Bewertung der Materialbeständigkeit von Bauteilen in Heizöl
Heizöle mit Zumischung von Biokomponenten
Heizöle (Mitteldestillate) werden im Markt mittlerweilel auch mit einer Zumischung von Biokomponenten, wie Fettsäuremethylester (FAME, auch Biodiesel genannt), angeboten.
Insbesondere bei FAME als alternative Komponente gibt die Heizgeräteindustrie ihre Produkte aktuell größtenteils mit einer Zumischung von bis zu 10% frei. Gründe für einen nicht noch höheren Wert sind zu befürchtende nachteilige Wechselwirkungen mit den Werkstoffen der brennstoffführenden Bauteile und Beeinträchtigungen der Funktion der Anlagen. Ein Zumischanteil an FAME oder veresterten Altspeisefette (UCOME) von bis zu 20 % (v/v) scheint für die Anwendung im Feld möglich, jedoch kann die Dauerhaftigkeit der Bauteile von Versorgungsanlagen zurzeit nicht gewährleistet werden.
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Entwicklung einer Prüfmethode: Wie beständig sind Bauteile in Heizöl?
Aus diesem Grund hat sich der Arbeitskreis Liquid Fuels des Verbandes der Hersteller von Bauelementen für wärmetechnische Anlagen e.V. (VHB), korporiertes Mitglied in der figawa, am Forschungs- und Entwicklungsvorhaben zur Entwicklung einer Prüfmethode zur Bewertung der Materialbeständigkeit von Bauteilen in Heizöl beteiligt.
Dieses wurde vom Oel-Wärme-Institut (OWI) und der Bundesanstalt für Materialforschung und –prüfung (BAM) durchgeführt und soll die Verträglichkeit eines Werkstoffs gegenüber diesen alternativen Brennstoffen in kurzer Zeit feststellen.
Im Rahmen des Forschungsvorhabens wurde exemplarisch ein forciertes und damit konservatives Prüfverfahren für die Untersuchung der Beständigkeit von relevanten Werkstoffen in Heizöl-FAME Blends entwickelt, welches für eine Anwendung bei den Bauteilherstellern geeignet ist.
Bei FAME ist es für eine Beurteilung des Korrosionssystems Werkstoff/Medium/Umgebung wichtig, Alterungseffekte des Mediums einzubeziehen. Als Lösungsansatz wird die Belastung durch gealterte alternative Brenn- bzw. Kraftstoffe über geeignete synthetische Prüfmedien abgebildet und als Korrosionsversuch durch Auslagerung gestaltet.
Außerdem wird die Korrosion durch erhöhten Druck und erhöhte Temperatur beschleunigt. Die Basis für die Entwicklung der Prüfmedien bilden die bereits existierenden Daten aus vorhergehenden Forschungen zur Langzeitstabilität von Heizöl-FAME-Blends.
Eine Auswahl von Metallen, Legierungen und Polymeren wird mit der forcierten Prüfmethode unter Verwendung der synthetischen Prüfmedien Korrosionsversuchen unterzogen.
Außerdem werden diese Werkstoffe nach der gebräuchlichen Prüfmethode (gemäß DIN 50905 bei den Metallen und Legierungen beziehungsweise DIN ISO 1817 bei den Polymeren) in einem schwefelarmen Heizöl EL ohne FAME-Zumischung, diesem Heizöl mit 20 % (v/v) FAME und in einem gealterten Blend dieser Art ausgelagert.
Am Ende der Versuche mit der forcierten Prüfmethode und der klassischen Auslagerungsversuche werden die Wechselwirkung zwischen Werkstoff und Medien mittels Messung der Massenänderung der Prüfkörper analysiert, metallographische Untersuchungen an den metallenen Prüfkörpern durchgeführt und die Beständigkeit der Polymere durch Bestimmung der Änderung mechanischer Eigenschaften festgestellt.