Metal korozyon ve korozyon inhibitörleri daha az iletken medya verimliliğini
Summary
Malzeme korozyon ile İlişkili işlemlerin test kez özellikle sulu olmayan ortamlarda zor olabilir. Burada, kısa ve uzun vadeli Biyoyakıt, özellikle biyoetanol içerenler gibi sulu olmayan ortamlarda korozyon davranışının test etmek için farklı yöntemler mevcut.
Abstract
Malzeme korozyona birçok uygulamada farklı malzemeler için kısıtlayıcı bir faktör olabilir. Böylece, daha iyi korozyon işlemleri anlamak, onları önlemek ve bunlarla ilişkili zararların en aza indirmek gereklidir. Korozyon süreçleri en önemli özelliklerinden biri korozyon oranıdır. Korozyon oranları ölçümü genellikle çok zor ya da özellikle daha az iletken, sulu sigara gibi ortamlarda biyoyakıt hatta imkansız olur. Burada, biyoyakıt aşınma oranları belirlenmesi ve anti-korozyon koruma verimliliği için beş farklı yöntem mevcut: (i) bir statik test, (ii) bir dinamik test, reflü daha serin ve elektrokimyasal ölçümleri (IV) ile (III) bir statik test bir iki elektrot düzenleme ve (v) üç elektrot aranjman. Statik test düşük taleplerinin malzeme ve enstrümantal ekipman nedeniyle avantajlıdır. Dinamik test aşınma oranları daha ağır koşullar, Metalik malzemelerin test için izin verir. Reflü soğutucu ile statik test ortamlarında yüksek viskozite ile (Örneğin, motor yağlar) sınamak için daha yüksek sıcaklıklarda oksidasyon veya etkisiz bir atmosfer huzurunda izin verir. Elektrokimyasal ölçümleri korozyon süreçleri daha kapsamlı bir görünüm sunar. Sunulan hücre geometrileri ve düzenlemeler (iki elektrot ve üç elektrot sistemleri) sonuçları üzerinde olumsuz bir etkiye sahip ve onlarla yük temel elektrolit olmadan biyoyakıt ortamlarda ölçümleri gerçekleştirmek olanak sağlar ölçüm hataları. Sunulan yöntemleri bir ortam, Metalik malzemelerin korozyon direnci ve korozyon inhibitörleri temsilcisi ve tekrarlanabilir sonuçlar ile verimliliğini korozyon saldırganlık çalışma olanak sağlar. Bu yöntem kullanılarak elde edilen sonuçları korozyon işlemler tarafından korozyona neden olduğu zararlardan en aza indirmek için daha ayrıntılı anlamaya yardımcı olabilir.
Introduction
Korozyon büyük malzeme ve dünya çapında ekonomik zarar neden olur. Büyük maddi zarar nedeniyle kısmen veya tamamen malzeme dağılmasına neden olur. Yayımlanan parçacıklar kirleri anlaşılabilir; olumsuz çevresini bileşimi veya çeşitli cihazların işlevselliğini değiştirebilirsiniz. Ayrıca, korozyon malzemelerin negatif görsel değişiklikler neden olabilir. Böylece, korozyonu önlemek ve onun potansiyel riskler1en aza indirmek önlemler geliştirmek için daha ayrıntılı korozyon süreçleri anlamak için bir ihtiyaç vardır.
Çevre sorunları ve sınırlı fosil yakıt rezervlerinin göz önüne alındığında, alternatif yakıtlar, aralarında biyoyakıt yenilenebilir kaynaklardan önemli bir rol oynamaktadır artan bir ilgi vardır. Birkaç farklı potansiyel olarak mevcut biyoyakıt vardır ama en uygun alternatifi için biyokütle Şu anda üretilen biyoetanol yerine (veya karıştırma ile) gasolines. Biyoetanol kullanımı yönergesi 2009/28/EC Avrupa Birliği2,3‘ te düzenlenmiştir.
