Investigation of the Electrophysical Influence on the Antiwear Properties of Hydrocarbon Liquids

Abstract

Розглянуто застосування електрофізичного впливу на вуглеводневі рідини з метою поліпшення їх експлуатаційних показників та зміну магнітної сприйнятливості вуглеводневих палив і олив. Експериментальними дослідженнями зносостійкості сталі ШХ-15 встановлено, що застосування способу електрофізичного впливу при сигналі абсорбції значно покращує протизносні властивості гасу і зменшує знос контактуючих поверхонь сталі в середовищі гасу ТС-1 на 34-38 %. При впливі електрофізичного способу при отриманні сигналу емісії (виникнення ефекту подвійного ядерного резонансу) протизносні властивості гасу погіршуються, що призводить до збільшення зносу зразків сталі на 16-20 %. Показник протизносних властивостей гасу при цьому зменшується до 85 %. Це пояснюється зменшенням окислювальної активності вуглеводневого середовища за рахунок зміни взаємодії з парамагнітним киснем і збільшенням концентрації розчиненого кисню в зоні тертя. При надлишку кисню в зоні тертя процес окислення сталі йде до утворення кінцевих продуктів зношування. Товсті плівки суміші окислів мають невисоку міцність, вони крихкі і руйнуються під дією сил тертя. В подальшому процес окислення повторюється і спостерігається інтенсивний знос і значні коливання сили тертя, що призводить до яскраво вираженого схоплювання. Аналіз отриманих результатів методом емісійної спектроскопії показав певний зв'язок між протизносними властивостями і складом гасу ТС-1. Після електрофізичного впливу і напрацювання гасу в чотири рази збільшився вміст смолистих сполук, на ~ 23 % зменшився вміст кисневих сполук і на ~ 25 % сірчистих, що говорить про поліпшення протизносних властивостей гасу, а отже і про можливість збільшення критичного навантаження. Досліджено електрофізичний вплив на магнітну сприйнятливість гасу ТС-1. Експериментальними дослідженнями встановлено збільшення діамагнетизму гасу. Максимальна зміна χd = – 0.7227∙10 – 6 відбувається через 60-70 хвилин після електрофізичного впливу за рахунок релаксаційних процесів, що характеризують обмін енергією між системою ядерних спінів водню і електронами парамагнітних центрів (розчиненого кисню) з утворенням діамагнітних комплексів.

The application of electrophysical influence on hydrocarbon liquids is considered in order to improve their performance and change the magnetic susceptibility of hydrocarbon fuels and oils. Experimental studies of the wear resistance of chromium ball-bearing steel ШХ-15 (ShKh-15) have shown that the application of the method of electrophysical influence to the absorption signal significantly improves the wearresistance properties of fuel and reduces the wear of the contacting surfaces of steel in the environment of aviation kerosene TS-1 by 34-38 %. When exposed to the electrophysical method upon receipt of the emission signal (the occurrence of the effect of double nuclear resonance), the antiwear properties of kerosene are reduced to 85 %, which leads to an increase in wear of steel samples by 16-20 %. This is due to a decrease in the oxidative activity of the hydrocarbon medium by changing the interaction with paramagnetic oxygen and increasing the concentration of dissolved oxygen in the friction zone. The process of oxidation of steel goes to the formation of the final wear products with excess oxygen in the friction zone. Thick films of a mixture of oxides have low strength, they are brittle and are destroyed by friction. In the future, the oxidation process is repeated, intense wear and significant fluctuations in the friction force are observed, which leads to pronounced adhesion. Analysis of the results obtained by emission spectroscopy showed a certain relationship between the antiwear properties and the composition of kerosene TS-1. After the electrophysical exposure and run-in of kerosene, the content of resinous compounds quadrupled, the oxygenated compounds content decreased by ~ 23 % and sulphur compounds content decreased by ~ 25 %, which indicate the improvement of the antiwear properties of the kerosene and, consequently, the possibility of increasing the critical load. The electrophysical influence on the magnetic susceptibility of kerosene TS-1 was investigated. Experimental studies have shown an increase in kerosene magnetism. The maximum change of χd = – 0.7227∙10 – 6 occurs 60-70 min after electrophysical exposure due to the relaxation processes characterizing the exchange of energy between the system of nuclear spins of hydrogen and electrons of paramagnetic centers (dissolved oxygen) with the formation of diamagnetic complexes.