Polttoainekontaminaation vaikutukset valikoiduille metalliseoksille

Polttoaineen kontaminoituminen voi aiheuttaa moottorin osien kulumista ja tämän myötä estää moottorin oikeanlaisen ja turvallisen käytön. Biodiesel ja sen seokset voivat liuottaa moottorin osista metalleja, jotka aiheuttavat polttoaineen kontaminoitumisen. Etenkin kupari on herkkä biodieselin ja sen seosten aiheuttamalle korroosiolle. Toisaalta polttoaine voi olla kontaminoitunutta jo ennen tankkiin päätymistä. Vuonna 2022 uutisoitiin Singaporessa tapahtuneesta meriliikennepolttoaineen kontaminoitumisesta. Polttoaineen kontaminoitumisen olivat aiheuttaneet orgaaniset klooriyhdisteet, jotka moottorin polttoainepumpussa voivat muodostaa suolahappoa. Suolahappo voi aiheuttaa moottorin osien nopeaa syöpymistä. Tämän työn tavoitteena oli tutkia kontaminoituneen polttoaineen vaikutuksia dieselmoottorissa käytettävien valikoitujen metallien korroosioon. Lisäksi tavoitteena oli tarkastella kontaminoituneen polttoaineen fysikaalis-kemiallisia ominaisuuksia. Työn ensimmäinen osa käsitteli kuparilla kontaminoituneen B20 biodiesel-dieselpolttoaineseoksen vaikutuksia hiiliteräkseen, ruostumattomaan teräkseen, nuorrutusteräkseen sekä polttoaineen ominaisuuksiin. Tutkittavat metallinäytteet upotettiin osittain eri kuparipitoisuuksin kontaminoituneisiin polttoaineisiin. Metallinäytteiden reagointia havainnoitiin visuaalisesti ja polttoaineseoksissa tapahtuvia ominaisuuksien muutoksia seurattiin. Polttoaineeseen lisätyllä kuparilla ei havaittu olevan vahvistavaa vaikutusta teräsnäytteiden korroosioon. Kuparipitoisuuden huomattiin kuitenkin nostavan B20-polttoaineseosten happolukuja. Työn toinen osa käsitteli suolahapolla kontaminoituneen fossiilisen dieselpolttoaineen vaikutuksia valikoituihin teräslaatuihin sekä alumiiniin. Aluksi tutkittiin kontaminoituneiden polttoaineiden ominaisuuksia. Kontaminoituneisiin polttoaineisiin osittain upotettuja metallinäytteitä arvioitiin visuaalisesti ja osalle polttoaineseoksista mitattiin metallipitoisuudet. Kontaminaatiosta huolimatta polttoaineiden mitatut ominaisuudet täyttivät tieliikennepolttoaineelle asetetun standardin vaatimukset. Suolahappopitoisuuden kasvaessa kiehumisen alkupisteet alenivat. Pienillekin suolahappopitoisuuksille altistuneet metallit kärsivät näkyvistä syöpymisistä. Metallinäytteiden nestepinnan yläpuoleiset osiot syöpyivät suolahappoa sisältävillä polttoaineseoksilla. Korkeampi polttoaineen suolahappopitoisuus aiheutti suurempaa metallin korroosiota. Molemmissa kokeissa huomattiin, että hiiliteräksestä liukenee kuparia tutkittuihin polttoaineisiin. Tämä havainto on merkittävä, sillä liuennut kupari aiheuttaa polttoaineen kontaminoitumisen ja voi heikentää polttoaineen laatua. Tutkimustulokset antavat uusia näkökulmia polttoainekontaminaation havaitsemiseen alentuneen kiehumisen alkupisteen sekä polttoaineessa tapahtuvan värimuutoksen perusteella. Materiaalientutkimusmenetelmää voitaisiin kehittää huomioimalla materiaalin käyttöympäristön lämpötila, pidentämällä koeajan kestoa laboratoriossa tai vaihtamalla polttoaine tuoreeseen erään upotuskokeen aikana

Effects of Fuel Hydrochloric Acid Contamination on Selected Metals

Chlorinated organic compounds, as contaminants in marine fuels, have caused severe damage, affecting both main and auxiliary engines. Contaminated fuels can cause serious damage to an engine and its components, corroding fuel pumps and blocking filters, for example. This affects the operation of the engine, and, in the most severe cases, vessel safety. This study considered fossil diesel containing hydrochloric acid as a possible product formed under certain conditions in fuel contaminated with COCs and its effects on carbon steel, stainless steel, tempering steel, and aluminum. Five fuel samples with different concentrations of hydrochloric acid were prepared, plus one sample of diesel and water. Metal bars were partially immersed in the fuel samples and stored at room temperature for approximately one month. A visual assessment found corrosion across the entire surface of all metal bars when exposed to fuel samples containing hydrochloric acid. Even the smallest acid content (25 ppm) caused corrosion, and the effects were already observable after only two days of exposure. Despite their acid contamination, the measured fuel properties fulfilled the standard for automotive fuels at the beginning of the test. The water in the diesel sample did not cause any visible corrosion.© 2024 by the authors. Licensee MDPI, Basel, Switzerland. This article is an open access article distributed under the terms and conditions of the Creative Commons Attribution (CC BY) license (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/).fi=vertaisarvioitu|en=peerReviewed

B20 Fuel Compatibility with Steels in Case of Fuel Contamination

This study evaluated the compatibility with steels for three B20 fuel samples blended from fossil diesel and used cooking oil methyl ester. One sample was untreated and its concentration of copper was analyzed as <1 ppm. Another sample was doped by adding Cu at a concentration of ≤2 ppm and the third sample by adding Cu at a concentration of ≤4 ppm. Steel samples (carbon steel, stainless steel and a special alloy) were then put into the fuel blends and stored at 50 °C for 692 h. After storing, the metal concentrations of the fuel blends were again analyzed, and signs of corrosion were evaluated visually. The aim of this study was to find out if the fuel already contaminated by copper will affect the corrosion of the chosen steel qualities. Additionally, fuel properties were measured for all three blend samples before the immersion of steels. Visual evaluation of the steels indicated that signs of corrosion were seen in all studied samples, but Cu doping did not increase the signs of corrosion notably. The results also showed that the copper content from 1 to 2 and 4 ppm reduced the oxidation stability and increased the acid number of the fuel samples.© 2023 by the authors. Licensee MDPI, Basel, Switzerland. This article is an open access article distributed under the terms and conditions of the Creative Commons Attribution (CC BY) license (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/).fi=vertaisarvioitu|en=peerReviewed