Het testen van processen gekoppeld aan materiële corrosie kan vaak moeilijk zijn vooral in niet-waterige omgevingen. Hier presenteren we verschillende methoden voor het testen van de kortetermijn- en langetermijnmaatregelen van corrosie gedrag van niet-waterige omgevingen zoals biobrandstoffen, met name de scripts die bio-ethanol.
Een abonnement op JoVE is vereist om deze inhoud te bekijken. Log in of start vandaag met uw gratis proefperiode.
Methodenartikel
Metalen tegen corrosie en de efficiëntie van corrosie remmers in minder geleidende Media
In dit artikel
Samenvatting
Samenvatting
Materiële corrosie kunnen een beperkende factor voor verschillende materialen in vele toepassingen. Het is dus nodig om beter te begrijpen van corrosie processen, te voorkomen dat ze en minimaliseren van de schade verbonden met hen. Een van de belangrijkste kenmerken van corrosie processen is de corrosiesnelheid. De meting van corrosie tarieven is vaak zeer moeilijk of zelfs onmogelijk is met name in minder geleidende, niet-waterige omgevingen zoals biobrandstoffen. Hier presenteren wij vijf verschillende methoden voor de bepaling van corrosie tarieven en de efficiëntie van anti-corrosie bescherming in biobrandstoffen: (i) een statische test, (ii) een dynamische beproeving, (iii) een statische test met een reflux koeler en Electrochemische metingen (iv) in een twee-elektrode plaatsing en (v) in een arrangement van drie-elektrode. De statische test is voordelig vanwege de lage eisen op materiaal- en instrumentale. De dynamische proef zorgt voor het testen van de tarieven van de corrosie van metalen voorwerpen tegen strengere voorwaarden. De statische test met een reflux koeler staat voor het testen in omgevingen met hogere viscositeit (bijvoorbeeld, motor oliën) bij hogere temperaturen in het bijzijn van oxidatie of een inerte atmosfeer. De Electrochemische metingen bieden een meer evenwichtig beeld op corrosie processen. De gepresenteerde cel geometrieën en regelingen (de twee-elektrode en drie-elektrode-systemen) maken het mogelijk metingen uit te voeren in biobrandstof omgevingen zonder basis elektrolyten die kunnen een negatieve invloed hebben op de resultaten en ze laden met meetfouten. De gepresenteerde methoden maken het mogelijk om te bestuderen van de agressiviteit van de corrosie van een omgeving, de corrosiebestendigheid van metalen voorwerpen en de efficiëntie van corrosie-remmers met representatieve en reproduceerbare resultaten. De resultaten verkregen met behulp van deze methoden kunnen helpen om te begrijpen van corrosie processen meer in detail om te minimaliseren van de schade door corrosie.
Inleiding
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 Unie2,3.
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 rol6,7.
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 mm22 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.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Protocol
1. de corrosieproef van de statische onderdompeling in metaal-vloeistof systemen
- Voeg 100 – 150 mL van de geteste vloeibare corrosie omgeving voor het testen van de weerstand van metalen of de efficiëntie van corrosie remmers (d.w.z., agressieve EGB besmet met water en het spoor hoeveelheid chloriden, sulfaten en azijnzuur) in een 250 mL fles voorzien van een haak voor het ophangen van een geanalyseerde monster (Figuur 1).
- Pas aan het oppervlak van de metalen monsters door slijpen met behulp van schuurpapier (1200 mesh) en polijsten onder stromend water zodat het oppervlak gelijkmatig wordt aangepast. Vervolgens monster ontvetten grondig met ongeveer 25 mL aceton en ongeveer 25 mL ethanol, droog het vrij of met behulp van pulp weefsel, en wegen van het monster op een analytische balans met een nauwkeurigheid van vier decimalen.
Opmerking: De behandeling van het monster moet altijd op dezelfde wijze worden uitgevoerd, anders metingen door een fout kunnen worden geladen. Het is van cruciaal belang om altijd gebruik maken van schuurpapier met de dezelfde korrelgrootte en de gebruikte sandpapers moeten wegwerp, dat wil zeggen, een stukje schuurpapier voor elk monster en de meting. Het oppervlak gelijkmatig moet worden aangepast, het kan niet bevatten geen oppervlak gebreken zoals krassen, putjes, enz. - Na de oppervlaktebehandeling, hang u het metalen monster in de vloeistof in de fles zodat het ligt niet op de bodem van de fles, Zie Figuur 1. Sluit de fles strak genoeg om te voorkomen dat vloeibare verdamping en lucht worden ingevoerd.
