יציבות תרמית של דס"ל: משמעות המושג, כיצד בודקים, כיצד מתקנים דס"ל שאיבד מיציבותו התרמית

ד"ר יוספה בן אשר
יועצת מנהל הדלק לאחסון

יציבות תרמית של דס"ל

דלק סילוני

למה מתכוונים כשמדברים על יציבות תרמית של דס"ל?

דלק יציב הינו דלק שתכונותיו אינן משתנות. מבדילים בין יציבות באחסון ליציבות תרמית של דס"ל. יציבות באחסון מתייחסת לשינוי אפשרי של תכונות דלק סילוני לאורך זמן. לכן, בחיי היום יום אין לה בעצם חשיבות משום שרוב הדס"ל מיוצר ונצרך תוך חודשים ספורים בתום היצור.

אולם ליציבות תרמית של דס"ל  יש חשיבות רבה. יציבות תרמית הינה תכונה המבטאת את כושר העמידה של דס"ל בטמפרטורות גבוהות. זאת תכונה קריטית בדס"ל, שכן דלק סילוני נחשף לטמפרטורות גבוהות בזמן שימוש. הוא משמש במטוסים כתווך להחלפת חום הן במערכת השלדה (מיזוג אוויר) והן במנוע (קליטת חום משמני מנוע ונוזלים הידראוליים).

 

כיצד ישפיע שימוש בדס"ל לא יציב תרמית על תפקוד המטוס

אי יציבות תרמית של דלק סילוני תבוא לידי ביטוי בתהליכי פולימריזציה מואצים במגע עם משטחים חמים. פולימרים, חומרים כימיים ארוכי שרשרת, יצרו משקעים ושרפים, העלולים לשקוע על מסננים במטוס תוך הגברת הלחץ משני צדי המסנן והקטנה של כמות הדס"ל העוברת דרכו.

המשקעים עלולים להצטבר בנחירי ההזרקה של הדלק וכך לגרום לאובדן דחף במהלך תעופה. המשקעים יכולים להצטבר על ציוד הבקרה ולגרום לטעיות מדידה. שקיעה של שרפים על מחליפי חום תקטין משמעותית את אפקט קירור השמנים שדלק סילוני משמש עבורם קולט חום.

מכאן ברור שדס"ל  לא יציב תרמית יכול לגרום לבעיות תפעוליות משמעותיות במהלך תעופה. מטוס לא יכול לעצור באמצע הדרך לתחלופה וניקוי. לכן, ניתן לומר שמדובר באחת מהתכונות הקריטיות של דלק סילוני המופיעות בתקן.

 

כיצד בודקים שדלק סילוני אכן יציב תרמית

יציבות תרמית של דס"ל נבדקת בשיטת ASTM D-3241 ונקראת בקיצור JFTOT.

הבדיקה מתבצעת במכשיר ייעודי שמבנהו מדמה אזורים רגישים במערכת כלי הטייס: מחליף חום, מערכת ההזרקה ומערכת סינון.

 

600 מ"ל דלק, מועברים במשך 2.5 שעות, בקצב קבוע, דרך אזור שחומם ל-260 מ"צ, הכולל גם צינורית עשויה אלומיניום ולאחר מכן דרך מסנן. לאורך כל הבדיקה נמדד מפל הלחץ משני צדי הפילטר.

בסיום הבדיקה בודקים את המשקעים שהצטברו על הצינורית אם על ידי הערכת גוון באופן ויזואלי, או באמצעות קריאה במכשיר (אליפסומטר).

JFTOT  מוגדרת בתקן כבדיקה קריטית, ולכן, קיימת הוראה לקנות את הציוד והחלפים רק מיצרנים מורשים.

דרישת תקן דס"ל : גוון המשקע לא יעלה על 3 (בדירוג ויזואלי) ולחץ משני צדי המסנן לא יעלה על 25  מ"מ כספית.

 

 

 

מה משפיע על תוצאות בדיקת JFTOT? האם התוצאה חד משמעית?

כאמור, תהליכי פולימריזציה של מרכיבי הדלק הם איטיים מאוד אבל מהירותם גדלה ביחס ישר לטמפרטורה. כזכור, בדיקת JFTOT  מתבצעת בטמפרטורה של 260 מ"צ . בטמפרטורה נתונה קצב היווצרות שרפים ומשקעים יהיה תלוי בהרכב הדס"ל: נוכחות תרכובות לא רוויות,  חנקן בסיסי, תרכובות גופרית,  פראוקסידים ופינולים. קצב הפילמור יזורז גם  בנוכחות מזהמים כמו יוני מתכת: נחושת, אבץ, ברזל, אלומיניום, קובלט, עופרת ומנגן (1).

