Časopis KOM

Obálka

Obálka

AKI
2014, 58 (4)
 
Výzkumné články

Koroze slitin zirkonia v prostředí vyšších koncentrací lithia / Corrosion of zirconium alloys in the environments with elevated concentration of lithium

Krausová A., Macák J., Sajdl P., Vénos O.
2014, 58 (4), 95–99

Citace (ACS): Krausová, A.; Macák, J.; Sajdl, P.; Vénos, O. Koroze slitin zirkonia v prostředí vyšších koncentrací lithia / Corrosion of zirconium alloys in the environments with elevated concentration of lithium. Koroze a ochrana materiálů 2014, 58 (4), 95–99.

Citace (ISO): Krausová, A.; Macák, J.; Sajdl, P.; Vénos, O. Koroze slitin zirkonia v prostředí vyšších koncentrací lithia / Corrosion of zirconium alloys in the environments with elevated concentration of lithium. Koroze a ochrana materiálů 2014, vol. 58, no. 4, p. 95–99.

Série dlouhodobých in-situ experimentů byla zaměřena na studium negativního vlivu lithných iontů na dva typy slitiny zirkonia s niobem Zr1Nb. Chování slitin bylo sledováno pomocí in-situ aplikovaných elektrochemických metod v experimentální vysokotlaké - vysokoteplotní smyčce (280 °C, 8 MPa), umožňující cirkulaci média. Experimenty byly prováděny jak v prostředí, které simuluje běžné složení chladiva reaktoru typu VVER, tak v prostředí o vyšších koncentracích lithia (70 a 200 mg/l Li+ ve formě LiOH). V obou typech expozičního prostředí bylo cílem sledovat přenosové parametry oxidické vrstvy, změny v korozní rychlosti, difúzních parametrech a polovodivém charakteru oxidu. Z výsledků vyplynulo, že v prostředí vyšších koncentrací lithia dochází v době expozice 200 hodin ke zvyšování korozní rychlosti. Lithné ionty taktéž významně ovlivňují hustotu dopantů tedy polovodivé chování oxidické vrstvy zirkonia.

A series of long-term in-situ experiments studied the negative impact of lithium ions on two types of zirconium-niobium alloys Zr1Nb. Behaviour of the alloys was monitored by in-situ applied electrochemical methods in an experimental high-pressure and high-temperature circuit (280 °C, 8 MPa) enabling media circulation. The experiments were executed in the environment that simulates standard composition of a coolant in both a water reactor and environments with elevated concentrations of lithium (70 and 200 mg/l Li+ in a form of LiOH). In both exposure environments, the goal of the experiments was to monitor transport parameters of the oxidic layer, changes in the corrosion rate, diffusion parameters and the oxide semi-conductive character. The results implied that the corrosion rate increases after 200 hours of exposure to environments with elevated concentration of lithium. Lithium ions substantially affect the density of dopants, i.e. the semi-conductive behaviour of the zirconium oxidic layer.

 

Klíčová slova: slitina Zr-Nb, lithné ionty, oxid, polovodivé vlastnosti, impedanční spektroskopie

Keywords: zirconium-niobium alloy, lithium ion, oxide, semiconductive properties, impedance spectroscopy    

Výzkumné články

Elektrochemické a spektroskopické studium oxidů na žáropevných ocelích exponovaných v superkritické vodě / The electrochemical and spectroscopic study of oxides on creep resistant steels exposed to supercritical water

Macák J., Sajdl P., Krausová A., Bystrianský V., Tůma L., Zychová M., Lapčák L.
2014, 58 (4), 100–106

Citace (ACS): Macák, J.; Sajdl, P.; Krausová, A.; Bystrianský, V.; Tůma, L.; Zychová, M.; Lapčák, L. Elektrochemické a spektroskopické studium oxidů na žáropevných ocelích exponovaných v superkritické vodě / The electrochemical and spectroscopic study of oxides on creep resistant steels exposed to supercritical water. Koroze a ochrana materiálů 2014, 58 (4), 100–106.

Citace (ISO): Macák, J.; Sajdl, P.; Krausová, A.; Bystrianský, V.; Tůma, L.; Zychová, M.; Lapčák, L. Elektrochemické a spektroskopické studium oxidů na žáropevných ocelích exponovaných v superkritické vodě / The electrochemical and spectroscopic study of oxides on creep resistant steels exposed to supercritical water. Koroze a ochrana materiálů 2014, vol. 58, no. 4, p. 100–106.

