Płyn do chłodnic: czemu zapobiega i dlatego jest tak ważny?

fot. Fendt

Płyn do chłodnic w codziennej praktyce serwisowej często traktuje się jedynie przez pryzmat jego temperatury zamarzania. Jednak to niebezpieczne uproszczenie. W nowoczesnych jednostkach wysokoprężnych stosowanych w mini ciągnikach, płyn do chłodnic to zaawansowany technologicznie preparat chemiczny. Jego zaniedbanie prowadzi do awarii, których koszt liczony jest w tysiącach złotych.

Płyn do chłodnic to nie tylko „woda z glikolem”, a jego najważniejszej cechy roboczej nie stanowi jedynie temperatura zamarzania. Dobrze dobrany płyn chroni nie tylko przez przegrzaniem silnika, ale pełni także rolę tarczy antykorozyjnej i antykawitacyjnej. Aby spełnić te zadania, płyn chłodzący to złożona mieszkanka chemiczna, której skład jest bardzo istotny dla zagwarantowania żywotności maszyny.

Kawitacja: cichy zabójca tulei cylindrowych

Największym zagrożeniem dla silników diesla pracujących pod dużym obciążeniem, oprócz przegrzania, jest kawitacja. Podczas pracy silnika tłoki poruszają się z ogromną prędkością, wywołując drgania wysokiej częstotliwości ścianek tulei cylindrów. Drgania te powodują powstawanie pęcherzyków próżniowych w płynie chłodniczym.

Gdy pęcherzyk imploduje blisko ścianki tulei, uderza w nią z ogromną siłą, powodując uszkodzenie powierzchni metalu. Z czasem proces ten prowadzi do perforacji tulei. Wtedy płyn chłodniczy przedostaje się do komory spalania lub oleju, co kończy się awarią silnika. Aby temu zapobiec, profesjonalne płyny do chłodnic wykonane w technologii HOAT (Hybrid Organic Acid Technology) lub OAT (Organic Additive Technology) zawierają specjalne dodatki – azotyny lub kwasy organiczne – które tworzą na metalu mikroskopijną, niezwykle twardą warstwę ochronną.

Tajemnicze skróty IAT, OAT, HOAT – o co chodzi?

W specyfikacjach płynów do chłodnic najczęściej spotykamy skróty definiujące technologię inhibitorów korozji. IAT (Inorganic Additive Technology) to technologia tradycyjna, oparta na związkach nieorganicznych, takich jak krzemiany, fosforany czy borany. Tworzą one grubą, ochronną warstwę na metalu, ale ich trwałość jest ograniczona (zazwyczaj do 2 lat), ponieważ dodatki te szybko się wyczerpują. Z kolei OAT (Organic Additive Technology) wykorzystuje kwasy organiczne. Zamiast tworzyć powłokę na całym układzie, dodatki te działają selektywnie – osadzają się tylko w miejscach, gdzie zaczyna pojawiać się ognisko korozji. Płyny OAT charakteryzują się znacznie dłuższą żywotnością (często do 5 lat lub 250 000 km).

Pomostem między tymi rozwiązaniami jest HOAT (Hybrid Organic Additive Technology). Jest to technologia hybrydowa, która łączy zalety obu systemów: bazuje na kwasach organicznych (dla długowieczności), ale zawiera niewielki dodatek inhibitorów nieorganicznych, najczęściej krzemianów (dla błyskawicznej ochrony aluminium przed utlenianiem). Rozwinięciem tej grupy są płyny Si-OAT (krzemianowe OAT), które są powszechnie wymagane przez konkretne grupy producentów pojazdów, zapewniając optymalną ochronę najnowocześniejszych stopów metali stosowanych w chłodnicach i blokach silników.

Kolejny wróg: korozja

Kolejnym istotnym zagrożeniem, przed którym ma chronić właściwy płyn do chłodnic, jest oczywiście korozja. Dlatego należy wybrać taki płyn, który pozytywnie przeszedł test antykorozyjny ASTM D1384 (znany jako Corrosion Test for Engine Coolants in Glassware).

Kluczem do tego testu jest zestaw sześciu próbek metali, które najczęściej występują w budowie silników i chłodnic. Są to standaryzowane płytki wykonane miedzi, lutu (stopu cyny i ołowiu), mosiądzu, stali, żeliwa, aluminium. Płytki te są dokładnie czyszczone, polerowane i ważone z dokładnością do czwartego miejsca po przecinku przed rozpoczęciem badania. Następnie te metalowe próbki są łączone w jeden pakiet (odizolowany elektrycznie lub połączony, zależnie od wariantu) i umieszczane w zlewce. Napełnia się ją mieszaniną badanego koncentratu płynu i tzw. „wody korozyjnej” (woda z dodatkiem chlorków, siarczanów i wodorowęglanów). Ma to symulować najgorszej jakości wodę kranową, z jaką płyn może mieć kontakt. Całość jest podgrzewana i utrzymywana w stałej temperaturze 88°C ($190°F$), a do roztworu przez cały czas wtłacza się powietrze (z prędkością ok. 100 ml/min). Tlen drastycznie przyspiesza procesy korozyjne, co pozwala w krótkim czasie uzyskać efekty odpowiadające tysiącom kilometrów przebiegu.

Badanie trwa nieprzerwanie przez 336 godzin (dokładnie 14 dni). Po tym czasie próbki są wyjmowane, czyszczone z produktów korozji według ściśle określonej procedury chemicznej i ponownie ważone. To oznacza, że w normie ASTM D1384 nie ocenia się wyglądu „na oko”. Twardym kryterium jest ubytek masy każdej z płytek, wyrażony w miligramach (mg). Norma ASTM D3306 (dla aut osobowych) oraz ASTM D6210 (dla maszyn Heavy-Duty) określają maksymalne dopuszczalne limity ubytku dla każdego metalu. Przykładowo:

• Miedź, mosiądz, stal, żeliwo: Max ubytek to 10 mg

• Lut: Max ubytek to 30 mg.

