⛽ Kraftstoffschmierfähigkeit HFRR

Petrochemie PN-EN ISO 12156-1

Bewertung der Schmierfähigkeitseigenschaften von Dieselkraftstoff mittels HFRR (High Frequency Reciprocating Rig) durch Messung des Verschleißspurdurchmessers auf Stahlkugel.

Übersicht

Die Schmierfähigkeit (Lubricity) von Dieselkraftstoff ist ein kritischer Qualitätsparameter, der die Fähigkeit des Kraftstoffs definiert, tribologische Paare in Einspritzpumpen und Einspritzdüsen vor übermäßigem Verschleiß zu schützen. Moderne Common-Rail-Systeme arbeiten unter Drücken bis zu 2500 bar, und die Arbeitselemente werden nur durch den durch das System fließenden Kraftstoff geschmiert.

Die HFRR-Methode (High Frequency Reciprocating Rig) ist das Standardverfahren zur Bewertung der Schmierfähigkeit von Dieselkraftstoffen. Sie besteht darin, eine Stahlkugel mit einer Masse von 200 g zu belasten und sie in oszillierende Bewegung (1 mm Hub, 50 Hz Frequenz) auf eine in einer Kraftstoffprobe eingetauchte Stahlplatte zu versetzen, für 75 Minuten bei 60°C. Nach dem Test wird der Verschleißspurdurchmesser (WSD — Wear Scar Diameter) auf der Kugel mittels optischem Mikroskop oder Digitalkamera gemessen.

Die Norm PN-EN 590 verlangt, dass der WSD1,4-Wert (korrigiert auf 1,4 kPa relative Luftfeuchtigkeit) 460 µm nicht überschreitet. Kraftstoffe mit niedriger Schmierfähigkeit (hohem WSD) können beschleunigten Verschleiß von Einspritzpumpen, Leckagen und Ausfälle verursachen. Dieses Problem verstärkte sich nach Einführung der Kraftstoffentschwefelung auf <10 ppm Schwefel, da natürlich im Rohöl vorhandene Schwefelverbindungen als natürliche Schmierstoffzusätze dienten.

Das HFRR-Gerät wird von PCS Instruments (Großbritannien) hergestellt und ist das einzige in den Normen ISO 12156, ASTM D6079 und ASTM D7688 genannte Gerät. Das Testergebnis wird als arithmetisches Mittel der Haupt- und Nebenachse der elliptischen Verschleißspur ausgedrückt.

Prinzip der Methode

Eine Stahlkugel (6 mm Durchmesser, AISI 52100 Stahl) wird mit einer Kraft von 200 g (1,96 N) gegen eine stationäre Stahlplatte gedrückt, die in 2 mL Testkraftstoff bei 60°C eingetaucht ist. Die Kugel führt oszillierende Bewegung mit 1 mm Hub bei 50 Hz Frequenz für 75 Minuten aus. Infolge der Reibung bildet sich eine elliptische Verschleißspur auf der Kugeloberfläche, deren Abmessungen (Hauptachse und Nebenachse) unter einem Mikroskop oder mit einer Digitalkamera gemessen werden. Verschleißspurdurchmesser WSD = (d1 + d2) / 2, dann korrigiert auf Standard-Luftfeuchtigkeit von 1,4 kPa: WSD1,4 = WSD + F(RH), wobei F die Feuchtigkeitskorrekturfunktion ist.

Anwendungen

• Qualitätskontrolle von Dieselkraftstoff nach PN-EN 590 (WSD1,4 ≤ 460 µm)
• Prüfung der Wirkung von FAME-Biokomponenten auf Kraftstoffschmierfähigkeit
• Bewertung der Wirksamkeit von Schmierfähigkeitsverbesserern
• Qualitätskontrolle von Kraftstoffen in Raffinerien und Kraftstoffterminals
• Entwicklungsforschung neuer Kraftstoffformulierungen
• Schmierfähigkeitsbewertung alternativer Kraftstoffe (HVO, GTL, BTL)
• Reklamationen und Streitigkeiten bezüglich Kraftstoffqualität

Schlüsselparameter

Norm

Normnummer

PN-EN ISO 12156-1:2023

Titel (PL)

Olej napedowy — Ocena smarnosci przy uzyciu urzadzenia z czestotliwoscia tarcia posuwisto-zwrotnego (HFRR) — Czesc 1: Metoda badania

Title (EN)

Diesel fuel — Assessment of lubricity using the high-frequency reciprocating rig (HFRR) — Part 1: Test method

Schritt-für-Schritt-Verfahren

Erforderliche Geräte und Apparatur

Reagenzien, Nährmedien und Verbrauchsmaterialien

Arbeitsschutz und Sicherheit

• Dieselkraftstoff — gesundheitsschädlich bei längerem Hautkontakt, Nitrilhandschuhe verwenden
• n-Heptan und Aceton — leicht entzündlich, fernab von Zündquellen arbeiten
• HFRR-Gerät — bewegliche Teile, während des Tests keine Hände in den Arbeitsbereich einführen
• Heiße Scheibe/Behälter (60°C) — Verbrennungsgefahr beim Ausbau
• Schutzbrille und Laborkittel verwenden