| Марка | Обозначение | Температура применения | Температура фильтруемости | Область применения |
|---|---|---|---|---|
| Летнее | Л | от -5°C и выше | не нормируется | Дизельные двигатели, газовые турбины |
| Межсезонное | Е | от -15°C и выше | -15°C | Переходный период, умеренный климат |
| Зимнее | З | до -25°C / до -35°C | -20°C, -25°C, -35°C | Зимняя эксплуатация техники |
| Арктическое | А | от -45°C и выше | от -38°C (класс 3) до -52°C (класс 6) | Крайний Север, арктические условия |
| Класс | Массовая доля серы, мг/кг | Применение в РФ | Европейский аналог |
|---|---|---|---|
| К2 | не более 500 | Запрещен с 2016 года | ЕВРО-2 |
| К3 | не более 350 | Ограниченное применение | ЕВРО-3 |
| К4 | не более 50 | Допускается с 2012 года | ЕВРО-4 |
| К5 | не более 10 | Основной стандарт с 2016 года | ЕВРО-5 |
| Показатель | Марка Л | Марка Е | Марка З | Марка А |
|---|---|---|---|---|
| Цетановое число, не менее | 45 | 45 | 45 | 45 |
| Плотность при 15°C, кг/м³ | не более 863,4 | не более 863,4 | не более 843,4 | не более 833,5 |
| Кинематическая вязкость при 20°C, мм²/с | 3,0-6,0 | 2,0-6,0 | 1,8-5,0 | 1,5-4,0 |
| Температура вспышки, °C, не ниже | 40 / 62 | 40 | 30 / 40 | 30 / 35 |
| Зольность, %, не более | 0,01 | 0,01 | 0,01 | 0,01 |
| Содержание воды, мг/кг, не более | 200 | 200 | 200 | 200 |
Нормативная база и стандарты
Производство дизельного топлива в России регламентируется межгосударственным стандартом ГОСТ 305-2013, введенным взамен ГОСТ 305-82. Документ устанавливает технические требования к топливу для быстроходных дизельных двигателей и газовых турбин наземной и судовой техники. Стандарт распространяется на топливо, получаемое при переработке нефти и газовых конденсатов.
Для топлива европейского качества действует ГОСТ 32511-2013, гармонизированный с европейским стандартом EN 590:2013. Данный документ предъявляет более жесткие требования к экологическим и эксплуатационным характеристикам топлива, устанавливая минимальное цетановое число на уровне 51 единицы против 45 по ГОСТ 305-2013.
С 1 января 2015 года в РФ действует ГОСТ 305-2013, который учитывает требования Технического регламента Таможенного союза ТР ТС 013/2011. Топливо с содержанием серы 2000 мг/кг разрешено только для государственного оборонного заказа и экспорта.
Методы испытаний дизельного топлива определены в следующих стандартах: ГОСТ 3122 для определения цетанового числа, ГОСТ EN 116-2013 для температуры фильтруемости, ГОСТ ISO 2719 для температуры вспышки. Каждый метод обладает установленными показателями воспроизводимости и сходимости результатов.
Классификация марок дизельного топлива
ГОСТ 305-2013 устанавливает четыре марки дизельного топлива, различающиеся по низкотемпературным свойствам. Марка Л предназначена для эксплуатации при температуре окружающего воздуха от минус 5 градусов и выше. Летнее топливо не регламентируется по температуре фильтруемости, но имеет требования к температуре вспышки: 40 градусов для двигателей общего назначения и 62 градуса для газотурбинных установок.
Межсезонная марка Е применяется при температурах от минус 15 градусов. Температура фильтруемости такого топлива составляет минус 15 градусов, что обеспечивает надежную работу топливной системы в переходный период. Марка З представлена несколькими вариантами: с температурой фильтруемости минус 20 градусов для применения до минус 20 градусов, минус 25 градусов для применения до минус 25 градусов, и минус 35 градусов для применения до минус 35 градусов окружающего воздуха, что позволяет выбрать оптимальный вариант для конкретных климатических условий.
Арктическое топливо
Марка А разработана для эксплуатации в условиях Крайнего Севера при температурах до минус 45 градусов и ниже. Арктическое топливо по ГОСТ 305-2013 имеет классы от 0 до 6 с температурой фильтруемости: класс 0 минус 20 градусов, класс 1 минус 26 градусов, класс 2 минус 32 градуса, класс 3 минус 38 градусов, класс 4 минус 44 градуса, класс 5 минус 48 градусов, класс 6 минус 52 градуса. Классы 3-6 применяются непосредственно в арктических условиях.
