ТОПЛИВА АВИАЦИОННЫЕ ДЛЯ ГАЗОТУРБИННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ Метод определения смазывающей способности на аппарате шар-цилиндр (BOCLE)
Предисловие Цели и принципы стандартизации в Российской Федерации установлены Федеральным законом от 27 декабря Сведения о стандарте 1 ПОДГОТОВЛЕН Открытым акционерным обществом «Всероссийский научно-исследовательский институт по переработке нефти» (ОАО «ВНИИ НП») на основе собственного аутентичного перевода на русский язык стандарта, указанного в пункте 4 2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 31 «Нефтяные топлива и смазочные материалы» 3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 15 декабря 4 Настоящий стандарт идентичен стандарту АСТМ Д 5001-08 «Стандартный метод определения смазывающей способности авиационного турбинного топлива на аппарате шар-цилиндр (BOCLE)» [ASTM D 5001-08 «Standard test method for measurement of lubricity of aviation turbine fuels by the ball-on-cylinder lubricity evaluator (BOCLE)»]. Наименование настоящего стандарта изменено относительно наименования указанного стандарта для приведения в соответствие с ГОСТ Р 1.5-2004 (подраздел 3.5) 5 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодно издаваемом информационном указателе «Национальные стандарты», а текст изменений и поправок - в ежемесячно издаваемых информационных указателях «Национальные стандарты». В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ежемесячно издаваемом информационном указателе «Национальные стандарты». Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет Содержание НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Дата введения - 2011-01-01 1 Область применения1.1 Настоящий стандарт распространяется на авиационные топлива для газотурбинных двигателей и устанавливает метод оценки видов износа при трении стальных поверхностей в условиях граничной смазки. 1.1.1 Указанный метод может быть выполнен двумя способами: с использованием полуавтоматического аппарата (способ А) или с использованием полностью автоматического аппарата (способ В). 1.2 Величины в единицах СИ должны рассматриваться как стандартные. Единицы других систем в стандарт не включены. 1.3 Настоящий стандарт не ставит своей целью рассмотреть все проблемы техники безопасности, связанные с его использованием. Пользователь настоящего стандарта несет ответственность за установление соответствующих мероприятий по технике безопасности и охране здоровья персонала и определение применимости регламентированных ограничений перед его использованием. Специальные требования по технике безопасности приведены в разделе 7 и приложении A.3. 2 Нормативные ссылкиВ настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты*: 2.1 Стандарты АСТМ: АСТМ Д 4306 Практическое руководство по испытаниям пробоотборников авиационных топлив на присутствие следов загрязнений (ASTM D 4306, Practice for aviation fuel sample containers for tests affected by trace contamination) АСТМ Д 6708 Практическое руководство по статистической оценке и улучшению предполагаемой согласованности между двумя методами испытания, подразумевающими измерение одного и того же свойства материала (ASTM D 6708, Practice for statistical assessment and improvement of expected agreement between two test methods that purport to measure the same property of a material) 2.2 Военная спецификация: MIL-l-25017 Ингибитор, коррозия / присадка, улучшающая смазывающие свойства, растворимая в топливе (MIL-l-25017, Inhibitor, corrosion / lubricity improver, fuel soluble) 2.3 Стандарт Американского института железа и стали: AISI Е-52100 Хромированные легированные стали (AISIЕ-52100, Chromium alloy steel) 2.4 Стандарт Американского института национальных стандартов: ANSI B3.12 Металлические шарики (ANSI B3.12, Metal balls) * Соответствующие национальные стандарты отсутствуют. До их утверждения рекомендуется использовать переводы на русский язык данных стандартов. Перевод данных стандартов находится в Федеральном информационном фонде технических регламентов и стандартов. 