Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Entwicklung einer Prüfmethode zur Bewertung der Materialbeständigkeit von Bauteilen in Mitteldestillatanwendungen

Mitteldestillate werden im Markt mit einer Zumischung von Biokomponenten angeboten. Bei Fettsäuremethylester (FAME) als alternative Komponente gibt die Heizgeräteindustrie ihre Produkte größtenteils nur bis 10 % (V/V) Zumischung frei, da nachteilige Wechselwirkungen mit den Werkstoffen der brennstoffführenden Bauteile und Beeinträchtigungen der Funktion der Anlagen zu befürchten sind. Für FAME sind 20 % (V/V) als Zumischgrenze durch die DIN SPEC 51603 Teil 6 gesetzt. Die Dauerhaftigkeit der Bauteile von Versorgungsanlagen kann für diese alternativen Brennstoffe zurzeit nicht gewährleistet werden. Im Rahmen des Forschungsvorhabens soll exemplarisch ein forciertes und damit konservatives Prüfverfahren für die Untersuchung der Beständigkeit von Werkstoffen in Heizöl-FAME-, Heizöl-HVO-FAME- und Diesel-FAME-Blends entwickelt werden, welches für eine Anwendung bei den Bauteilherstellern geeignet ist. Bei Zumischung von FAME ist für eine Beurteilung des Korrosionssystems Werkstoff/Medium/Umgebung wichtig, Alterungseffekte des Mediums einzubeziehen. Als Lösungsansatz wird im als Auslagerungsversuch gestalteten Korrosionsversuch die Belastung durch gealterte alternative Brenn- bzw. Kraftstoffe über im Projekt zu entwickelnde synthetische Prüfmedien abgebildet und die Korrosion durch erhöhten Druck und erhöhte Temperatur beschleunigt. Eine Auswahl von Metallen, Legierungen und Polymeren wird mit der forcierten Prüfmethode in den synthetischen Prüfmedien sowie nach genormten Prüfmethoden in der Prüfflüssigkeit für B20 ausgelagert. Das Prüfverfahren kann Bauteilhersteller (KMU) bei der Vorauswahl von Werkstoffen unterstützen und für sie die Sicherheit erhöht, dass ihre Produkte die anstehenden bauaufsichtlichen Zulassungstests bestehen. Darüber hinaus kann es in Analyselaboren und bei Additivherstellern (beide KMU) zur Anwendung kommen.

Ergebniszusammenfassung:

Im Vorhaben wurde eine forcierte Prüfmethode zur Bestimmung der Beständigkeit von metallenen Werkstoffen gegenüber Brennstoffen aus Mitteldestillaten und Gemischen aus Mitteldestillat und paraffinischen Kohlenwasserstoffen mit FAME als biogener Komponente entwickelt. Die Methode ist, die Werkstoffe in einem speziellen Prüfmedium auszulagern. Die Zusammensetzungen von zwei Prüfmedien wurden im Vorhaben erarbeitet. Die Prüfmedien decken für den FAME-Anteil einen Bereich von bis zu 20 % (V/V) ab. Die Auslagerung kann bei geringem Aufwand unter Atmosphärendruck durchgeführt werden. Durch Auslagerung in jeweils nicht gealtertem Heizöl EL schwefelarm (B0), B20, FAME und HVO wurde von einer Auswahl metallener und Polymerwerkstoffen, die für Versorgungsanlagen für Mitteldestillat relevant sind, deren Eignung bestimmt. Diese Testergebnisse wurden in Beständigkeitslisten für metallene Werkstoffe und Polymerwerkstoffe zusammengefasst.

Die Prüfmethode mit den Prüfmedien kann insbesondere KMUs bei der Weiterentwicklung von bestehenden Produkten und der Entwicklung von neuen Produkten als ein kostengünstiger Schnelltest zur Überprüfung der Werkstoff- und Bauteilbeständigkeit gegenüber Mitteldestillaten mit hohem FAME-Anteil dienen. Sie kann für die Hersteller die Sicherheit erhöhen, dass Bauteile die Freigabeprüfungen der Bauaufsicht bestehen, wobei die Freigabe aber nur für Deutschland gültig ist. Die Ergebnisse der Beständigkeitsbewertung gelten für die untersuchten metallenen Werkstoffe bei 50 °C sowie die Polymere bei 40 °C und 70 °C für alle Gemische von Heizöl EL schwefelarm mit einem FAME-Gehalt bis zu 20 % und sind auch auf Gemische aus Dieselkraftstoff mit einem FAME-Gehalt bis 20 % übertragbar.

Die Erkenntnisse des Forschungsvorhabens können in eine harmonisierte Europäischen Norm für alternative Brenn- und Kraftstoffe einfließen. Diese ist für die Bauteilhersteller die Voraussetzung für die Erschließung des europäischen Marktes.