Низкотемпературные свойства достигаются использованием среднедистиллятных фракций с температурой выкипания 180-320 градусов, близких по составу к керосиновым, депарафинизацией и применением специальных депрессорных присадок. Условное обозначение топлива включает марку, температуру фильтруемости или вспышки, экологический класс. Например, ДТ-З-минус 25-К5 обозначает зимнее дизельное топливо с температурой фильтруемости минус 25 градусов экологического класса К5 по ГОСТ 305-2013.
Цетановое число и воспламеняемость
Цетановое число характеризует способность дизельного топлива к самовоспламенению и определяет период задержки воспламенения после впрыска в камеру сгорания. ГОСТ 305-2013 устанавливает минимальное значение цетанового числа 45 единиц для всех марок топлива. Определение проводится по ГОСТ 3122 или ГОСТ 32508 на стандартной установке путем сравнения с эталонной смесью цетана и альфа-метилнафталина.
Топливо с цетановым числом ниже 40 вызывает жесткую работу двигателя, увеличенный период задержки воспламенения, повышенную скорость нарастания давления в цилиндрах. Оптимальный диапазон составляет 45-55 единиц, обеспечивающий плавное сгорание топлива без детонации. Превышение значения 60 единиц приводит к неполному сгоранию, увеличению расхода топлива и дымности выхлопа.
Для расчетной оценки цетанового числа применяется цетановый индекс по ГОСТ 27768-88, определяемый на основе плотности и фракционного состава топлива. Метод допускается для прямогонного топлива на месте производства, но не применим для смесей с компонентами вторичных процессов.
На цетановое число влияет углеводородный состав топлива. Парафиновые углеводороды обладают высокими значениями, ароматические углеводороды имеют низкие показатели. Для повышения цетанового числа применяются присадки на основе алкилнитратов, позволяющие улучшить показатель на 3-8 единиц при дозировке 0,1-0,3 процента массовых.
Экологические требования
Технический регламент Таможенного союза ТР ТС 013/2011 установил обязательную классификацию дизельного топлива по содержанию серы. Класс К2 с содержанием серы не более 500 мг/кг запрещен к применению через автозаправочные станции общего пользования с 2016 года. Класс К3 с содержанием не более 350 мг/кг имеет ограниченное применение для специальной техники.
Современный стандарт К5 устанавливает массовую долю серы не более 10 мг/кг, что соответствует европейскому стандарту ЕВРО-5. Снижение содержания серы достигается процессами гидроочистки дизельных фракций при температуре 320-380 градусов и давлении 3-5 МПа в присутствии алюмокобальтмолибденовых катализаторов.
Влияние серы на эксплуатационные свойства
Соединения серы в топливе вызывают коррозионный износ прецизионных пар топливной аппаратуры, образование нагара на клапанах и поршнях, повышенную токсичность отработавших газов. При сгорании сера окисляется до диоксида и триоксида серы, которые в присутствии водяного пара образуют сернистую и серную кислоты, вызывающие коррозию деталей двигателя.
Глубокая гидроочистка топлива приводит к снижению смазывающей способности вследствие удаления полярных соединений. Для компенсации применяются специальные присадки на основе жирных кислот в концентрации 50-200 мг/кг. Смазывающую способность оценивают по ГОСТ ISO 12156-1 на аппарате HFRR, скорректированный диаметр пятна износа при 60 градусах не должен превышать 460 мкм.
Низкотемпературные характеристики
Температура фильтруемости определяет нижний предел применения дизельного топлива и характеризует момент, когда топливо перестает проходить через стандартный фильтр вследствие кристаллизации парафиновых углеводородов. Метод определения регламентирован ГОСТ EN 116-2013, испытание проводят на холодном фильтре с размером пор 45 мкм при охлаждении со скоростью 1 градус в минуту.
Температура помутнения показывает начало образования кристаллов парафинов в топливе и превышает температуру фильтруемости на 3-10 градусов для летних марок и на 10-15 градусов для зимних. Температура застывания характеризует полную потерю текучести топлива при застывании парафинов в монолитную массу. Для зимних марок температура застывания на 5-10 градусов ниже температуры фильтруемости.
