Investigation of Materials for Use in Exhaust Gas Condensate Environment with Focus on EGR systems

Abstract: EGR (Exhaust Gas Recirculation) ar en teknik som anvands for dieselmotorer, for att mota de hart satta utslappskraven for kvaveoxider. EGR fungerar genom att en del av avgaserna aterfors till cylindrarna. Avgaserna gor sa att den maximala forbranningstemperaturen sanks, vilket kraftigt reducerar bildandet av kvaveoxider. Dieselavgaser inneh aller framst CO2, NOx, SO2 och H2O och innan avgasernaaterfors till cylindrarna kyls de ner. Detta leder till att det bildas ett korrosivt kondensat, eftersom de amnen som nns i avgaserna bland annat kan bilda svavel- och salpetersyra. Pa grund av detta korrosiva kondensat maste material i EGR systemet vara korrosionsbest andigt och materialkraven forvantas oka i takt med utslappskraven. I framtiden kan det innebara att mer korrosionsbestandigt material maste anvandas. Detta examensarbete undersoker gropfratningsmotstandet foratta olika rostfria stal och for tva aluminiumlegeringar i syntetiskt avgaskondensat. Dessutom inkluderades tva ytbehandlingar; anodisering av en aluminiumlegering samt nitrering av ett martensitiskt rostfritt stal. Malet ar att kartlagga vilka material som ar lampliga att anvanda i avgaskondensatmilj o. Fem olika syntetiska avgaskondensat med olika halter av svavelsyra, salpetersyra och klorider, valdes ut for elektrokemisk matning. Tva olika pH-nivaer, 2.5, 1.5, inkluderades samt tre olika halter, 32 ppm, 200 ppm, 3300 ppm, av klorider. Testtemperaturen valdes till 60 oC, eftersom det ar den temperaturen som fortfarande kan forvantas producera betydlig mangd avgaskondensat i EGR systemet. Anodisk polarisation ansags som den mest lampade elektrokemiska metoden for att na examensarbetets mal. Erhallna resultat visar att de tva aluminiumlegeringarna och det martensitiska rostfria stalet ar utsatta for generell korrosion och gropfratning vid pH 2.5. Medan de austenitiska, ferritiska och duplexa rostfria stalen uppvisar bra korrosionsbestandighet mot bada dessa korrosionstyper. Att sanka pH fran 2.5 till 1.5 kunde inte ses oka risken for gropfratning for de austenitiska, ferritiska och duplex rostfria stalen. En kloridhalt av 0.33 vikt% okade markant risken for gropfratning, speciellt for de austenitiska rostfria stalen. Vid pH 1.5 och hoga halter av klorider klarar sig duplexstalen bast. Anodisering av aluminium ses initialt ge ett forbattrat korrosionsskydd vid pH 2.5, men det observerades att det anodiserande oxidskiktet utsattes for kontinuerlig upplosning. Efter 12 timmar var oxidskiktet sa kraftigt upplost att dess skyddande eekt var forsumbar. Aluminium kan darfor inte rekommenderas till anvandning i EGR kondensat miljo. Nitrering av det martensitiska stalet kunde inte ses paverka materialens korrosionsegenskaper. Men anodisk polarisation ar inte en lamplig metod att anvanda for att studera generell korrosion, darfor rekommenderas fortsatta undersokningar vid antingen en hogre pH-niva eller med en annan lamplig metod. Gropfratningsmotstandet for de testade rostfria stalen i kondensat med hoga kloridhalter vid 60 oC foljer sekvensen 1.4301<1.4521<1.4404<duplex 2304<duplex LDX2404<duplex 2205. Det ar tydligt att duplex stalen har battre motstand mot gropfratning vid laga pH-nivaer och hoga kloridhalter. Med tanke pa driftforhallandena i EGR-systemet och pa legeringskostnader ar det lampligt att overvaga duplexa stal for anvandning i EGR-systemet.