

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

Сравнивают А с предельно допустимым значением (этап 11).

0,1 мг/100 см³ А_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 II ₁₂ (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 ( ₄ 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 ( А) концентрации фактических смол в образцах А_п и А_н (этап 10).

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

Сравнивают А с предельно допустимым значением (этап 11).

0,1 мг/100 см³ А_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.