- Kies het volume van de geteste vloeistof zodat de oppervlakte verhouding van vloeistof/metaal ongeveer 10 cm31 cm2 minimaal is.
- Met regelmatige tussenpozen het metalen monster uit de fles te verwijderen, spoel het met ongeveer 25 mL aceton en gebruiken van pulp weefsel droog het te verwijderen van de bovenlaag van overtollige corrosie producten. Weeg vervolgens het monster op een analytische balans met een nauwkeurigheid van vier decimalen. Na weging, het monster te keren terug in de fles.
Opmerking: De intervallen voor het verwijderen en met een gewicht van de monsters moeten worden gekozen individueel voor ieder getest monster gebaseerd op een visuele beoordeling van de wijzigingen in het monster oppervlak tijdens de test. Kortere intervallen (bijvoorbeeld8 h of minder) moeten worden toegepast als intensieve oppervlak veranderingen worden waargenomen en de intervallen langer (bijvoorbeeld24 uur, 48 uur) kunnen worden als het minder intensieve of geen oppervlakte wijzigingen zichtbaar zijn. Als vergelijking tussen de monsters vereist is, moet de duur van de test hetzelfde zijn. - Berekenen van het gewicht van de metalen monster, het gewichtsverlies vanaf het begin van het experiment dat betrekking heeft op het oppervlak van het monster voor de bepaalde blootstellingstijd. Nadat steady state in de metaal-liquid-systeem heeft plaatsgevonden (geen toename van het gewichtsverlies na verloop van tijd heeft waargenomen), het experiment te beëindigen.
- Berekenen van de corrosiesnelheid volgens de procedure in stap 4 (voor het beitsen) ingediend of in stap 5 (na het beitsen van de producten van oppervlakte corrosie).
Opmerking: Corrosie rates verkregen na het beitsen van de oppervlakte corrosie producten worden gebruikt voor de beoordeling van de efficiëntie van corrosie-remmers, voor meer details, Zie Vertegenwoordiger resultaten.
2. de dynamische corrosieproef met vloeibare oplage
- Voeg 500 mL van het milieu van de geteste vloeibare corrosie in de maatkolf van vier Rondbodemkolf van het opslag-onderdeel van het apparaat. Smeren van de ingeslepen gewrichten van de kolf met een Siliconenvet en op te lossen (i) een reflux koeler, (ii) een thermometer, (iii) een zuig capillair verbonden aan een pomp en (iv) de overloop verbonden met het gehard deel op de hals van de kolf volgens Figuur 2 .
- Inschakelen van de cryostaat verbonden met de koeler en de temperatuur instellen tot-40 ° C. Vul het gesloten circuit van koeling met ethanol.
- Gebruik het capillair voor brandstof pompen te verbinden met de pomp de preheating spiraal van het gehard deel, dat een voorverwarmde brandstof via de onderkant van de meetcel brengt. Zet de pomp en selecteer het gewenste brandstof debiet (500 mL × h-1). Zet de thermostaat van het gehard deel en de temperatuur ingesteld op de gewenste waarde (40 ° C).
- Zodra het gehard gedeelte is gevuld met brandstof en de brandstof begint te stromen de overloop deel terug in de opslag kolf, open de meetcel die uit twee delen bestaat aangesloten via een gezamenlijke geslepen glas en hang de grond, gepolijst, ontvet en gewogen monster) metalen plaat met de juiste verhoudingen) op de hanger.
Opmerking: De behandeling van het monster wordt uitgevoerd volgens de procedure in stap 1.2gepresenteerd. - De frit verbinden met de buis voor de aanvoer van lucht met een drukvat via een drukregelaar en een debietmeter en stel de gewenste gasstroom op de debietmeter (20-30 mL × min-1).
- Met regelmatige tussenpozen het metalen monster uit het gehard deel verwijderen en volg de instructies in stap 1.5gepresenteerd.
- Volg de instructies in de stappen 1.6 en 1.7gepresenteerd.
