与材料腐蚀相关的过程测试通常较为困难，尤其是在非水环境中。本文介绍了针对非水环境（特别是含生物乙醇的生物燃料）中腐蚀行为的短期和长期测试方法。
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本文内容
摘要
摘要
材料腐蚀在许多应用中可能是限制不同材料性能的一个因素。因此，有必要更好地理解腐蚀过程，防止其发生并尽量减少由此带来的损害。腐蚀过程最重要的特征之一是腐蚀速率。腐蚀速率的测量通常非常困难，甚至在导电性较差的非水环境（如生物燃料）中根本无法实现。本文介绍了五种用于测定生物燃料中腐蚀速率及抗腐蚀保护效率的方法：（i）静态试验，（ii）动态试验，（iii）带回流冷凝器的静态试验，以及电化学测量方法（iv）双电极体系和（v）三电极体系。静态试验的优势在于对材料和仪器设备的要求较低。动态试验可在更严苛的条件下测试金属材料的腐蚀速率。带回流冷凝器的静态试验可在较高温度下，于氧化性或惰性气氛中测试高粘度环境（例如，发动机油）中的腐蚀行为。电化学测量可提供对腐蚀过程更全面的认识。本文所介绍的电解池几何结构与电极配置（双电极和三电极系统）使得在无需添加可能对结果产生负面影响并引入测量误差的基体电解质的情况下，仍可在生物燃料环境中进行测量。这些方法可用于研究环境的腐蚀侵蚀性、金属材料的耐腐蚀性以及腐蚀抑制剂的效率，并获得具有代表性和可重复性的结果。通过这些方法获得的结果有助于更深入地理解腐蚀过程，从而最大限度地减少腐蚀造成的损害。
引言
腐蚀在全球范围内造成了巨大的材料和经济损失。由于材料的部分或完全解体，导致了显著的材料损耗。释放出的颗粒可被视为杂质，可能对周围环境的组成或各种设备的功能产生负面影响。此外，腐蚀还会引起材料外观的不良变化。因此，有必要更深入地了解腐蚀过程，以制定防腐措施并尽量降低其潜在风险1。
鉴于环境问题和化石燃料储量的有限性，人们对替代燃料的兴趣日益增加，其中来自可再生资源的生物燃料发挥着重要作用。目前有多种潜在可用的生物燃料，但由生物质生产的生物乙醇是替代（或与汽油混合）汽油的最合适选择。在欧盟，生物乙醇的使用受到指令2009/28/EC的规范2,3。
乙醇（生物乙醇）与汽油相比具有显著不同的性质。它具有高极性、导电性强，并且与水完全互溶。 等等。 这些性质使得乙醇（以及含有乙醇的燃料混合物）在腐蚀性方面具有较强侵蚀性4对于乙醇含量较低的燃料，少量水的污染可能导致水-乙醇相与烃相分离，这种分离相具有强腐蚀性。无水乙醇本身对某些较不耐腐蚀的金属也具有侵蚀性，并可能引起 "干腐蚀"5对于现有汽车而言，与燃料接触的某些金属部件（尤其是铜、黄铜、铝....
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方案
1. 金属-液体体系中的静态浸泡腐蚀试验
- 加入100–150 mL待测液体腐蚀环境，用于测试金属材料的耐蚀性或缓蚀剂的效率 即，含有水及微量氯化物、硫酸盐和乙酸的腐蚀性乙二醇单丁醚（EGB））转移至一个配有悬挂待分析样品钩子的250 mL广口瓶中（图1).
- 使用砂纸（1200目）打磨金属样品表面，并在流水下进行抛光，使表面均匀一致。随后，用约25 mL丙酮和约25 mL乙醇彻底脱脂样品表面，自然晾干或用纸巾擦干，然后用精度为四位小数的分析天平称量样品质量。
注意：样品处理必须始终以相同方式进行，否则测量结果可能因操作误差而产生偏差。必须始终使用相同粒径的砂纸，且所用砂纸应为一次性使用。 即，每个样品和每次测量各使用一张砂纸。表面必须均匀打磨，不得含有划痕、凹坑等任何表面缺陷， 等等。 - 表面处理后，将金属样品悬挂在瓶中的液体里，确保其不接触瓶底，参见 图1将瓶盖拧紧，以防止液体蒸发和空气进入。
- 选择测试液体的体积，使液体/金属表面的比值约为10 cm3/1 厘米2 轻微地。
- 定期将金属样品从瓶中取出，用约25 mL丙酮冲洗，并用纸巾擦干以去除表面多余的腐蚀产物。随后，使用精度为四位小数的分析天平称量样品质量。称量完毕后，将样品放回瓶中。
注意：应根....
