Эксплуатационные материалы : учебное пособие

МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 

МОСКОВСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ  

ВОДНОГО ТРАНСПОРТА 

 

 

         

 

 

 

МОКЕРОВ Л.Ф. 

ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ 

Учебное пособие 

 

 

 

 

 

Альтаир–МГАВТ 

Москва  

2014  

МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 

МОСКОВСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ  

ВОДНОГО ТРАНСПОРТА 

 

 

 

 

         

 

 

 

МОКЕРОВ Л.Ф. 

ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ 

Учебное пособие 

 

 

 

 

 

Альтаир–МГАВТ 

Москва  

2014                          

УДК 656 

 

Мокеров Л.Ф. Эксплуатационные материалы. Учебное пособие.—  М.: 
Альтаир–МГАВТ, 2014, — 92 с. 

 

Задача данного пособия — помочь студентам в ознакомлении со 
способами получения, со свойствами и характеристиками, с технологией 
использования в портовой технике и на судах горюче-смазочных и других 
эксплуатационных 
материалов. 
Пособие 
предназначено 
для 
студентов 
портовых 
специальностей, 
изучающих 
дисциплину 
«Эксплуатационные 
материалы». Может быть полезно для судентов-судомехаников. Автор 
выражает искреннюю благодарность капитану дальнего плавания Приступе 
Альберту Михайловичу, специалисту по транспортировке, перегрузке и 
хранению горюче-смазочных и других опасных материалов, за ценные советы и 
рекомендации по составлению данного учебного пособия. 
   
 

Рецензент — Захаров Герман Васильевич, к.т.н., механик первого разряда 

Издается по решению учебно-методического совета МГАВТ.  
 
Рассмотрено и рекомендовано к использованию в учебном процессе 

кафедрой (протокол № 7 от 17.03.2014 г.). 

Ответственность за оформление и содержание передаваемых в печать 

материалов несут авторы и кафедры академии, выпускающие учебно
методические материалы 

 
 
 
© МГАВТ, 2014 

© Мокеров Л.Ф., 2014 
 

СОДЕРЖАНИЕ 

 

      Стр. 

Введение…………………………………………………………………….   5 

Глава 1. Общие понятия и классификация эксплуатационных 

                материалов. Способы переработки нефти…….……………    7 

Глава 2. Топлива для двигателей внутреннего сгорания  и котлов.   15 

2.1. Состав и структура углеводородов нефти……………………...   15 

2.2. Бензин и его свойства……………………………………………    16 

2.3. Дизельное топливо……………………………………………….    21 

2.4. Газотурбинное и моторное топлива.……………………………    29 

2.5. Флотские и котельные мазуты…………………..………………    31 

Глава 3. Смазочные материалы…………………………………….......    35 

3.1. Моторные масла…………………………………………………..    35 

3.2. Трансмиссионные и индустриальные масла…………………....    49 

3.3. Гидравлические масла (гидрожидкости) .………………………    55 

3.4. Консистентные смазки …………………………………………..    56 

Глава 4. Охлаждающие жидкости ….…….…………………………….    65 

4.1. Вода и предъявляемые к ней требования……..………………..     65 

4.2. Антифризы и их свойства……………..…………………………    68 

Глава 5. Специальные виды эксплуатационных и некоторых 
конструкционных материалов…………….............................     72 

5.1. Антикоррозийные и защитные покрытия……………………….     72 

5.2. Резинотехнические и уплотнительные материалы……………..     75 

 

Глава 6. Техника безопасности и охрана окружающей  среды  
при работе с эксплуатационными материалами……………    82 
6.1. Классификация опасных веществ………………………………. .    82 

6.2. Правила транспортировки и хранения опасных веществ  

и выполнения производственных операций с эксплуатационными  
материалами……………………………………………………….     84  

Литература………………………………………………………………….     91 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение 

  
Целью учебного пособия  «Эксплуатационные материалы» является 
формирование у студентов знаний и навыков, позволяющих владеть сложным 
комплексом эксплуатационно-технических требований, предъявляемых к 
качеству 
современных 
эксплуатационных 
материалов 
(ЭМ), 
а 
также 
организации их рационального применения в портах и на судах  с учетом 
экономических и экологических факторов. 

