Identifying risks of AdBlue spray on stainless steel surfaces

Abstract: Utsläppskontroll, reglerad av allt strängare lagstiftning, ställer höga krav på utvecklingen av noggranna efterbehandlingssystem för avgaser. När det gäller utsläpp från dieselmotorer utgör NOx-minskning en av de största utmaningarna. För tunga fordon tacklas denna utmaning ofta genom ett SCR-system. SCR-systemet kan omvandla upp till 95% av NOx-utsläppen till kväve och syre, genom utnyttjande av ett selektivt reduktionsmedel över en katalysatoryta. Ammoniak är ett sådant reduktionsmedel men är inte i sig ett lämpligt val för mobila tillämpningar på grund av de miljö-, hälso- och säkerhetsproblem som är förknippade med denna förening. Istället används en ofarlig vattenlösning med urea, kallad AdBlue, som vid injektion i varm avgas sönderdelas till tillräckliga mängder ammoniak som behövs vid SCR-katalysatorn för att minska den NOx som produceras relativt motorns belastningspunkt.  AdBlue-injektion i avgasströmmen kan emellertid komplicera ett redan komplext system ur ett materialvalsperspektiv. Även om urea inte anses vara ett särskilt korrosivt ämne råder en viss osäkerhet kring biprodukterna som kan bildas vid ofullständig nedbrytning av urea. I avgassystem nämns ofta dessa ureaderivat i samband med ett fenomen då smält urea skapar en flytande film på avgassystemets ytor som då genererar fasta biproduktavslagringar vid filmens yttre kanter.  Denna studie syftar till att identifiera några av riskerna kopplade till AdBlue-injektion på ytor av rostfritt stål. Därav undersöks nedbrytningsbeteendet hos de austenitiska rostfria stålen 1.4828 och 1.4835 efter vätning med AdBlue-spray under statiska förhållanden i avgaser, 350 ℃ och 700 kg/h. Testbänksproceduren ger ett kostnadseffektivt sätt att sålla ut potentiella rostfria stål i en realistisk avgasmiljö innan komponenttestning. Testet av 1.4828 inkluderar även ett dragprov, för att undersöka betydelsen av plastiska deformationer. Därtill undersöks en martensitisk stålkomponent, som tidigare använts i en avgasmiljö under AdBlue-injektion, för att ytterligare bilda en uppfattning om de risker som ett material under dessa förhållanden måste uthärda.  Rostfria stål undersöktes efter exponering med konfokalmikroskopi och SEM/EDS. Avlagringar som hittades på 1.4835 studerades med FTIR.  Resultaten visar riskerna med ett dåligt materialval och eventuell frånvaro av oxidfilm som kan relateras till termisk stress, ureanedbrytningsreaktioner med oxidförbrukande egenskaper eller mekaniskt avlägsnande, t.ex. erosion