Použití superkritické vody v energetice je motivováno zvýšením tepelné účinnosti energetického cyklu. Důsledkem vyšší účinnosti je snížení specifi ckých emisí CO2. Superkritické energetické cykly byly proto zařazeny mezi čisté uhelné technologie (CCT – Clean Coal Technology). Vzhledem ke korozní agresivitě superkritické vody je základním požadavkem volba správného konstrukčního materiálu. Všechny typy ocelí, testovaných v této studii, byly použity při konstrukci komponent superkritického energetického bloku. Ke studiu byly vybrány celkem čtyři typy žáropevných ocelí, z toho dva typy austenitických ocelí a dva typy feriticko-martenzitických ocelí. Vzorky těchto ocelí byly exponovány za superkritických podmínek (580 °C, 25 MPa) v experimentální smyčce po dobu 12 až 50 hodin. Zároveň byl zkoumán vliv počáteční fáze expozic – tedy vliv ohřevu z okolní teploty na provozní parametry. Chemické složení a přenosové vlastnosti oxidických vrstev, tvořících se během interakce se superkritickou vodou (SCW), byly studovány ex-situ pomocí elektrochemických metod a povrchových analýz (XPS a Ramanova spektroskopie). Elektrochemické testy zahrnovaly Mott-Schottkyho analýzu založenou na měření impedance v závislosti na elektrodovém potenciálu. Tvar Mott-Schottkyho závislostí sloužil ke kvantitativní charakterizaci polovodivého chování oxidů. Oxidy na všech typech ocelí vykazovaly polovodivé chování jak typu N, tak typu P. Vlastnosti oxidů, zejména hustota poruch a chemické složení, závisí významně na způsobu najetí krátkodobé superkritické expozice.

The use of supercritical water in the power industry is motivated by the increase of heat efficiency of the energetic cycle. Increased effi ciency decreases CO2 emissions. Therefore, supercritical energetic cycles were included among the clean coal technologies (CCT). Considering the corrosion aggressiveness of supercritical water, the fundamental requirement is the selection of the right structure material. All types of steels tested in this study were used for the construction of components of a supercritical power plant. Four types of creep resistant steels were chosen for the study, two of which were austenitic steels and the other two were ferritic-martensitic steels. Specimens of the steels were exposed to an experimental loop under supercritical conditions (580°C, 25 MPa) for 12 to 50 hours. At the same time, the impact of the starting phase of the exposure, i.e. the impact of the heating from the ambient temperature to the operation parameters, was studied. Chemical composition and transport properties of oxidic layers being formed during the interaction with the supercritical water (SCW) were studied ex-situ by electrochemical methods ad surface analyses (XPS and Raman spectroscopy). Electrochemical tests included Mott-Schottky analysis based on the measurement of impedance vs. the electrode potential. The Mott-Schottky curve helped quantitatively characterise the semi-conductive behaviour of oxides. Both types of the semi-conductive behaviour, N and P, were observed for the oxides on all types of steel. The properties of the oxides, namely the density of defects and chemical composition, signifi cantly depend on the way of the initiation of the short-term supercritical exposure.

 

Klíčová slova: žárupevná ocel, nadkritická voda, oxidation, polovodivé vlastnosti, impedanční spektroskopie, Ramanova spektroskopie, XPS

Keywords: creep resistant steel, supercritical water, oxidation, semiconductive properties, impedance spectroscopy, Raman spectroscopy, XPS 


Výzkumné články

Modifikace dřeva silikony jako potenciálně perspektivní technologie ochrany dřevěných stavebních konstrukcí proti korozi / Wooden modification by silanols a potentially promising technology to timber protection

Daňková J., Murínová T., Reinprecht L., Mamoňová M.
2014, 58 (4), 107–112

Citace (ACS): Daňková, J.; Murínová, T.; Reinprecht, L.; Mamoňová, M. Modifikace dřeva silikony jako potenciálně perspektivní technologie ochrany dřevěných stavebních konstrukcí proti korozi / Wooden modification by silanols a potentially promising technology to timber protection. Koroze a ochrana materiálů 2014, 58 (4), 107–112.

Citace (ISO): Daňková, J.; Murínová, T.; Reinprecht, L.; Mamoňová, M. Modifikace dřeva silikony jako potenciálně perspektivní technologie ochrany dřevěných stavebních konstrukcí proti korozi / Wooden modification by silanols a potentially promising technology to timber protection. Koroze a ochrana materiálů 2014, vol. 58, no. 4, p. 107–112.

V současné době prochází stavebnictví procesem implementace politiky trvale udržitelného rozvoje. V této souvislosti se mění přístup k použití materiálů a technologií na ochranu dřeva ve stavebních konstrukcích. Není žádoucí, aby dřevo v konstrukcích znehodnocovaly látky typu toxických biocidů apod., například tím, že zvyšují podíl nerecyklovatelných nebo nebezpečných stavebních odpadů. Perspektivní cestou do budoucna se jeví modifikace dřeva. V současnosti zejména termická modifikace dřeva (ThermoWood, PlatoWood), ale i chemická modifikace dřeva, např. acetylací (TitanWood), furfurylací (KebonyWood), a další, např. také modifikace silikony. Silikony se v současnosti ve stavebnictví uplatňují hlavně při hydrofobizaci povrchů minerálních stavebních materiálů. V posledních létech se však začala zkoušet jejich efektivita při modifikaci dřeva, s prvotním cílem zvýšit jeho hydrofóbnost, rozměrovou stabilitu, odolnost proti poškození požárem a odolnost proti biodegredentům. Na základě experimentální studie prezentované v tomto článku, je možno předběžně usuzovat na trvanlivostní charakteristiky dřeva modifikovaného vybraným komerčním prostředkem na silikonové bázi. Vzorky dřeva borovice lesní (Pinus sylvestris L.) a smrku ztepilého (Picea abies Karst L.) byly modifi kovány ochranným prostředkem s obchodním názvem „Lukofob 39” a byly testovány na odolnost proti biologickým a abiotickým degredentům.