Etanol (biyoetanol) gasolines ile karşılaştırıldığında önemli ölçüde farklı özellikleri vardır. Burası son derece kutup, iletken (tamamen karışan su, vb ile bu özellikleri etanol yapmak ve yakıt karışımları içeren etanol de) korozyon4açısından agresif. Yakıtlar düşük etanol içerikli için kirlenme tarafından su az miktarda su-etanol faz ayrılması hidrokarbon faz neden olabilir ve bu son derece korozif olabilir. Susuz etanol kendisi biraz daha az asil metaller için agresif ve “korozyona kuru”5neden. Varolan arabalarla korozyon yakıt ile temas gelen bazı metal parçaları (özellikle bakır, pirinç, alüminyum veya karbon çelik) meydana gelebilir. Ayrıca, kutup kirletici madde (özellikle klorür) kirlilik kaynağı olarak korozyona katkıda bulunabilir; (etanol benzin karışımlar (EGBs) oluşur ve asidik maddeler kaynağı olabilir) oksijen çözünürlük ve oksidasyon reaksiyonları da önemli bir rol6,7oynayabilirsiniz.
Olanakları metaller korozyona korumak nasıl biri önemli ölçüde yavaş ol olanak sağlar sözde korozyon inhibitörleri kullanımı (inhibe) korozyon işler8. Aşınma yavaşlatıcılar seçimi korozif ortam, korozyon uyarıcılar varlığı türüne ve özellikle belirli bir önleyici mekanizma üzerinde bağlıdır. Şu anda, yok çok yönlü veritabanı veya korozyon inhibitörleri basit yönlendirme sağlayacak sınıflandırma yoktur.
Yoğunluğu ve doğa bu ortamlarda korozyona süreçlerinin önemli ölçüde farklı olarak korozyon ortamlar içine sulu ya da non-sulu, ayrılabilir. Sadece Elektrokimyasal Korozyon (olmadan diğer kimyasal reaksiyonlar) sulu ortamlarda oluşur, ancak sulu olmayan ortamlarda, farklı kimyasal reaksiyonlar ile bağlı Elektrokimyasal Korozyon normaldir. Ayrıca, elektrokimyasal korozyon sulu ortamlarda9‘ çok daha yoğun olmaktadır.
Sulu olmayan, sıvı Organik ortamlarda korozyona süreçleri polarite organik bileşiklerin derecesine bağlıdır. Bunu değiştirmek için düşük aşınma oranları içinde tipik kimyasal, elektrokimyasal korozyon işlemlerden özellikleri ile bağlı hidrojen bazı fonksiyonel gruplar içinde ikame ile metaller, ilişkili olduğu elektrokimyasal süreçleri ile karşılaştırma. Sigara sulu ortamlarda genellikle elektrik iletkenlik9düşük değerlere sahip. İletkenlik organik ortamlarda artırmak için bu tetraalkylammonium tetrafluoroborates veya perkloratlar gibi destekleyici elektrolit sözde eklemek mümkündür. Ne yazık ki, bu maddelerin inhibitive özelliklere sahip veya, aksine, aşınma oranları10artırın.
Kısa ve uzun vadeli korozyon testi, sırasıyla Metalik malzemelerin oranları veya Aşınma yavaşlatıcılar, yani ile veya olmadan çevre dolaşım, yani, statik ve dinamik korozyon verimliliğini test için birkaç yöntem vardır 11 , 12 , 13 , 14 , 15. her iki yöntem için de metalik malzemeleri korozyona oranlarının hesaplanması üzerinde test edilmiş malzemelerin ağırlık kayıpları belirli bir zaman diliminde üzerinde temel alır. Son zamanlarda, elektrokimyasal yöntemleri nedeniyle yüksek verimlilik ve kısa ölçüm kez korozyon çalışmalarda daha önemli hale gelmektedir. Ayrıca, onlar sık sık daha fazla bilgi ve korozyon süreçleri daha kapsamlı bir görünüm sağlayabilir. Elektrokimyasal empedans spektroskopisi (EIS), potentiodynamic polarizasyon ve korozyon zamanında potansiyel istikrar ölçümü en sık kullanılan yöntemlerdir (düzlemsel içinde iki elektrot veya üç elektrot düzenleme)16 ,17,18,19,20,21,22,23.