3. de corrosieproef van de statische onderdompeling met een Reflux koeler in de aanwezigheid van gasvormige Medium
- Voeg 200-300 mL van het onderzochte monster (bijvoorbeeldgeteste motorolie met een agressieve E100 brandstof) in de maatkolf van gehard.
- Hangen van een geslepen, gepolijste, ontvette en gewogen monster op de haak van de koeler. Smeren van de ingeslepen gewricht van de koeler met een Siliconenvet en monteren van de koeler in de kolf.
Opmerking: De behandeling van het monster wordt uitgevoerd volgens de procedure in stap 1.2gepresenteerd. - De frit verbinden met de buis voor de aanvoer van lucht met een drukvat via een drukregelaar en een debietmeter en stel de gewenste gasstroom (80 mL × min-1) op de debietmeter.
- Stel de temperatuur tot 80 ° C op de thermostaat voor kolf ontlaten en tot-40 ° C op de cryostaat aangesloten op de koeler.
- Na een passende periode (bijvoorbeeld14 dagen), het metalen monster uit het apparaat verwijderen en volg de instructies in stap 1.5gepresenteerd.
- Volg de instructies in de stappen 1.6 en 1.7gepresenteerd.
4. berekening van de corrosiesnelheid van gewicht verliezen
- Bereken de waarde van de corrosiesnelheid volgens vergelijkingen 1 en 2uit de corrosie verliezen verkregen volgens de methoden gepresenteerd in stappen 1-3.
(1)
(2)
waar nPm is de corrosiesnelheid in g·m−2h−1, ρ is de dichtheid van de metaalachtig materiaal in g·cm−3, Δm is het gemiddelde gewichtsverlies in g, S is het oppervlak van de metalen materiaal in m2en T is de tijd (in uren) vanaf het begin van de test voor de verwijdering van de metalen plaat voor het meten.
5. beitsen van de corrosie produkten op het metaaloppervlak
- Augurk de gecorrodeerde monsters van zacht staal in een 10 pm %-oplossing van chelaton III bij 50 ° C gedurende 5 minuten. Verwijder vervolgens het monster uit de oplossing, schoon met een borstel onder stromend water, spoelen met aceton, droge en wegen. Na dat, het monster terug te zetten in de chelaton oplossing en herhaal de procedure totdat een constant gewicht wordt verkregen.
- Augurk de gecorrodeerde monsters uit messing, brons of koper in een 10 vol. %-oplossing van zwavelzuur onder stikstof doorgeven (Schakel opgeloste lucht zuurstof) voor 1 min. Verwijder vervolgens het monster uit de oplossing, schoon met een borstel onder stromend water, spoelen met aceton, droge en wegen. Na dat, het monster terug te zetten in de zure oplossing en herhaal de procedure totdat een constant gewicht wordt verkregen.
6. de elektrochemische metingen in de twee-Electrode-regeling
- Verwijderen van het elektrode-systeem van de meetcel, losschroeven van het aanpassen van het oppervlak van de elektroden volgens de procedure in stap 1.2 gepresenteerd (zonder gewicht) en vult u vervolgens het elektrode-systeem opnieuw.
- Vul de meetcel met 80 mL van het geteste vloeibare corrosie milieu en sluit het via het systeem van de elektrode. Zet de hele cel in een geaard kooi van Faraday. Sluit de galvanostat en de potentiostaat aan het elektrode-systeem zodat een elektrode van het systeem als een referentie-elektrode fungeert en de tweede elektrode als een werkende en een ondersteunende elektrode op hetzelfde moment fungeert.
- In de instrument software, stelt u de volgorde waarin de potentiële metingen van open stroomkring (OCP, stabilisatie van corrosie mogelijke in een open kring) en de elektrochemische impedantie spectroscopie (EIS) meting. De stabilisatie voor minstens 30 min om te minimaliseren van de mogelijke verandering uitvoeren.
- Verbinden zich ertoe de metingen van de EIS bij voldoende hoge amplitude volgens de geleidbaarheid van corrosie milieu (brandstof).