2.5 Стандарт общества автомобильных инженеров (Society of automotive engineers standard): SAE 8720 Сталь (SAE 8720, Steel) 3 Термины, определения и обозначенияВ настоящем стандарте применены следующие термины с соответствующими определениями и обозначения: 3.1 Термины и определения 3.1.1 смазывающая способность (lubricity): Свойство жидкости сводить к минимуму трение между поверхностями и их повреждение при относительном движении этих поверхностей под нагрузкой. 3.1.1.1 Пояснение. В настоящем методе смазывающую способность жидкости определяют пятном износа (мм), получаемым на нагруженном стационарном шарике при контакте с вращающимся цилиндрическим испытательным кольцом, смоченным жидкостью, в строго определенных и контролируемых условиях. 3.1.2 пятно износа (wear scar): Для жидких топлив - это средний диаметр изношенной и истертой площади, полученной на испытательном шарике в определенных условиях и измеренной в двух точно установленных направлениях. 3.1.2.1 Пояснение. Пятно износа, полученное по данному методу, часто называют пятном износа по BOCLE (БОКЛЕ). 3.2 Обозначения 3.2.1 BOCLE - аппарат для определения смазывающей способности шар-цилиндр. 3.2.2 HRC - твердость по Роквеллу, шкала С. 3.2.3 ДПИ - диаметр пятна износа. 4 Сущность метода4.1 Испытуемую жидкость помещают в испытательный резервуар, в котором поддерживается 10%-ная относительная влажность атмосферного воздуха. Стальной шарик неподвижно закрепляют в вертикальном зажимном устройстве и прижимают к аксиально закрепленному стальному кольцу прилагаемой нагрузкой. Испытательный цилиндр вращается с фиксированной скоростью при частичном погружении в резервуар с испытуемой жидкостью. Этот технический прием поддерживает цилиндр в смоченном состоянии и постоянно переносит испытуемую жидкость в пространство между поверхностями шар/цилиндр. На испытательном шарике образуется пятно износа, которое является мерой смазывающих свойств жидкости. Калибровка и стандартизация диаметра пятна износа (ДПИ) приведены в разделе 10. 5 Значение и применение5.1 Износ из-за избыточного трения, в результате которого сокращается срок службы деталей двигателя, таких как топливные насосы и топливные регуляторы, иногда приписывают недостаточной смазывающей способности авиационного топлива. 5.2 Результаты испытаний «топливо - элемент авиационной топливной системы» прямо связаны с износом, что было продемонстрировано для нескольких комбинаций топливо - детали двигателя, где граничная смазка является фактором, влияющим на работу деталей системы. 5.3 Определение пятна износа, образующегося при испытании на аппарате BOCLE, чувствительно к загрязнению испытуемых жидкостей и материалов, присутствию кислорода и воды в атмосфере и температуре испытания. Результаты измерения смазывающей способности (пятна износа) также чувствительны к следам загрязнений, внесенных при отборе проб и хранении. Следует использовать пробоотборники, исследованные по АСТМ Д 4306. 5.4 Метод испытания BOCLE не является прямым отражением эксплуатационных условий работы деталей двигателя. Например, некоторые топлива, имеющие высокое содержание серосодержащих соединений, могут дать аномальные результаты испытаний. 6 Аппаратура6.1 Подробное описание полуавтоматического аппарата BOCLE приведено в приложении А1, описание полностью автоматического аппарата - в приложении А2. 6.2 Микроскоп со 100-кратным увеличением, градуировкой 6.2.1 Способ измерения пятна износа Для измерения пятна износа может быть использован микрометр со стеклянным ползунком, имеющим шкалу с ценой деления 6.3 Термостат, обеспечивающий поддержание постоянной температуры (25 ±1) °С для образца при циркуляции хладагента через основание емкости для образца. 6.4 Очищающая ванна - ультразвуковой бесшовный резервуар из нержавеющей стали вместимостью 1,9 дм3 и мощностью 40 Вт. 6.5 Требования к условиям проведения испытаний представлены в таблице 1. Таблица 1 - Стандартные рабочие условия
7 Реактивы и материалы7.1 Испытательное кольцо из стали марки SAE 8720, имеющей твердость по шкале С Роквелла (HRC) в пределах от 58 до 62 и поверхность, обработанную до шероховатости, среднеквадратичное значение которой Ra находится в пределах 0,5÷0,71 мкм. Размеры кольца приведены на рисунке 1.
