Metalen tegen corrosie en de efficiëntie van corrosie remmers in minder geleidende Media

Corrosie veroorzaakt grote materiële en economische schade over de hele wereld. Het veroorzaakt aanzienlijke materiële schade als gevolg van de gedeeltelijke of volledige materiële desintegratie. De vrijgegeven deeltjes kunnen worden opgevat als onzuiverheden; zij kunnen negatief veranderen de samenstelling van het omringende milieu of de functionaliteit van verschillende apparaten. Ook kan corrosie veroorzaken negatieve visuele veranderingen van materialen. Er is dus een noodzaak voor een beter begrip corrosie in meer detail maatregelen te ontwikkelen ter voorkoming van corrosie en minimaliseren van de potentiële risico’s¹.

Gezien de milieuvraagstukken en de beperkte fossiele brandstoffen is er een groeiende interesse in alternatieve brandstoffen, waaronder biobrandstoffen uit hernieuwbare energiebronnen een belangrijke rol spelen. Er zijn een aantal verschillende potentieel beschikbare biobrandstoffen, maar bio-ethanol uit biomassa geproduceerde momenteel is het meest geschikte alternatief voor vervanging (of mengen met) gasolines. Het gebruik van bio-ethanol wordt geregeld door de richtlijn 2009/28/EG in de Europese Unie^2,3.

Ethanol (ethanol) heeft een wezenlijk verschillende eigenschappen in vergelijking met gasolines. Het is zeer polaire, geleidende, volledig mengbaar met water, etc. deze eigenschappen maken ethanol (en brandstof mengt met ethanol ook) agressieve in termen van corrosie⁴. Voor brandstoffen met lage ethanol inhoud, kan besmetting met kleine hoeveelheden water kan leiden tot scheiding van de water-ethanol-fase van de koolwaterstof fase en dit sterk bijtende. Watervrij ethanol zelf kan agressief zijn voor sommige minder edele metalen en veroorzaken “droge corrosie”⁵. Met bestaande auto’s, kan corrosie optreden in sommige metalen onderdelen (met name van koper, messing, aluminium of carbon staal), die in contact met de brandstof komen. Bovendien, polar contaminanten (vooral chloriden) kunnen bijdragen tot de corrosie als een bron van besmetting vormt; zuurstof-oplosbaarheid en oxidatie reactie (die kunnen optreden in mengsels van ethanol-benzine (EGBs) en een bron van zure stoffen) kunnen ook spelen een belangrijke rol^6,7.

Een van de mogelijkheden over de bescherming van metalen tegen corrosie is het gebruik van zogenaamde corrosie-inhibitoren die het mogelijk maken om aanzienlijk vertragen (remmen) corrosie verwerkt⁸. De selectie van corrosie remmers hangt af van het type corrosieve omgeving, de aanwezigheid van corrosie stimulatoren, en met name het mechanisme van een bepaalde inhibitor. Op dit moment is er geen veelzijdige database of indeling beschikbaar waarmee eenvoudige oriëntatie in corrosie-inhibitoren.

Corrosie omgevingen kunnen worden onderverdeeld in waterige of niet-waterige, zoals de intensiteit en de aard van corrosie processen in deze omgevingen aanzienlijk verschillen. Voor niet-waterige omgevingen is elektrochemische corrosie verbonden met verschillende chemische reacties typisch, overwegende dat alleen elektrochemische corrosie (zonder andere chemische reacties) treedt op in een waterige omgeving. Elektrochemische corrosie is bovendien veel meer intensieve in waterige omgevingen⁹.

In niet-waterige, vloeibare organische omgevingen, corrosie zijn afhankelijk van de mate van de polariteit van de organische stoffen. Dit is geassocieerd met de vervanging van waterstof in bepaalde functionele groepen door metalen, die is verbonden met de wijziging van de kenmerken van de processen van de corrosie van elektrochemische tot chemische, waarvoor lagere corrosie zijn typisch voor vergelijking met elektrochemische processen. Niet-waterige omgevingen hebben meestal lage waarden van elektrische geleidbaarheid⁹. Geleidbaarheid in een biologische omgeving te vergroten, is het mogelijk om toe te voegen zogenaamde ondersteunende elektrolyten zoals tetraalkylammonium tetrafluoroborates of perchloraten. Helaas, deze stoffen kunnen inhibitive eigenschappen hebben, of, integendeel, het verhogen van corrosie tarieven¹⁰.

Er zijn verschillende methoden voor korte en lange termijn testen van corrosie tarieven van metalen of de efficiëntie van corrosie-remmers, namelijk met of zonder milieu verkeer, dat wil zeggen, statische en dynamische corrosie, respectievelijk testen ^{11 , 12 , 13 , 14 , 15}. voor beide methoden, is de berekening van de tarieven van de corrosie van metalen materialen berust op gewicht verliezen van de geteste materialen gedurende een bepaalde tijdsperiode. Onlangs, elektrochemische methoden worden steeds belangrijker in corrosie studies vanwege hun hoge efficiëntie en korte meting tijden. Bovendien bieden zij vaak meer informatie en een meer evenwichtig beeld op corrosie processen. De meest gebruikte methoden zijn elektrochemische impedantie spectroscopie (EIS), potentiodynamic polarisatie en de meting van de stabilisatie van de potentiële tijdig corrosie (in een vlakke, twee-elektrode of in een arrangement van drie elektrode)^{16 ,17,18,19,20,21,22,23}.