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结果
采用上述方法测量了低碳钢（成分为0.16 wt. % C、0.032 wt. % P、0.028 wt. % S，其余为Fe）22在含10 vol. %和85 vol. %乙醇（分别为E10和E85）的乙醇-汽油混合燃料（EGBs）环境中的腐蚀数据。制备这些EGBs所用的汽油符合EN 228标准，其中含有57.4 vol. %饱和烃、13.9 vol. %烯烃、28.7 vol. %芳香烃以及1 mgkg-1硫。通过添加水以及微量氯化物（3 mgkg-1）、硫酸盐（3 mgkg-1）和乙酸（50 mgkg-1）来提高这些燃料的腐蚀性。E10燃料中含有0.5 vol. %的水，以防止发生水-乙醇相与烃相的分离。E85燃料则被6 vol. %的水污染22。所测试的缓蚀剂含有十八胺，其在燃料中的浓度为200 m.......
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讨论
动态试验和两种静态试验的基本原理是评估金属样品在金属-腐蚀环境（燃料）体系中随时间变化的重量损失，直至达到稳态即，不再发生进一步的质量损失）。根据质量损失和时间计算金属在腐蚀环境中的腐蚀速率。长期静态腐蚀试验的优点是步骤 1可靠性高、操作简便且对材料和仪器设备要求低是该方法的优点。另一方面，该方法耗时较长，因为需要较长时间才能使金属-燃料体系达到稳态，以评估腐蚀速率。
与静态测试相比，本研究所提出的动态测试主要优势在于显著缩短了金属-燃料体系达到稳态所需的测量时间。该装置设计简洁，便于操作并易于处理被测材料。测试可在氧化性（空气）或惰性（氮气）气氛中进行。另一优点是能够在不同测试条件（温度、腐蚀环境及气体介质的流速）下对金属-燃料体系进行评估。此外，该装置还可用于预测燃料老化、评价燃料质量，或测试燃料对金属与非金属材料的影响。与静态测试相比，金属与环境在更为严苛的条件下接受测试。该方法的主要缺点是对材料、仪器设备以及能耗的要求更高。
在回流冷.......
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披露
作者无任何利益冲突需要披露。
致谢
本研究由捷克共和国教育、青年和体育部为研究机构的长期概念化发展提供的机构支持（公司注册号 CZ60461373）、布拉格—竞争力运营计划（CZ.2.16/3.1.00/24501）以及"国家可持续发展计划"（NPU I LO1613）MSMT-43760/2015）资助。
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材料
| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
|---|---|---|---|
| 硫酸 | Penta s.r.o., 捷克共和国 | 20450-11000 | p.a. 96 % CAS: 7664-93-9 http://www.pentachemicals.eu/ |
| 乙酸 | Penta s.r.o., 捷克共和国 | 20000-11000 | p.a. 99 % CAS: 64-19-7 http://www.pentachemicals.eu/ |
| 无水硫酸钠 | Penta s.r.o., 捷克共和国 | 25770-31000 | p.a. 99,9 % CAS: 7757-82-6 http://www.pentachemicals.eu/ |
| 氯酸钠 | Penta s.r.o., 捷克共和国 | p.a. 99,9 % CAS: 7681-52-9 http://www.pentachemicals.eu/ | |
| 去矿物质水 | - | ||
| 乙醇 | Penta s.r.o., 捷克共和国 | 71250-11000 | p.a. 99 % CAS: 64-17-5 http://www.pentachemicals.eu/ |
| 汽油馏分 | Ceská rafinerská a.s., 克拉卢皮-纳德-弗尔塔瓦, 捷克共和国 | 符合 EN 228 标准（饱和烃 57.4 vol. %，烯烃 13.9 vol. %，芳烃 28.7 vol. %，硫含量 1 mg/kg） | |
| 丙酮 | Penta s.r.o., 捷克共和国 | 纯度 99 % | |
| 甲苯 | Penta s.r.o., 捷克共和国 | 纯度 99 % | |
| 名称 | 公司 | 目录编号 | 备注 |
| 恒电位仪/恒电流仪/零电阻安培计 | |||
| Reference 600 | Gamry Instruments, 美国 | https://www.gamry.com/ | |
| 1250 频率响应分析仪 | Solarthrone | ||
| SI 1287 电化学干扰仪 | Solarthrone | ||
| 名称 | 公司 | 目录编号 | 备注 |
| 软件 | |||
| Framework 5.68 | Gamry Instruments, 美国 | https://www.gamry.com/ | |
| Echem Analyst 5.68 | Gamry Instruments, 美国 | 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 | ||
| 名称 | 公司 | 目录编号 | 备注 |
| 研磨机 | |||
| Kompak 1031 | MTH (Materials Testing Hrazdil) |
参考文献
- Revie, R. W., Uhlig, H. H. Corrosion and corrosion control: An Introduction to corrosion science and engineering, 4th edition. , 4th edition, Wiley. Hoboken, USA. (2008).
- Edwards, R., Mahieu, V., Griesemann, J. -C., Larivé, J. -F., Rickeard, D. J. Well-to-wheels analysis of future automotive fuels and powertrains ....
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重印与许可