Материал: сталь SAE 8720 специально модифицированная Твердость: 58÷62 HRC Чистота обработки поверхности RMS = 22÷28 мкм Рисунок 1 - Испытательное кольцо для оценки смазывающей способности в системе «шар-цилиндр» 7.2
Испытательный шарик диаметром 7.3 Дополнительное оборудование Подробное описание дополнительного оборудования, специфичного для каждого способа испытания, приведено в соответствующих приложениях А1 и А2. 7.4 Сжатый воздух, содержащий менее 0,1 ррт углеводородов и 50 ррт воды. Предупреждение - Сжатый газ под высоким давлением. В присутствии воспламеняющихся материалов используют с чрезвычайной осторожностью, т.к. температуры самовозгорания большинства органических соединений в воздухе значительно снижаются с увеличением давления, см. А3.1. 7.5 Эксикатор, содержащий неиндикаторный осушающий агент, для хранения испытательных колец, шариков и металлических изделий. 7.6 Перчатки чистые, хлопчатобумажные, без ворса, одноразовые. 7.7 Протирочный материал, легкая протирочная ткань, без ворса, углеводородов, одноразовая. 7.8 Изооктан (2.2.4-триметилпентан) (Предупреждение - Чрезвычайно воспламеняем. Вреден для здоровья при вдыхании. Пары могут воспламеняться, см. А3.2) типа реактив (х.ч.) Американского химического общества (ACS) или реактив общего назначения (GPR) с массовой долей основного вещества не менее 95 %. 7.9 Изопропиловый спирт (Предупреждение - Воспламеняем, см. А3.3), соответствующий реактиву ACS (х.ч.) или стандартам GPR. 7.10 Ацетон (Предупреждение - Чрезвычайно воспламеняем. Пары могут воспламеняться, см. А3.4), соответствующий реактиву ACS (х.ч.) или стандартам GPR. 7.11 Эталонные жидкости 7.11.1 Жидкость А. Представляет собой композицию, состоящую из 30 мг/кг специального топливорастворимого ингибитора коррозии/присадки, улучшающей смазывающую способность, соответствующей MIL-I-25017 (Предупреждение - Воспламеняема. Пары вредны, см. A3.5), и жидкости В. 7.11.2 Жидкость В (Предупреждение - Воспламеняема. Пары вредны, см. A3.5). Представляет собой растворитель на основе узкой изопарафиновой фракции. 7.11.3 Эталонные жидкости необходимо хранить в емкостях с футеровкой эпоксидной смолой или из боросиликатного стекла со вставными колпачками, футерованными алюминиевой фольгой или политетрафторэтиленом (ПТФЭ), в темном месте. 8 Отбор проб, испытуемые образцы и испытательная аппаратура8.1 Чистка аппаратуры и комплектующих деталей 8.1.1 Новые испытательные кольца 8.1.1.1 Испытательные кольца должны быть тщательно очищены вручную ветошью или бумажными салфетками, смоченными изооктаном, от любых парафиноподобных защитных покрытий. 8.1.1.2 Помещают очищенные вручную кольца в чистый стакан вместимостью 500 см3. Наливают в стакан смесь изооктана и изопропилового спирта 1:1 по объему так, чтобы испытательные кольца были полностью покрыты растворителем. 8.1.1.3 Помещают стакан в ультразвуковой очиститель на 15 мин. 8.1.1.4 Вынимают испытательные кольца и повторяют цикл ультразвуковой очистки по 8.1.3 в чистом стакане со свежим растворителем. 8.1.1.5 Работают с чистыми испытательными кольцами только чистыми пинцетами или в перчатках. Испытательные кольца вынимают из стакана, ополаскивают изооктаном, сушат и ополаскивают ацетоном. Примечание 1 - Стадии сушки могут быть завершены продувкой струей сжатого воздуха под давлением от 140 до 210 кПа. 8.1.1.6 Сушат и хранят кольца в эксикаторе. * ЕР (extra-polish) - экстра полировка. 8.1.2 Новые испытательные шарики 8.1.2.1 Помещают шарики в стакан вместимостью 300 см3. В стакан наливают смесь изооктана и изопропилового спирта 1:1 по объему так, чтобы шарики были полностью покрыты очищающим растворителем. Примечание 2 - За один раз можно обработать приблизительно пятидневное количество шариков. 8.1.2.2 Помещают стакан с шариками в ультразвуковой очиститель на 15 мин. 8.1.2.3 Повторяют очистку по 8.1.2.2 в чистом стакане со свежим растворителем. 