Hier presenteren wij vijf methoden voor de korte termijn en lange termijn testen van de agressiviteit van de corrosie van een omgeving, de corrosiebestendigheid van metalen voorwerpen en de efficiëntie van corrosie-inhibitoren. Alle methoden zijn geoptimaliseerd voor metingen in niet-waterige omgevingen en worden gedemonstreerd op EGBs. De methoden toestaan voor het verkrijgen van de vertegenwoordiger en reproduceerbare resultaten, die helpen kunnen om te begrijpen van corrosie processen meer in detail te voorkomen en corrosie-schade te minimaliseren.

Voor de corrosieproef van statische onderdompeling in metaal-vloeistof systemen, statische corrosietests in metaal-vloeistof systemen kunnen worden uitgevoerd in een simpel apparaat bestaande uit een fles van 250 mL voorzien van een haak voor het ophangen van een geanalyseerde monster, Zie Figuur 1.

Voor de dynamische corrosieproef met vloeibare oplage, kan metalen corrosie-inhibitoren of de agressiviteit van vloeistoffen (brandstoffen) getest worden in een apparaat van de stroom met de oplage van de vloeistof gepresenteerd in Figuur 2. Het flow-apparaat bestaat uit een gehard deel en een reservoir van de geteste vloeistof. In het gehard deel is de geteste vloeistof in contact met een metalen monster in aanwezigheid van zuurstof van de lucht of in een inerte atmosfeer. De levering van gas (lucht) wordt gewaarborgd door een frit met de buis bereiken de bodem van de kolf. Het reservoir van de geteste vloeistof met ongeveer 400-500 mL van de geteste vloeistof is verbonden met een koeler reflux waarmee voor de aansluiting van het apparaat met de atmosfeer. In de koeler, is het verdampte gedeelte van de vloeistof bevroren bij-40 ° C. De slangenpomp zorgt voor het verpompen van de vloeistof in een geschikt tempo van ongeveer 0,5 Lh^––¹ via een gesloten circuit van chemisch stabiel en inerte materialen (bijvoorbeeld, Teflon, Viton, Tygon) uit het deel van de opslag in het gehard deel, van waarmee de vloeistof wordt geretourneerd via de overloop in het deel van de opslag.

Voor de corrosieproef van statische onderdompeling met een reflux koeler in de aanwezigheid van gasvormige middellange, corrosie-inhibitoren, kan de weerstand van metalen of de agressiviteit van een vloeibare omgeving getest worden in het apparaat weergegeven in Figuur 3. Het apparaat bestaat uit twee delen. Het eerste deel bestaat uit een twee-necked, gehard 500 mL-kolf met een thermometer. De kolf bevat een voldoende hoeveelheid van een vloeibare omgeving. Het tweede deel bestaat uit (i) een koeler met een gezamenlijke om een strakke verbinding met de kolf, (ii) een hanger voor het plaatsen van de metalen monsters en (iii) een frit met een buis voor de levering van gas (lucht) bereiken de bodem van de kolf ingeslepen terugvloeiing. Het apparaat is verbonden met de sfeer via de koeler die vloeibare verdamping vermijdt.

Het toestel voor de Electrochemische metingen in de twee-elektrode-regeling wordt voorgesteld in afbeelding 4. De elektroden zijn gemaakt van metalen bladen (3 x 4 cm, van zacht staal), die volledig zijn ingesloten in epoxide hars aan de ene kant om te beschermen hen tegen de corrosieve omgeving. Beide elektroden zijn geschroefd aan de matrijs, zodat de afstand tussen hen ongeveer 1 mm^{22 is}.

De Electrochemische metingen in de drie-elektrode regeling bestaan uit werken, verwijzing en ondersteunende elektroden geplaatst in de meetcel zodat een kleine afstand tussen de elektroden wordt gewaarborgd; Zie Figuur 5. Als de referentie-elektrode, kalomel- of argent-chloride elektroden met een zoutbrug met ofwel (i) een 3 molL^––¹-oplossing van kaliumnitraat (KNO₃) of (ii) een 1 molL^––¹-oplossing van lithium chloride (LiCl) in ethanol kan worden gebruikt. Een platina-draad, gaas of op een plaat kan worden gebruikt als de ondersteunende elektrode. De elektrode werken bestaat uit (i) een meetinstrument deel (geteste materiaal met een schroefdraad) en (ii) een gehechtheid van de schroef geïsoleerd uit de omgeving van corrosie, Zie Figuur 6. De elektrode moet voldoende worden geïsoleerd door een anti-underflow zegel.