• Aluminium: Max ubytek to 30 mg.

Jeśli choć jedna płytka straci więcej masy niż przewiduje limit, płyn nie zalicza testu. Oznacza to, że jego pakiet inhibitorów korozji jest niewystarczający do ochrony nowoczesnych silników.

Płyn do chłodnic: ważna norma ASTM D6210

ASTM D3306 to standard podstawowy, dedykowany głównie dla lekkich pojazdów (samochody osobowe, lekkie dostawcze). Określa on wymagania dla glikolowych płynów do chłodnic, które muszą chronić miedziane, lutowane, stalowe i aluminiowe elementy układu przed korozją i pienieniem. Z kolei ASTM D6210 to norma „Heavy-Duty”, stworzona z myślą o silnikach wysokoprężnych pracujących pod dużym obciążeniem (np. w śmieciarkach czy ciągnikach). Płyny spełniające tę normę są tzw. płynami w pełni sformułowanymi (Fully-Formulated), co oznacza, że zawierają dodatki SCA (Supplemental Coolant Additives). Ich zadaniem jest ochrona tulei cylindrowych przed opisanym powyżej zjawiskiem kawitacji.

Pomiary w ramach tych norm obejmują szereg rygorystycznych testów laboratoryjnych. Kluczowe parametry to:

• Temperatura krzepnięcia i wrzenia: Sprawdzane za pomocą refraktometru lub densymetru (dla roztworu 50/50 z wodą).

• Rezerwa alkaliczna: Pomiar zdolności płynu do neutralizowania kwaśnych produktów spalania, które mogą przedostać się do układu.

• Testy korozyjne (np. ASTM D1384): Badanie ubytku masy próbek metali zanurzonych w płynie.

• Zawartość chlorków i siarczanów: Parametry te muszą być utrzymane na minimalnym poziomie, aby nie degradować uszczelnień.

W przeciwieństwie do skali NLGI w smarach, normy ASTM nie posiadają jednej, prostej skali liczbowej (np. 1-5). Zamiast tego, płyn albo spełnia  rygorystyczne limity fizykochemiczne określone w tabelach specyfikacji, albo ich nie spełnia. Dla zarządcy floty najważniejszą informacją jest obecność oznaczenia ASTM D6210 na opakowaniu – daje ono gwarancję, że płyn nie wymaga wstępnego dodawania uszlachetniaczy SCA i jest gotowy do ochrony silnika wysokoprężnego w najcięższych warunkach eksploatacyjnych.

Mieszanie płynów do chłodnic: chemiczna pułapka

Wielu operatorów popełnia błąd, dolewając płyn do chłodnic „po kolorze”. Barwnik jest jedynie pigmentem i nie określa składu chemicznego. Zmieszanie starej technologii krzemianowej (IAT) z nowoczesną (OAT) może doprowadzić do wytrącenia się osadu (żelu). Prawdopodobnie zapcha on kanaliki chłodnicy i doprowadzi do awarii pompy wody. Jeśli nie wiesz, co jest w układzie – wykonaj pełne płukanie i zalej układ jednolitym płynem wysokiej jakości.

Ekologia i obowiązki prawne

Zużyte płyny eksploatacyjne klasyfikuje się jako odpady niebezpieczne. Glikol etylenowy jest silnie toksyczny dla wód gruntowych. Profesjonalny podmiot świadczący usługi komunalne musi ewidencjonować wymianę tych płynów w systemie BDO. Każdy litr oddany do utylizacji powini posiadać Kartę Przekazania Odpadu (KPO). To nie tylko wymóg ochrony środowiska, ale i bezpieczeństwo prawne firmy podczas kontroli środowiskowej.

Płyn do chłodnic: podsumowanie

Dbałość o układ chłodzenia w maszynach komunalnych wykracza daleko poza kontrolę poziomu cieczy w zbiorniku wyrównawczym. Jak wykazaliśmy, kluczowe dla żywotności silników „Heavy-Duty” jest zabezpieczenie ich przed zjawiskami, których nie widać gołym okiem. Jest to m.in. kawitacja skutkująca performacją tulei cylindrów. Wybór płynu spełniającego rygorystyczne normy ASTM D6210 oraz ASTM D1384 to jedyna droga do uniknięcia przedwczesnego zużycia jednostki napędowej. Dlatego najważniejsze informacje, jakie należy sprawdzić przed zakupem płynu, to obecność oznaczenia ASTM D3306 (pojazdy lekkie) lub ASTM D6210 (maszyny Heavy-Duty). Ponadto warto sprawdzić temperaturę zamarzania, ale przede wszystkim technologię. Na opakowaniu powinna znajdować się jasna deklaracja technologii produktu. Czy jest to IAT, OAT czy HOAT? Niewątpliwie pozwala to uniknąć problematycznego mieszania różnych rodzajów płynów.

Źródła: Normy ASTM D3306 i D6210 (Standard Specification for Fully-Formulated Glycol Base Engine Coolant for Heavy-Duty Engines, dokumentacja techniczna Valvoline Zerex (Analiza zjawiska kawitacji w silnikach wysokoprężnych). Ustawa o odpadach (Dz.U. z 2013 r. poz. 21 z późn. zm.) – zasady ewidencji i utylizacji glikoli oraz płynów hydraulicznych w systemie BDO. Specyfikacje serwisowe John Deere Cool-Gard II (Badania nad stabilnością cieplną płynów w maszynach kompaktowych), Standard ASTM D1384 – Standard Test Method for Corrosion Test for Engine Coolants in Glassware