8.1.2.4 Вынимают шарики и промывают изооктаном, сушат и промывают ацетоном. 8.1.2.5 Сушат и хранят шарики в эксикаторе. 8.1.3 Резервуар, крышка резервуара, зажим для шарика, запорное кольцо, комплект оправки (способ А - полуавтоматический), комплект испытательного кольца (способ В - полностью автоматический) и другие детали, непосредственно контактирующие с испытуемым топливом (см. приложения А1 и А2) 8.1.3.1 Промывают детали изооктаном. 8.1.3.2 Чистят в течение 5 мин в ультразвуковом очистителе смесью изооктана и изопропилового спирта 1:1 по объему. 8.1.3.3. Вынимают из очистителя и промывают изооктаном, затем сушат и промывают ацетоном. 8.1.3.4 Хранят детали в эксикаторе пока не потребуются. 8.1.4 Металлические изделия 8.1.4.1 Любые металлические изделия и инструменты, которые могут быть в контакте с испытуемой жидкостью, должны быть тщательно очищены промыванием в изооктане и протерты тканью. 8.1.4.2 Хранят их в эксикаторе до испытания. 8.1.5 После испытания: 8.1.5.1 Вынимают резервуар и испытательное кольцо. 8.1.5.2 Разбирают все части аппарата и чистят в течение 5 мин в ультразвуковом очистителе, используя смесь изооктана и изопропилового спирта 1:1 по объему. Промывают изооктаном, сушат и промывают ацетоном. Вновь собирают все части. 8.1.5.3 Сушат и хранят все части аппарата в эксикаторе. Примечание 3 - Разрешается чистить резервуар вручную, если испытывают одну и ту же жидкость. Резервуар промывают изооктаном. Протирают имеющимся протирочным материалом, чтобы удалить оставшиеся топливо и продукты разложения органических веществ, образующиеся при испытании. Снова промывают резервуар изооктаном. Сушат, окончательно промывают ацетоном и снова сушат. 8.1.5.4 Если детали не используют, их хранят в эксикаторе. 8.1.5.5 При применении полуавтоматического способа А следят за тем, чтобы во время процедуры очистки была тщательно промыта и высушена трубка аэрации топлива. Если детали не используют, их хранят в эксикаторе. 9 Подготовка аппаратуры9.1 Для подготовки аппаратуры следуют рекомендациям, изложенным в приложения А1 - для полуавтоматического способа и приложении А2 - для полностью автоматического способа. 10 Калибровка и стандартизация10.1 Перед каждым испытанием визуально проверяют испытательные шарики. Отбраковывают шарики, имеющие точечную коррозию (в виде ямок), собственно коррозию или поверхность, не соответствующую норме. 10.2 Эталонные жидкости 10.2.1 Проводят три испытания на каждой новой партии эталонных жидкостей в соответствии с разделом 11, используя испытательное кольцо, предварительно стандартизованное испытанием эталонной жидкости. 10.2.2
Повторяют три испытания, если ДПИ различаются более чем на 10.2.3 Эталонную жидкость отбраковывают, если диаметры пятна износа при повторных испытаниях (10.2.2) опять различаются более чем на значения, полученные в.10.2.1. 10.2.4 Рассчитывают среднее значение износа трех результатов, которые соответствуют условиям, указанным в 10.2.2, для соответствующей эталонной жидкости. 10.2.5 Сравнивают средние результаты со следующими значениями для эталонных жидкостей: средний ДПИ эталонной жидкости А - средний ДПИ эталонной жидкости В - 10.2.6 Отбраковывают новую партию эталонной жидкости, если средние результаты, полученные
по 10.2.4, отличаются более чем на 10.3 Калибровки испытательных колец 10.3.1 Испытывают каждое новое кольцо с эталонной жидкостью А в соответствии с разделом 11. 10.3.2
Кольцо считают пригодным для проведения испытания, если полученное значение ДПИ отличается от ДПИ эталонной жидкости А, приведенного в 10.2.5, не более чем на 10.3.3
Повторяют испытание, если полученное значение ДПИ отличается от ДПИ эталонной жидкости А, приведенного в 10.2.5, более чем на 10.3.4
Отбраковывают кольцо, если два значения ДПИ, полученные по 10.3.1 и 10.3.3, отличаются