Burada, kısa ve uzun vadeli bir ortam, Metalik malzemelerin korozyon direnci ve korozyon inhibitörleri verimliliğini korozyon saldırganlık test için beş yöntem mevcut. Tüm yöntemleri sulu olmayan ortamlarda ölçümler için optimize edilmiş ve EGBs üzerinde gösterdi. Yöntemler önlemek ve korozyon zararların en aza indirmek için daha ayrıntılı korozyon süreçleri anlamak için yardımcı olabilir temsilcisi ve tekrarlanabilir sonuçlar elde etmek için olanak sağlar.
Statik daldırma korozyon testi metal-sıvı sistemleri için statik Korozyon testleri metal-sıvı sistemleri analiz örneği asmak için bir kanca ile donatılmış bir 250 mL şişe oluşan basit bir aparatı, gerçekleştirilebilir, bkz. Şekil 1.
Sıvı dolaşımı ile dinamik korozyon test için metal korozyon inhibitörleri veya saldırganlık sıvı (yakıt) bir akış aparatı Şekil 2‘ de sunulan sıvı orta dolaşımı ile test edilebilir. Akış aparatı temperli bir parçası ve bir rezervuar test sıvı oluşur. Temperli bölümünde hava Oksijen varlığında veya inert bir ortamda metalik bir örnek ile temas halinde test edilmiş bir sıvıdır. Gaz (hava) arzı frit tarafından balonun altındaki ulaşmasını tüp ile sağlanmaktadır. Yaklaşık 400-500 mL Test sıvı içeren test sıvı rezervuarı aparatı atmosferi ile bağlantı için izin veren bir reflü soğutucu ile bağlı. Soğutucu sıvı buharlaştırılmış bölümünü-40 ° C’de dondurulmuş Peristaltik pompa ve sıvı kimyasal olarak istikrarlı ve atıl malzemeleri (Örneğin, Teflon, Viton, Tygon) depolama bölümünden bir kapalı devre üzerinden 0.5 Lh–1 hakkında uygun bir hızda temperli bölümüne üzerinden pompalama için izin verir hangi sıvı depolama parçası taşma ile döner.
Statik daldırma korozyon test için bir reflü gaz halinde olan yakıtlar orta, korozyon inhibitörleri huzurunda soğutucu ile direnç Metalik malzemelerin veya sıvı bir ortam saldırganlık Şekil 3‘ te sunulan cihaz test edilebilir. Cihaz iki bölüm içerir. İlk bölümü bir iki boyunlu, temperli 500 mL şişe bir termometre ile oluşur. Şişeye sıvı bir ortam yeterli miktarda içerir. İkinci bölüm, (i) bir reflü şişeye, metalik örnekleri ve (iii) bir frit şişeye dibine ulaşan gaz (hava) sağlaması için bir tüp ile yerleştirmek için (II) bir askı ile sıkı bir bağlantı elde etmek için ortak bir zemin camlı soğutucu oluşur. Cihaz sıvı buharlaşma önler soğutucu ile atmosfer bağlıdır.
Cihazları iki elektrot düzenleme elektrokimyasal ölçümlerde için Şekil 4‘ te sunulmuştur. Elektrotlar epoksi reçine onları çevreleyen aşındırıcı ortamından korumak için bir tarafı tamamen gömülü metal levhalar (3 x 4, hafif çelik, cm) ile yapılır. Böylece aralarındaki uzaklığı yaklaşık 1 mm22her iki elektrot için matris vidalı.
Üç elektrot düzenleme elektrokimyasal ölçümlerde çalışma, başvuru ve yardımcı elektrot elektrot arasındaki küçük bir mesafe sağlanır böylece ölçüm hücresine yerleştirildi oluşur; bkz. Şekil 5. Referans elektrot, kalomel veya argent klorür elektrotlar ile potasyum nitrat (KNO3) (i) bir 3 molL–1çözüm ya da (II) 1 molL–1çözüm Lityum klorür (LiCl) içeren bir tuz Köprüsü etanol kullanılabilir. Bir platin tel, örgü veya plaka yardımcı elektrot kullanılabilir. Bkz: Şekil 6, ölçüm (i) bir bölümü (bir vida dişi ile test edilmiş malzeme) ve korozyon ortamdan izole (II) bir vida eki çalışma elektrot oluşur. Elektrot yeterince bir anti-Yetersizlik durumu seal tarafından izole gerekir.