Методы улучшения низкотемпературных свойств
Для получения зимних и арктических марок применяют депарафинизацию дизельных фракций кристаллизацией с отделением высокоплавких парафинов фильтрацией при температуре минус 15 - минус 30 градусов. Процесс позволяет снизить температуру фильтруемости на 15-25 градусов при выходе депарафинированного топлива 65-85 процентов от сырья. Для арктических классов 4-6 с температурой фильтруемости минус 44 - минус 52 градуса используют более глубокую депарафинизацию или смешение с керосиновыми фракциями.
Депрессорные присадки изменяют форму кристаллов парафинов, предотвращая образование объемной структуры, блокирующей фильтры. Эффективные присадки на основе сополимеров этилена с винилацетатом применяются в концентрации 0,02-0,05 процента массовых, обеспечивая снижение температуры фильтруемости на 8-15 градусов. Важно отметить, что депрессоры эффективны только при введении в топливо при температуре выше точки помутнения.
Физико-химические показатели
Плотность дизельного топлива при 15 градусах регламентируется как предельная величина: не более 863,4 кг/м³ для летних и межсезонных марок Л и Е, не более 843,4 кг/м³ для зимней марки З и не более 833,5 кг/м³ для арктической марки А согласно ГОСТ 305-2013. Нижний предел плотности стандартом не регламентируется. Повышенная плотность указывает на высокое содержание ароматических углеводородов, что ухудшает полноту сгорания и увеличивает дымность. Определение проводят по ГОСТ 3900 ареометрическим методом с приведением к стандартной температуре.
Кинематическая вязкость при 20 градусах характеризует текучесть топлива и влияет на качество распыла форсунками. Летнее топливо имеет вязкость 3,0-6,0 мм²/с, зимнее 1,8-5,0 мм²/с, арктическое 1,5-4,0 мм²/с. Пониженная вязкость может вызвать увеличение протечек в прецизионных парах топливной аппаратуры, повышенная вязкость ухудшает распыл и увеличивает гидравлическое сопротивление фильтров.
Фракционный состав
Фракционный состав определяет температурные пределы выкипания топлива и влияет на пусковые свойства, полноту сгорания, нагарообразование. Перегонку проводят по ГОСТ ISO 3405 при атмосферном давлении. Температура выкипания 50 процентов топлива характеризует средние фракции и коррелирует с цетановым числом. Температура выкипания 95 процентов характеризует наличие тяжелых фракций, вызывающих повышенное нагарообразование.
Зольность топлива не должна превышать 0,01 процента массовых и характеризует содержание минеральных примесей, вызывающих абразивный износ деталей топливной аппаратуры и двигателя. Содержание воды ограничено 200 мг/кг, превышение приводит к коррозии топливной системы, развитию микроорганизмов при хранении, возможности образования ледяных пробок в зимний период.
Методы испытаний
Определение цетанового числа проводят на моторной установке CFR F-5 по ГОСТ 3122 при частоте вращения 900 об/мин, степени сжатия 14-22, температуре впускного воздуха 65 градусов. Топливо сравнивают с эталонными смесями цетана и альфа-метилнафталина до совпадения периода задержки воспламенения. Прецизионность метода: сходимость 1,4 единицы, воспроизводимость 3,8 единицы цетанового числа.
Температура вспышки в закрытом тигле определяется по ГОСТ ISO 2719 в аппарате Пенски-Мартенса при нагревании со скоростью 5-6 градусов в минуту. Показатель характеризует пожароопасность топлива и наличие легколетучих фракций. Воспроизводимость метода составляет 8 градусов при температуре вспышки до 100 градусов.
Коррозионное воздействие оценивают по ГОСТ ISO 2160 испытанием медной пластинки при температуре 50 градусов в течение 3 часов. Топливо не должно вызывать изменений, превышающих класс 1 по эталонной шкале коррозии, что указывает на отсутствие активных сернистых соединений.
Общее загрязнение определяют гравиметрическим методом фильтрацией 300 см³ топлива через мембранный фильтр с размером пор 0,8 мкм, массу осадка взвешивают после сушки. Норма не более 24 мг/кг обеспечивает защиту прецизионных пар топливной аппаратуры от абразивного износа. Для арбитражных испытаний применяют методы, указанные первыми в таблицах требований ГОСТ 305-2013.