друг от друга более чем на 10.3.5 Испытывают каждое новое кольцо с эталонной жидкостью В, как указано в разделе 10. 10.3.6
Кольцо считают пригодным для проведения испытания, если полученное значение ДПИ отличается от ДПИ эталонной жидкости В, приведенного в 10.2.5, не более чем на 10.3.7
Повторяют испытание, если полученное значение ДПИ отличается от ДПИ эталонной жидкости В, приведенного в 10.2.5, более чем на 10.3.8
Отбраковывают кольцо, если два значения ДПИ, полученные в 10.3.5 и 10.3.7, отличаются друг
от друга более чем на Примечание 4 - Результат испытания на аппарате BOCLE зависит от загрязнения эталонных и испытательных жидкостей, шариков и металлических комплектующих. 11 Проведение испытания11.1 Процедура испытания с использованием полуавтоматического способа изложена в приложении А1. 11.2 Процедура испытания с использованием полностью автоматического способа изложена в приложении А2. 12 Обработка результатов измерения и расчеты12.1 Измерение пятна износа 12.1.1 Включают свет на микроскопе и помещают шарик под микроскоп со 100-кратным увеличением. 12.1.2 Фокусируют микроскоп и регулируют так, чтобы пятно износа находилось в центре поля зрения. 12.1.3
Располагают пятно износа на цифровой шкале или на сетке в месте оценки эталонного испытания. Измеряют максимальный диаметр с точностью 12.1.4 Регистрируют состояние пятна износа, если существует отличие от пятна износа эталонного стандартного испытания, которое может быть представлено окрашенными органическими остатками, необычными частицами или рисунком пятна износа, фрикционной коррозией и т.д. и присутствием частиц в резервуаре. 12.2 Расчет пятна износа 12.2.1 Рассчитывают диаметр пятна износа следующим образом
где ДПИ - диаметр пятна износа, мм; М - максимальный диаметр, мм; N - минимальный диаметр, мм.
Рисунок 2 - Типичные пятна износа и точки измерений 13 Запись результатов13.1 Записывают следующую информацию: Рисунок 3 - Лист записи данных 13.1.1
Диаметр пятна износа с точностью до 13.1.2 Описание поверхности пятна износа. 13.1.3 Отклонения от стандартных условий испытательной нагрузки, относительную влажность, температуру топлива и т.д. в соответствии с рисунком 3. 14 Прецизионность и отклонение14.1 Прецизионность (рисунок 4) настоящего метода испытания получена статистическим исследованием результатов межлабораторных испытаний и применяется для подтверждения приемлемости (с 95%-ной вероятностью) получаемых результатов. Межлабораторные испытания проводились в восьми лабораториях на 10 образцах топлив, как на полуавтоматическом, так и на полностью автоматическом аппарате. 14.2 Повторяемость Разница между последовательными результатами испытаний, полученными одним и тем же оператором на одной и той же аппаратуре при постоянных условиях работы на одном и том же испытуемом материале в течение длительного времени при соблюдении нормальных и правильных условий проведения испытания, может превышать нижеследующие значения только в одном случае из двадцати: Полуавтоматический способ, мм - 0,08311X1,5832; Полностью автоматический способ, мм - 0,08580X2,5083, где Х - средний диаметр пятна износа, мм. 14.3 Воспроизводимость Разница между двумя единичными и независимыми результатами, полученными разными операторами, работающими в разных лабораториях, на одном и том же испытуемом материале в течение длительного времени, может превышать нижеследующие значения только в одном случае из двадцати: Полуавтоматический способ, мм - 0.1178Х1,5832; Полностью автоматический способ, мм - 0,09857Х2,5083. 14.4 Согласно АСТМ Д 6708 не существует статистически значимого относительного отклонения между полуавтоматическим и полностью автоматическим способами испытания. 14.5 Отклонение. Методика настоящего испытания не имеет отклонения, т.к. смазывающая способность не является фундаментальным и измеряемым свойством жидкости.
Рисунок 4 - Прецизионность испытания Приложения
|