Protocol
Representative Results
Discussion
Dinamik test ve her iki statik test temel prensibi metal-korozyon çevre (yakıt) sistemleri kararlı duruma elde kadar süreye bağlı olarak ağırlık kayıpları metalik örneklerin değerlendirilmesi mevcuttur (yani, hiçbir daha fazla kilo kaybı oluşur). Korozyon hızı metal korozyon ortamda kilo kaybı ve saat hesaplanır. Uzun vadeli statik korozyon testi (adım 1) elde edilen sonuçlar, sadelik ve malzeme ve enstrümantal ekipman düşük gereksinimleri güvenilirli…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Bu araştırma araştırma kuruluşu (Firma kayıt numarası CZ60461373) Milli Eğitim Bakanlığı, gençlik ve spor, Çek Cumhuriyeti, operasyonel tarafından sağlanan kavramsal uzun vadeli gelişimi için kurumsal destek finanse edildi Prag – rekabet gücü (CZ.2.16/3.1.00/24501) ve “Ulusal Program sürdürülebilirlik” programı (NPU ben LO1613) MSMT-43760/2015).
Materials
| sulfuric acid | Penta s.r.o., Czech Republic | 20450-11000 | p.a. 96 % CAS: 7664-93-9 http://www.pentachemicals.eu/ |
| acetic acid | Penta s.r.o., Czech Republic | 20000-11000 | p.a. 99 % CAS: 64-19-7 http://www.pentachemicals.eu/ |
| sodium sulphate anhydrous | Penta s.r.o., Czech Republic | 25770-31000 | p.a. 99,9 % CAS: 7757-82-6 http://www.pentachemicals.eu/ |
| sodium chlorate | Penta s.r.o., Czech Republic | p.a. 99,9 % CAS: 7681-52-9 http://www.pentachemicals.eu/ |
|
| demineralized water | – | ||
| ethanol | Penta s.r.o., Czech Republic | 71250-11000 | p.a. 99 % CAS: 64-17-5 http://www.pentachemicals.eu/ |
| gasoline fractions | Ceská rafinerská a.s., Kralupy nad Vltavou, Czech Republic | in compliance with EN 228 (57.4 vol. % of saturated hydrocarbons, 13.9 vol. % of olefins, 28.7 vol. % of aromatic hydrocarbons, and 1 mg/kg of sulfur) | |
| Aceton | Penta s.r.o., Czech Republic | pure 99 % | |
| Toluen | Penta s.r.o., Czech Republic | pure 99 % | |
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Potenciostat/Galvanostat/ZRA | |||
| Reference 600 | Gamry Instruments, USA | https://www.gamry.com/ | |
| 1250 Frequency Response Analyser | Solarthrone | ||
| SI 1287 Elecrtochemical Interference | Solarthrone | ||
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Software | |||
| Framework 5.68 | Gamry Instruments, USA | https://www.gamry.com/ | |
| Echem Analyst 5.68 | Gamry Instruments, USA | https://www.gamry.com/ | |
| Corrware 2.5b | Scribner | http://www.scribner.com/ | |
| CView 2.5b | Scribner | http://www.scribner.com/ | |
| Zview 3.2c | Scribner | http://www.scribner.com/ | |
| MS Excel 365 | Microsoft | ||
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Grinder | |||
| Kompak 1031 | MTH (Materials Testing Hrazdil) |
References
- Revie, R. W., Uhlig, H. H. . Corrosion and corrosion control: An Introduction to corrosion science and engineering, 4th edition. , (2008).
- Edwards, R., Mahieu, V., Griesemann, J. -. C., Larivé, J. -. F., Rickeard, D. J. Well-to-wheels analysis of future automotive fuels and powertrains in the European context. Report No. 0148-7191. SAE Technical Paper. , (2004).
- . Directive 2009/28/ES. On the promotion of the use of energy from renewable rources and amending and subsequently repealing Directives 2001/77/EC and 2003/77/EC Available from: https://eur-lex.europa.eu/legal-content/EN/ALL/?uri=celex%3A32009L0028 (2009)
- Tshiteya, R. . Properties of alcohol transportation fuels. , (1991).
- Battino, R., Rettich, T. R., Tominaga, T. The solubility of oxygen and ozone in liquids. Journal of Physical and Chemical Reference Data. 12 (2), 163-178 (1983).