Opmerking: Hoe lager de geleiding van de brandstof is, de hogere amplitude waarden nodig zijn. Voor brandstoffen die meer dan 80 vol. % ethanol bevatten, kiest u de amplitude-waarden in het bereik van 5-10 mV. Kies voor brandstoffen met ethanol in de range van 10 – 80 vol. %, de amplitude-waarden in het bereik van 10-50 mV. Voor brandstoffen die minder dan 10 vol. % ethanol bevatten, kiest u de amplitude-waarden in het bereik van 50-80 mV. - Zich ertoe verbinden de impedantie metingen op een voldoende aantal frequenties (1 – 5 mHz) te evalueren van de lage- en hoge-frequentie ook delen van de spectra.
- De celconstante Ks voor elke elektrode bepalen door meting in n-heptaan, die een permittiviteit van ongeveer 1.92 volgens de volgende vergelijking heeft:
(3)
waar is C de capaciteit die is verkregen uit het hoge-frequentie-deel van het spectrum van de impedantie gemeten in een vlakke elektrode-arrangement in het systeem van n-heptaan-metal, εr de relatieve permittiviteit van n-heptaan en ε0 is de relatieve permittiviteit van het vacuüm. - Gebruik de verkregen celconstante voor de berekening van de brandstof permittiviteit ε en voor de herberekening van de soortelijke weerstand R volgens de volgende vergelijkingen:
(4)
(5)
7. de elektrochemische metingen in de drie-Electrode-regeling
- Aanpassen van het meetinstrument deel van de elektrode van de werken van de geteste metaalachtig materiaal volgens de procedure in stap 1.2 gepresenteerd (zonder gewicht) en schroef het op de elektrode-extensie.
- Vul de meetcel met 100 mL van het geteste vloeibare corrosie milieu en sluit deze met een dop waarmee de elektrode van de werken van het geteste materiaal en de ondersteunende elektrode van de platina-draad worden geleid. Draai de draad, dat wil zeggen, ondersteunende elektrode, gelijkmatig rond de elektrode werken. Door de toetreding van de kant van de cel, invoegen de referentie-elektrode met een brug zodat er zo dicht mogelijk bij de elektrode van de werken mogelijk.
Opmerking: Elektroden kunnen niet elkaar raken. - De cel invoegen in een geaard Faraday-cel en de elektroden via een kabelsysteem aansluit op de galvanostat en potentiostaat uitgerust met de juiste software.
- In de software van de gebruikte meetinstrumenten, stel de meten reeks met het meten van (i) de OCP voor een voldoende lange periode (minstens 60 min), (ii) de EIS in het bereik van ongeveer 1 MHz – 1 mHz bij een amplitude-waarde van 5 – 20 mV en (iii) de polarizati over kenmerken (Tafel scan) in de range van 200-500 mV op de corrosie-mogelijkheden.
- Bereken de stroomdichtheid jcorr volgens het Stern-Geary vergelijking:
(6)
(7)
waar jcorr is de stroomdichtheid corrosie, been en bk zijn Tafel constanten en Rp is de weerstand van de polarisatie geschatte vanuit de metingen van de EIS. Bovendien, berekenen de momentane corrosiesnelheid van de materiële gewicht verliezen. Bepalen de materiële gewicht verliezen van de stroomdichtheid van Faraday´s recht als volgt:
(8)
(9)
waar m = de massa van de stof in g; Ik is de huidige; t = de; A is de constante van de evenredigheid uitgeroepen tot de elektrochemische equivalent van de stof, gemeten in kg· C−1; F is de constante van Faraday (9.6485 × 104 C·mol−1); en z is het aantal elektronen die nodig zijn voor het uitsluiten van één molecuul. 22
8. berekening van de efficiëntie van corrosie remmers
- De verkregen waarden van polarisatie weerstand of corrosie tarief gebruiken voor het berekenen van de efficiëntie van de corrosie-inhibitoren volgens de volgende vergelijkingen:
(10)
of
(11)
waar Ef is de efficiëntie van corrosie remmers in %; Rik is de weerstand van de polarisatie van materiaal; nik is de corrosiesnelheid van materiaal in een metaal-brandstof systeem met de corrosieremmer; R0 is de polarisatie weerstand; n0 is de corrosiesnelheid in de metaal-brandstof systeem zonder de corrosie-inhibitor.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Resultaten
De hierboven genoemde methoden werden gebruikt voor het meten van de gegevens van de corrosie van zacht staal (bestaande uit 0.16 pm % van C, 0.032 pm % van P, 0.028 pm % S en evenwicht F)22 in de omgeving van mengsels van ethanol-benzine (EGBs) met 10 en 85 vol. % ethanol (E10 en E85), respectievelijk. Voor de bereiding van deze EGBs, benzine voldoet aan de eisen van de EN 228 met 57,4 vol. % verzadigde koolwaterstoffen 13.9 vol. % van olefinen, 28.7 vol. % van a...