Изучение дисциплин, связанных с эксплуатационными материалами, 
требует основных знаний, умений и компетенций студентов по  курсам:   

- Физика —  основные законы физики; 
- Химия — основы органической химии; 
- Экология — нормативы по защите окружающей среды; 
- Гидравлика и гидропривод — элементы  механики жидкостей; 
- Деталям машин и основам конструирования — структуру,      кинематику 
и динамику машин и механизмов; 
- Материаловедение и  технология конструкционных материалов — 
основные сведения о конструкционных материалах, их свойствах, 
поведении в условиях эксплуатации; существующие проблемы и 
тенденции в области материалов и технологий; 
- Теплотехника — основные законы термодинамики и теплопередачи, 
принципы 
работы 
и 
устройство 
тепловых 
двигателей, 
методы 
проведения теплофизических измерений; 
- Безопасность жизнедеятельности — правила транспортировки и хранения 
опасных веществ; 
- Гидравлические и пневматические системы; 
- Типаж и эксплуатация технологического оборудования. 

Данное учебное пособие поможет студентам глубже изучить: 

 Способы 
получения 
различных 
видов 
эксплуатационных 

материалов. 

 Типы нефтепродуктов, используемых для получения ЭМ. 

 Виды, сорта и марки топлив для ДВС. 

 Виды, сорта и марки моторных масел.  

 Виды, сорта и марки индустриальных и трансмиссионных масел. 

 Виды, сорта и марки консистентных и пластических смазок. 

 Виды, сорта и марки охлаждающих и других технических 

жидкостей 

 Виды резинотехнических материалов и пластмасс. 

 Начальные процедуры по защите окружающей среды. 

 Технику безопасности при проведении различного вида работ с ЭМ. 

 Основные правила транспортировки и хранения ЭМ.  

Кроме того, пособие научит студентов: 

 Пользоваться справочной литературой, таблицами,  номограммами 

для определения свойств и характеристик ЭМ. 

 Производить выбор ЭМ для различных видов судовой и портовой 

техники. 

 Предпринимать адекватные действия при обнаружении пожара или 

дыма при транспортировке и хранении ЭМ.  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Глава 1. Общие понятия. Классификация и получение 
эксплуатационных материалов 

Эксплуатационными материалами (ЭМ) называются материалы, не 
относящиеся к числу конструкционных, которые обеспечивают выполнение 
технической системой (машиной, механизмом) заданных функций в диапазоне 
установленных эксплуатационных параметров и характеристик, в том числе 
экономичность и надежность этой системы. 

К основным ЭМ, используемым в портовой и судовой  технике, можно 
отнести:  

- топлива для тепловых двигателей и котлов; 
- моторные масла; 
 - трансмиссионные и индустриальные масла; 
 - консистентные смазки; 
 - гидравлические масла (гидрожидкости); 
         - охлаждающие жидкости; 
  - антикоррозийные и защитные покрытия; 
  - резинотехнические материалы. 

Большинство из перечисленных ЭМ получается на основе переработки 
нефти. В настоящее время из сырой нефти можно получить различные виды 
топлива, 
нефтяные 
масла, 
парафины, 
битумы, 
растворители, 
смазки, 
резинотехнические изделия и другие продукты (всего — около 500 
наименований). 

Добытое углеводородное сырье (нефть, попутный нефтяной газ и 
природный газ) на месторождении проходит долгий путь, прежде чем из этой 
смеси будут выделены важные и ценные компоненты, из которых впоследствии 
будут получены пригодные к использованию нефтепродукты. 

Переработка нефти - очень сложный технологический процесс, который 
начинается с транспортировки нефтепродуктов на нефтеперерабатывающие 
заводы. Здесь нефть проходит несколько этапов, прежде чем стать готовым к 
использованию продуктом (см. рис. 1): 

1. Подготовка нефти к первичной переработке.  