- Hsieh, W. -. D., Chen, R. -. H., Wu, T. -. L., Lin, T. -. H. Engine performance and pollutant emission of an SI engine using ethanol-gasoline blended fuels. Atmospheric Environment. 36 (3), 403-410 (2002).
- Pereira, R. C., Pasa, V. M. Effect of mono-olefins and diolefins on the stability of automotive gasoline. Fuel. 85 (12), 1860-1865 (2006).
- Schweitzer, P. A. . Fundamentals of corrosion: mechanisms, causes, and preventative methods. , (2009).
- Migahed, M., Al-Sabagh, A. Beneficial role of surfactants as corrosion inhibitors in petroleum industry: a review article. Chemical Engineering Communications. 196 (9), 1054-1075 (2009).
- Macák, J., #268;ernoušek, T., Jiříček, I., Baroš, P., Tomášek, J., Pospíšil, M. Elektrochemické korozní testy v kapalných biopalivech (Electrochemical Corrosion Tests in Liquid Biofuels) (in Czech). Paliva. 1 (1), 1-4 (2009).
- Nesic, S., Schubert, A., Brown, B. Thin channel corrosion flow cell. International patent. , (2009).
- Blum, S. C., Sartori, G., Robbins, W. K., Monette, L. M. -. A., Vogel, A., Yeganeh, M. S. Process for assessing inhibition of petroleum corrosion. International Patent. , (2003).
- . . Ochrana proti korozi. Inhibitory koroze kovů a slitin v neutrálních vodních prostředích. Laboratorní metody stanovení ochranné účinnosti (in Czech). , (1990).
- Matějovský, L., Baroš, P., Pospíšil, M., Macák, J., Straka, P., Maxa, D. Testování korozních vlastností lihobenzínových směsí na oceli, hliníku mědi a mosazi (Testing of Corrosion Properties of Ethanol-Gasoline Blends on Steel, Aluminum, Copper and Brass) (in Czech). Paliva. 5 (2), 54-62 (2013).
- Cempirkova, D., Hadas, R., Matějovský, L., Sauerstein, R., Ruh, M. Impact of E100 Fuel on Bearing Materials Selection and Lubricating Oil Properties. SAE Technical Paper. , (2016).
- Yoo, Y., Park, I., Kim, J., Kwak, D., Ji, W. Corrosion characteristics of aluminum alloy in bio-ethanol blended gasoline fuel: Part 1. The corrosion properties of aluminum alloy in high temperature fuels. Fuel. 90 (3), 1208-1214 (2011).
- Bhola, S. M., Bhola, R., Jain, L., Mishra, B., Olson, D. L. Corrosion behavior of mild carbon steel in ethanolic solutions. Journal of Materials Engineering and Performance. 20 (3), 409-416 (2011).
- Jafari, H., Idris, M. H., Ourdjini, A., Rahimi, H., Ghobadian, B. EIS study of corrosion behavior of metallic materials in ethanol blended gasoline containing water as a contaminant. Fuel. 90 (3), 1181-1187 (2011).
- Traldi, S., Costa, I., Rossi, J. Corrosion of spray formed Al-Si-Cu alloys in ethanol automobile fuel. Key Engineering Materials. , 352-357 (2001).
- Nie, X., Li, X., Northwood, D. O. Corrosion Behavior of metallic materials in ethanol-gasoline alternative fuels. Material Science Forum. 546, 1093-1100 (2007).
- Sridhar, N., Price, K., Buckingham, J., Dante, J. Stress corrosion cracking of carbon steel in ethanol. Corrosion. 62 (8), 687-702 (2006).
- Matějovský, L., Macák, J., Pospíšil, M., Baroš, P., Staš, M., Krausová, A. Study of Corrosion of Metallic Materials in Ethanol-Gasoline Blends: Application of Electrochemical Methods. Energy & Fuels. 31 (10), 10880-10889 (2017).
- Matějovský, L., Macák, J., Pospíšil, M., Staš, M., Baroš, P., Krausová, A. Study of Corrosion Effects of Oxidized Ethanol-Gasoline Blends on Metallic Materials. Energy Fuels. 32 (4), 5145-5156 (2018).