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Discussie
Het basisprincipe van de dynamische proef en zowel statische tests is de evaluatie van gewicht verliezen van metalen monsters in metaal-corrosie milieu (brandstof) systemen afhankelijk van de tijd tot steady state is bereikt (dat wil zeggen, geen verdere gewichtsverlies optreedt). De corrosiesnelheid van het metaal in de omgeving van corrosie wordt berekend uit het verlies van het gewicht en tijd. Het voordeel van de langdurige statische corrosie test (stap 1) is de betrouwbaar...
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Openbaarmakingen
De auteurs hebben niets te onthullen.
Dankbetuigingen
Dit onderzoek werd gefinancierd uit de institutionele steun voor de lange termijn conceptuele ontwikkeling van het onderzoek organisatie (ondernemingsnummer CZ60461373) geboden door het ministerie van onderwijs, jeugd en sport, de Tsjechische Republiek, de operationele Praag - concurrentievermogen (CZ.2.16/3.1.00/24501) en de "Nationale programma van duurzaamheid"-programma (Binengrenzen ik LO1613) MSMT-43760/2015).
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Materialen
| Naam | Bedrijf | Catalogusnummer | Opmerkingen |
|---|---|---|---|
| zwavelzuur | Penta s.r.o., Tsjechische Republiek | 20450-11000 | p.a. 96 % CAS: 7664-93-9 http://www.pentachemicals.eu/ |
| azijnzuur | Penta s.r.o., Tsjechische Republiek | 20000-11000 | p.a. 99 % CAS: 64-19-7 http://www.pentachemicals.eu/ |
| watervrij natriumsulfaat | Penta s.r.o., Tsjechische Republiek | 25770-31000 | p.a. 99,9 % CAS: 7757-82-6 http://www.pentachemicals.eu/ |
| natriumchloraat | Penta s.r.o., Tsjechische Republiek | p.a. 99,9 % CAS: 7681-52-9 http://www.pentachemicals.eu/ | |
| gedemineraliseerd water | - | ||
| ethanol | Penta s.r.o., Tsjechische Republiek | 71250-11000 | p.a. 99 % CAS: 64-17-5 http://www.pentachemicals.eu/ |
| benzinefracties | Ceská rafinerská a.s., Kralupy nad Vltavou, Tsjechische Republiek | in overeenstemming met EN 228 (57,4 vol. % van verzadigde koolwaterstoffen, 13,9 vol. % van olefinen, 28,7 vol. % van aromatische koolwaterstoffen en 1 mg/kg zwavel) | |
| Aceton | Penta s.r.o., Tsjechische Republiek | zuiver 99 % | |
| Tolueen | Penta s.r.o., Tsjechische Republiek | zuiver 99 % | |
| Naam | Bedrijf | Catalogusnummer | Opmerkingen |
| Potenciostaat/Galvanostaat/ZRA | |||
| Referentie 600 | Gamry Instruments, USA | https://www.gamry.com/ | |
| 1250 Frequentieresponsanalysator | Solarthrone | ||
| SI 1287 Elektrochemische interferentie | Solarthrone | ||
| Naam | Bedrijf | Catalogusnummer | Opmerkingen |
| 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 | ||
| Naam | Bedrijf | Catalogusnummer | Opmerkingen |
| Slijper | |||
| Kompak 1031 | MTH (Materials Testing Hrazdil) |
Referenties
- 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 in the European context. Report No. 0148-7191. SAE Technical Paper. , (2004).
- European Union. 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. , Meridian Corporation. Alexandria, VA. (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. , CRC Press, Taylor Francis Group. Boca Raton, USA. (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. , WO2009/015318A1 (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. , WO2004/044094A1 (2003).
- Ochrana proti korozi. Inhibitory koroze kovů a slitin v neutrálních vodních prostředích. Laboratorní metody stanovení ochranné účinnosti (in Czech). , Standard ČSN 03 8452 (038452) (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).
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Herprints en machtigingen
