Wpływ metali nieżelaznych na stabilność oksydacyjną paliw do silników o zapłonie samoczynnym

O czym jest ta praca

Dariusz Sacha z Instytutu Nafty i Gazu sprawdził, jak dynamiczny (przepływowy) kontakt oleju napędowego z metalami nieżelaznymi obniża jego stabilność oksydacyjną. Zbudowano stanowisko w całości z materiałów niemetalicznych (ABS, igielit, teflon, płyta z metakrylanu metylu), w którym pompa obiegowa przetłaczała paliwo przez zbiorniczek testowy z płytką badanego metalu, całkowicie zalaną paliwem, bez dostępu powietrza. Badano dwa paliwa: handlowy olej napędowy z zawartością FAME do 7% (próbka A) i handlowe B100 (próbka B), w kontakcie z miedzią, ołowiem, aluminium, magnezem, cyną, cynkiem, tytanem, mosiądzem, spoiwem cynowo-ołowiowym i żeliwem. Próbki pobierano po 5, 10, 30, 60 i 120 minutach, a czas indukcji oznaczano metodą Rancimat wg PN-EN 15751 w 110°C; PN-EN 590+A1:2017-06 wymaga minimum 20 h. Wyjściowa stabilność próbki A wynosiła 59,4 h. Po 5 minutach kontaktu z ołowiem spadła do 49 h, a po 120 minutach do 1,8 h, czyli o 97% (90,3% po odjęciu próby ślepej). Miedź po 120 minutach obniżyła ją do 34,2 h, czyli o 42,4% (36,1% po korekcie). W B100 miedź dała spadek 71,0%, ołów 47,4%, mosiądz 25%, spoiwo 14%. Pozostałe metale mieściły się w przedziale 3-10%, a tytan wypadł nieco lepiej niż próba ślepa, której maksymalny spadek wyniósł 6,3%. W testach statycznych miedź po 48 h dała spadek 23,6%, a ołów 97,8% (z 59,0 h do 1,3 h).

Co z niej wynika

• Kontakt dynamiczny niszczy stabilność oksydacyjną o rząd wielkości szybciej niż statyczny: w przepływie ołów ściął próbkę A z 59,4 h do 1,8 h w 120 minut, podczas gdy w teście statycznym płytka ołowiana potrzebowała 48 h, by zejść z 59,0 h do 1,3 h.
• Najbardziej szkodliwe są miedź i ołów oraz ich stopy. Mosiądz (miedź plus cynk) i spoiwo (cyna plus ołów) dały w B100 spadki odpowiednio 25% i 14%, a aluminium, magnez, cyna, cynk, tytan i żeliwo tylko 3-10%, czyli blisko rozrzutu metody.
• Paliwo B7 i B100 reagują inaczej na te same metale: w oleju napędowym z 7% FAME dotkliwszy okazał się ołów (spadek 97%), a w B100 miedź (71,0% wobec 47,4% dla ołowiu).
• Efekt pojawia się natychmiast: już 5 minut przepływu przez zbiorniczek z płytką ołowianą zabrało próbce A ponad 10 h czasu indukcji (z 59,4 h do 49 h).
• Zapas nad wymaganiem normy znika w ciągu godzin, nie miesięcy. PN-EN 590+A1:2017-06 wymaga 20 h, producenci celują w ponad 30 h na etapie produkcji, a 120 minut kontaktu z ołowiem zeszło do 1,8 h; kontakt z miedzią zatrzymał się na 34,2 h.
• Wnioski praktyczne autora: unikać zbiorników i armatury z miedzi, mosiądzu, brązu, ołowiu, cyny i cynku w kontakcie z paliwem z bioestrami, a skutki obecności metali tłumić dodatkami chelatującymi (dezaktywatorami metali). Sam obieg paliwa w stanowisku bez metalu dawał do 6,3% spadku, więc wyniki trzeba korygować o próbę ślepą.