2. Первичная переработка нефти (прямая перегонка).  

3. Вторичная переработка нефти.  

4. Очистка нефтепродуктов.  

 

Подготовка нефти к первичной переработке 

Добытая, но не переработанная нефть, содержит различные примеси, 
например, соль, воду, песок, глину, частицы грунта, попутный газ. Срок 
эксплуатации месторождения увеличивает обводнение нефтяного пласта и, 
соответственно, содержание воды и других примесей в добываемой нефти. 
Наличие механических примесей и воды мешает транспортированию нефти по 
нефтепродуктопроводам 
для 
дальнейшей 
ее 
переработки, 
вызывает 
образование отложений в теплообменных аппаратах и других емкостях, 
усложняет процесс переработки нефти. 

 

Рис. 1. Принципиальная схема переработки нефти. 

 

Вся добытая нефть проходит процесс комплексной очистки, сначала 
механической, затем тонкой очистки. На данном этапе также происходит 
разделение добытого сырья на нефть и газ в сепараторах нефти и газа. 

Отстаивание в герметичных резервуарах на холоде или при подогреве 
способствует удалению большого количества воды и твердых частиц. Для 

получения высоких показателей работы установок по дальнейшей переработке 
нефти 
последнюю 
подвергают 
дополнительному 
обезвоживанию 
и 
обессоливанию на специальных электрообессоливающих установках. 
Зачастую вода и нефть образуют эмульсию, в которой мельчайшие капли 
одной жидкости распределены в другой во взвешенном состоянии. Существует 
несколько способов разрушения эмульсий: 

 механический  

 химический  

 электрический  

Механический метод в свою очередь делится на отстаивание и 
центрифугирование. В первом случае за счет разности плотностей воды и 
нефти эмульсия легко расслаивается методом отстаивания при нагреве до 120160°С под давлением 8-15 атмосфер в течение 2-3 часов. При этом не 
допускается испарение воды. При втором методе эмульсия разделяется под 
действием центробежных сил в центрифугах при достижении 3500-50000 
оборотов в минуту. 
При химическом методе эмульсия разрушается путем применения 
деэмульгаторов, т.е. поверхностно-активных веществ. Деэмульгаторы имеют 
большую активность по сравнению с действующим эмульгатором, что и 
вызывает расслоение эмульсии.  
Химический метод применяется, как правило, вместе с электрическим. В 
установках электродегидратора при электрическом воздействии на нефтяную 
эмульсию частицы воды объединяются, и происходит более быстрое ее 
расслоение с нефтью. 

Первичная переработка нефти 
Добытая нефть есть смесь нафтеновых, парафиновых, ароматических 
углеводов, которые имеют разный молекулярный вес и температуру кипения, и 
сернистые, кислородные и азотистые органические соединения. Первичная 
переработка нефти заключается в разделении подготовленной нефти и газов на 
фракции и группы углеводородов. При перегонке получают большой 
ассортимент нефтепродуктов и полупродуктов. 
Суть процесса основана на принципе разности температур кипения 
компонентов добытой нефти. В результате сырье разлагается на фракции - до 
мазута (светлые нефтепродукты) и до гудрона (масла).  

Первичная перегонка нефти может осуществляться: 

 с однократным испарением;  

 с многократным испарением;  

 с постепенным испарением.  

При однократном испарении нефть нагревается в подогревателе до 
заданной температуры. По мере нагрева образуются пары. При достижении 

заданной температуры парожидкостная смесь поступает в испаритель 
(цилиндр, в котором пар отделяется от жидкой фазы). 

Процесс многократного испарения представляет собой последовательность 
однократных испарений при постепенном повышении температуры нагрева. 

Перегонка постепенным испарением представляет собой малое изменение 
состояния нефти при каждом однократном испарении. 

Основные аппараты, в которых проходит перегонка нефти, или 
дистилляция,— 
это 
трубчатые 
печи, 
ректификационные 
колонны 
и 
теплообменные аппараты. 

