Out of the many components of four-stroke diesel engines the exhaust valves are under significant constant thermal and mechanical loads. They operate in a highly corrosive environment of hot exhaust gases. The durability of these elements is determined by the creep resistance of steel i.e. simultaneous resistance to mechanical deformations under high temperatures and the resistance of the surface to corrosive hot exhaust gases. Long term cyclic heating and burning of the exhaust valves in the exhaust gases whose main components are oxygen, carbon dioxide and superheated steam results in a simultaneous corrosion of the steel surface and core diffusion of carbon and alloy elements in the thin layer of the steel surface. In extreme operating conditions this may lead to a deformation of the exhaust valves, a reduction of the air tightness of the combustion chamber or damage or destruction of the engine. The paper discuses the results of investigations of the influence of Cr, Ni, Mn and Si on the oxidation rate of high alloy austenitic valve steel in the diesel oil exhaust gases containing 5% of biocomponents. The corrosion tests were conducted in the temperate of 973 K and 1173 K under the conditions simulating the operation of the exhaust valves in diesel engines under heavy thermal loads. Based on the conducted research significant influence of the said alloy elements on the oxidation rate of the valve steel in the exhaust gases has been observed. The tests were conducted on the engine durability test stand in Automotive Research and Development Institute BOSMAL in Bielsko-Biała.
PL
Spośród licznych elementów konstrukcyjnych czterosuwowych silników spalinowych o zapłonie samoczynnym zawory wylotowe należą do silnie obciążonych cieplnie i mechanicznie. Poza tym pracują w niezwykle agresywnym korozyjnie środowisku gorących gazów spalinowych. O trwałości tych elementów decyduje żarowytrzymałość stali, tj. jednoczesna odporność zaworów na odkształcenia mechaniczne w wysokich temperaturach oraz odporność powierzchni na wysokotemperaturowe korozyjne oddziaływanie gorących gazów spalinowych. Długookresowe cykliczne nagrzewanie i wygrzewanie zaworów wylotowych w atmosferze spalin oleju napędowego, gdzie głównymi składnikami utleniającymi są tlen, dwutlenek węgla i przegrzana para wodna, powoduje jednoczesną korozję powierzchni stalowej oraz odrdzeniową dyfuzję węgla i pierwiastków stopowych w cienkiej warstwie przypowierzchniowej stali. W skrajnych warunkach eksploatacyjnych może to prowadzić do odkształcenia zaworów wylotowych, zmniejszenia szczelności komory spalania i uszkodzenia lub zniszczenia silnika spalinowego. W artykule omówiono wyniki badań wpływu Cr, Ni, Mn i Si na szybkość utleniania wysokostopowych austenitycznych stali zaworowych w gazach spalinowych oleju napędowego z dodatkiem 5% biokomponentów. Badania korozyjne prowadzono w temperaturze 973 i 1173 K w warunkach symulujących pracę zaworów wylotowych w wysokoobciążonych cieplnie silnikach o zapłonie samoczynnym. Na podstawie przeprowadzonych badań stwierdzono duży wpływ wymienionych pierwiastków stopowych na szybkość utleniania stali zaworowych w gazach spalinowych silnika. Badania wykonano na stanowisku badań trwałościowych silników w Instytucie Badań i Rozwoju Motoryzacji BOSMAL w Bielsku-Białej.
Diffusion processes during the selective oxidation of an alloy containing a noble metal and a oxidizable metal were theoretically analyzed by C. Wagner. He had shown the analytical method to calculate the oxidation rate (growth of the scale) as a function of initial concentration of the reacting metal. Wagner simplified the problem of alloy oxidation assuming the constant concentration at the alloy|oxide interface. In this work we extend the Wagner model by introducing i) the time dependence of the reacting metal concentration at the alloy|oxide interface and the instantaneous rate constant, ii) the composition dependent diffusivities of the alloy components and iii) the finite thickness of the oxidized alloy. We present the comparison of Wagner's results and our extended analysis in case in case of selective oxidation in Ni-Pt alloy.
PL
Procesy dyfuzyjne podczas selektywnego utleniania stopu zawierającego metal szlachetny i metal utleniający się były teoretycznie badane przez C. Wagnera. Przedstawił on analityczną metodę obliczania szybkości utleniania (wzrostu zgorzeliny) jako funkcję początkowego stężenia reaktywnego metalu. Metoda Wagnera zakłada stałą koncentrację metalu w granicy stop/tlenek. W niniejszej pracy zaproponowano rozwinięcie modelu Wagnera poprzez wprowadzenie i) zależnego od czasu stężenia reagującego metalu na granicy stop|tlenek i chwilowej stałej szybkości reakcji, ii) współczynników dyfuzji jako funkcji składu chemicznego składników oraz iii) skończonej grubości reagującego stopu. Zaprezentowano porównanie wyników uzyskanych z metody Wagnera i modelu opisanego w niniejszej pracy dla przypadku selektywnego utleniania stopu Ni-Pt.
Celem eksperymentu było ustalenie współzależności między stałą szybkości utleniania kp, a współczynnikiem dyfuzji węgla Dc w warunkach wysokotemperaturowego wyżarzania żaroodpornych stali zaworowych H10S2M, 4H14N14W2M i 50H21G9N4 w atmosferze powietrza. Przeprowadzona analiza wykazała, że współzależność odpowiednich współczynników dyfuzji węgla Dc i stałych szybkości utleniania kp zwiększa się liniowo wraz z podwyższaniem temperatury wyżarzania z 940 do 1100 stopni Celsjusza.
EN
The aim of the tests was determining correlation between the oxidation velocity coefficient kp and carbon diffusion coefficient Dc in steel. Experiment were performed in high - temperature annealing condition of valve steels H10S2M, 4H14N14W2M and 50H21G9N4 grades in air atmosphere. Results analysis of performed tests shows that oxidation velocity coefficient kp as a function of carbon diffusion coefficient Dc of mentioned steels have linear growth due to temperature increasing from 940 up to 1100 degrees centigrade.
4
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Dokonano analizy wpływu utleniania na zmianę struktury chemicznej podstawowych składników oleju roślinnego. Stwierdzono, że w wyniku termooksydacji surowego oleju roślinnego powstaje szereg produktów tlenoorganicznych, zawierających różnorodne grupy funkcyjne. Szybkość utleniania zależy od udziału w oleju kwasów polinienasyconych - im większa ich zawartość, tym mniejsza jest odporność oleju na utlenianie. Dlatego też olej słonecznikowy jest mniej odporny na oksydację niż olej rzepakowy.
EN
The authors of this paper investigated the influence of oxidation on the chemical structure of vegetable oil. It has been stated that the oxidation of crude vegetable oil results in formation of oxyorganic compounds with different functional groups. The oxidation rate depends on concentration of polyusaturated acids in oil. The termooxidative stability decreases with increase of acids content. Therefore, the sunflawer oil is less oxidatively stable than repeseed oil.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.