לא רק הרכב הדס"ל משפיע על תוצאות הבדיקה אלא גם זיהומים מקריים שיכולים להימצא בכלי הדיגום: חלקיקים בלתי נראים לעין של חול, חלודה או כל מזהם אחר. רגישות הבדיקה לדיגום ידועה. לכן, כאשר מתקבלת תוצאה שהדלק אינו עומד בדרישות התקן, מומלץ לחזור על הדיגום תוך הקפדה על ניקיון מופתי של מכלי הדיגום.

 

האם יציבות תרמית של דס"ל יכולה להיפגע במהלך אחסון?

מניסיון שהצטבר בארץ, אחת התכונות שיכולה לצאת ??? מדרישות התקן במהלך האחסון היא היציבות התרמית של דס"ל כפי שהיא נבדקת בשיטת ASTM D – 3241.

ראינו תופעה זו מספר פעמים במהלך 15 השנים האחרונות.

 

  • הידרדרות יציבות תרמית של דס"ל במהלך אחסון בכלי טיס קטנים (2)

דס"ל שעמד בכל דרישות התקן, אוחסן במכלים בנפח 30 ליטר במשך שנתיים. הדס"ל המאוחסן אמור היה להזין כלי טיס קטנים העומדים בהיכון. כעבור 18 חודשי אחסון, בארבעה מתוך חמישה מיכלים, הדס"ל  הפך לא תקין לבדיקת JFTOT. שאר הפרמטרים בדס"ל לא השתנו.

לא נמצא הסבר לתופעה, למעט העובדה שהדס"ל  כנראה לא עבר תהליכי פלמור במהלך האחסון אבל היה בו גורם שיצר משקעים במהלך בדיקת JFTOT  עצמה. לא ברור, אם גורם זה יצור משקעים גם במטוס במהלך טיסה.

  • הידרדרות יציבות תרמית של דס"ל במכל גדול במהלך  אחסון של 1.5 שנים. מקרה א' (3)

דס"ל בעל גוון צהבהב (סאייבולט 13) ותכולת גופרית גבוהה (0.15%) נקלט במערכת אחסון לטווח ארוך. כעבור 9 חודשים כל הפרמטרים המודדים תהליכי הרס והזדקנות עלו באופן משמעותי. העמידה בתקן נשמרה. כעבור 18 חודשי אחסון נפגעה גם היציבות התרמית. הדס"ל  תוקן והוצא לצריכה.

  • הידרדרות יציבות תרמית של דס"ל במיכל גדול במהלך  אחסון של 1.5 שנים. מקרה ב' (4)

דס"ל בעל גוון לבנבן (סאייבולט 19) ותכולת גופרית אופיינית (0.015%) איבד את היציבות התרמית תוך שנה וחצי. כבר מתחילת תהליך האחסון צבע הצינורית בבדיקה ראשונה דורג כ-3. מאחר שבבדיקה חוזרת כעבור כחודש התקבלה תוצאה תקינה הוחלט להשאיר את הדס"ל באחסון. גם בבדיקה הבאה שבוצעה כעבור 9 חודשים נצפו שוב תנודות בתוצאת בדיקת JFTOT. כעבור שנה וחצי של אחסון תוצאת בדיקתJFTOT

חזרה על עצמה באופן קונסיסטנטי – "לא תקין": צבע צינורית 4p. הוחלט להוציא את הדס"ל  לריענון. כמובן, לאחר תיקון ההתאמה לתקן.

 

כיצד מתקנים דס"ל שיציבותו התרמית נפגעה בזמן אחסון?

אין מקום לבהלה אם במקרה היציבות התרמית של הדס"ל המאוחסן אינה עומדת בדרישות התקן אחרי תקופת אחסון. פשוט יש לבלול אותו עם דס"ל תקין בכמות שתומלץ על ידי מעבדה.

 

 

 

מראי מקום

  1. Liquid Fuel Aging Processes in Long –term Storage Conditions, Marlena Owczuk and Krzystof Kolodziejczyk, 2015, Storage Stability of Fuels Chapter 4, Intech.
  2. The Effect of Long-term Storage on Jet Fuel in Aircrafts, Moshe Rabaev, Daniela Shapira, Josefa Ben-Asher, 2005, 9th International Conference on Stability, Handling and Use of Liquid Fuels, IASH
  3. JFTOT Deterioration After 1.5 Years in Closed Storage of Jet Fuel, Case Study, Josefa Ben-Asher,2015, 24th ELABCO

4. 3650/17 laboratory report, The Chemical Laboratory of The Israel Institute of Energy and Environment