В зависимости от типа перегонки трубчатые печи делятся на атмосферные 
печи АТ, вакуумные печи ВТ и атмосферно-вакуумные трубчатые печи АВТ. В 
установках АТ осуществляют неглубокую переработку и получают бензиновые, 
керосиновые, дизельные фракции и мазут. В установках ВТ производят 
углубленную переработку сырья и получают газойлевые и масляные фракции, 
гудрон, которые в последствии используются для производства смазочных масел, 
кокса, битума и др. В печах АВТ комбинируются два способа перегонки нефти.  

Процесс переработки нефти принципом испарения происходит в 
ректификационных колоннах. Там исходная нефть с помощью насоса поступает 
в теплообменник, нагревается, затем поступает в трубчатую печь (огневой 
подогреватель), где нагревается до заданной температуры. Далее нефть в виде 
парожидкостной смеси входит в испарительную часть ректификационной 
колонны. Здесь происходит деление паровой фазы и жидкой фазы: пар 
поднимается вверх по колонне, жидкость стекает вниз. 

Вышеперечисленные 
способы 
переработки 
нефти 
не 
могут 
быть 
использованы 
для 
выделения 
из 
нефтяных 
фракций 
индивидуальных 
углеводородов высокой чистоты, которые впоследствии станут сырьем для 
нефтехимической промышленности при получения бензола, толуола, ксилола и 
др. Для получения углеводородов высокой чистоты в установки перегонки 
нефти вводят дополнительное вещество для увеличения разности в летучести 
разделяемых углеводородов. 

Полученные компоненты после первичной переработки нефти обычно не 
используются в качестве готового продукта. На этапе первичной перегонки 
определяются свойства и характеристики нефти, от которых  зависит выбор 
дальнейшего процесса переработки для получения конечного продукта. 

В результате первичной обработки нефти получают следующие основные 
нефтепродукты: 

 углеводородный газ (пропан, бутан);  

 бензиновая фракция (температура кипения до 200 градусов);  

 керосин (температура кипения 220–275 градусов);  

 газойль или дизельное топливо (температура кипения 200–400 градусов);  

 смазочные масла (температура кипения выше 300 градусов) остаток 
(мазут).  

Вторичная переработка нефти 
В зависимости от физико-химический свойств нефти и от потребности в 
конечном продукте происходит выбор дальнейшего способа деструктивной 
переработки сырья. Вторичная переработка нефти заключается в термическом и 
каталитическом воздействии на нефтепродукты, полученные методом прямой 
перегонки. Воздействие на сырье, то есть содержащиеся в нефти углеводороды, 
меняют их природу.  

Различают следующие варианты переработки нефти: 

 топливный;  

 топливно-масляный;  

 нефтехимический.  

Топливный 
способ 
переработки 
применяется 
для 
получения 
высококачественных автомобильных бензинов, зимних и летних дизельных 
топлив, топлив для реактивных двигателей, котельных топлив. При данном 
методе 
используется 
меньшее 
количество 
технологических 
установок. 
Топливный метод представляет собой процессы, в результате которых из 
тяжелых нефтяных фракций и остатка получают моторные топлива. К данному 
виду переработки относят каталитический крекинг, каталитический риформинг, 
гидрокрекинг, гидроочистка и другие термические процессы. 

При топливно-масляной переработке наряду с топливами получают 
смазочные масла и асфальт. К данному виду относятся процессы экстракции и 
деасфальтизации.  

Наибольшее разнообразие нефтепродуктов получается в результате 
нефтехимической переработки. В связи с этим используется большое число 
технологических установок. В результате нефтехимической обработки сырья 
вырабатываются не только топлива и масла, но и азотные удобрения, 
синтетический каучук, пластмассы, синтетические волокна, моющие средства, 
жирные кислоты, фенол, ацетон, спирт, эфиры и другие химикалии.  

Каталитический крекинг 
При каталитическом крекинге используется катализатор для ускорения 
химических процессов, но в то же время без изменения сути этих химических 
реакций. Суть крекинг-процесса, т.е. реакции расщепления, заключается в 
прогоне нагретых до парообразного состояния нефтей через катализатор.