Nowadays the resort of the construction industry is in the implementation process of sustainable development policy. In connection with implementation mentioned above the approach to the usage of materials and technologies to protect wood in building structures varies. It is not desirable to degrade wood in structures by toxic biocides etc.., e. g. increasing the amount of non-recyclable or hazardous construction waste. A promising way forward seems to be a modifi cation of wood. Thermal modifi cation of wood is mostly used now (ThermoWood, PlatoWood). Other possibilities of chemical modifi cations include modifi cations of wood by acetylation (TitanWood), furfuryl alcohol modifi ed wood (KebonyWood) and silicones as medias for wood modifi cation as well. Silicones are currently used in construction industry mainly to hydrophobize mineral building materials. Recently the effi cacy of hydrophobization in modifying the wood with the primary aim of increasing its hydrophobicity, dimensional stability, resistance to damage by fire and biological resistivity is tested. On the base of the presented experimental study in this article, it is possible to tentatively conclude the durability characteristics of wood modifi ed by commercial silicone agent. Wood samples of Scots pine (Pinus sylvestris L.) and Norway spruce (Picea abies L. Karst) were modifi ed by a protective product with the commercial name „Lukofob 39“ and were tested for resistance against biological and abiotic degradation factors.

 

Klíčová slova: modifikace dřeva, silanol, SEM

Keywords: wood modification, silanol, SEM        

Výzkumné články

Hodnocení vlivu připravených polyanilinových solí na korozní vlastnosti organických povlaků / Assessment of the impact of polyaniline salts on corrosion properties of organic coatings

Kohl M., Kalendová A.
2014, 58 (4), 113–119

Citace (ACS): Kohl, M.; Kalendová, A. Hodnocení vlivu připravených polyanilinových solí na korozní vlastnosti organických povlaků / Assessment of the impact of polyaniline salts on corrosion properties of organic coatings. Koroze a ochrana materiálů 2014, 58 (4), 113–119.

Citace (ISO): Kohl, M.; Kalendová, A. Hodnocení vlivu připravených polyanilinových solí na korozní vlastnosti organických povlaků / Assessment of the impact of polyaniline salts on corrosion properties of organic coatings. Koroze a ochrana materiálů 2014, vol. 58, no. 4, p. 113–119.

Vodivé polymery včetně významného zástupce polyanilinu (PANI) patří v současné době k vysoce zkoumaným látkám v řadě oborů. Díky snadné přípravě, netoxicitě a vysoké stabilitě se zkoumá i jeho využití ve formulaci organických povlaků. Cílem této práce je vyhodnocení vlivu polyanilinových solí na korozní vlastnosti ochranných organických povlaků pomocí zrychlených korozních zkoušek a techniky lineární polarizace (LP). Polyanilinové sole byly připraveny oxidační polymerací v kyselém prostředí, kdy jako dopující kyselina byla použita kyselina fosforečná (H3PO4), kyselina sírová (H2SO4) a kyselina chlorovodíková (HCl). Celkem tedy byly připraveny tři typy polyanilinových solí: PANI–H3PO4, PANI–H2SO4 a PANI–HCl, které byly charakterizovány na základě fyzikálně chemických metod a dále byly použity pro formulaci organických povlaků, při hodnotách objemové koncentrace pigmentu (OKP) = 0,1; 0,5; 1; 2; 3; 5; 10; 15; 20 % a kritické objemové koncentrace pigmentu (KOKP). Výsledky zrychlené korozní zkoušky i metody lineární polarizace ukazují, že typ i objemová koncentrace polyanilinových solí má významný vliv na výsledné korozní vlastnosti organického povlaku. Z výsledků je zřejmé, že především nízké hodnoty OKP jednotlivých polyanilinových solí mají pozitivní dopad na výsledné korozní vlastnosti v porovnání s nepigmentovaným organickým povlakem.

At present, conductive polymers, including their notable representative – polyaniline (PANI), belong to the substances largely studied by various fi elds of science. Its usability for formulation of organic coatings is especially studied owing to their simple preparation, non-toxicity and high stability. The goal of this work is to assess the impact of polyaniline salts on corrosion properties of protective organic coatings by accelerated corrosion tests and the linear polarization technique (LPR). Polyaniline salts were prepared by oxidation polymerization in an acidic environments, where phosphoric acid (H3PO4), sulphuric acid (H2SO4) and hydrochloric acid (HCl) were used as the doping acids. In total, three types of polyaniline salts were prepared: PANI-H3PO4, PANI-H2SO4 and PANI-HCl that were characterised on the basis of physical-chemical methods and used for the formulation of organic coatings at the following levels of volume pigment concentration (VPC) = 0,1; 0,5; 1; 2; 3; 5; 10; 15; 20 % and the threshold volume pigment concentration (TVPC). The results of accelerated corrosion tests and the linear polarization method imply that both the type and volume concentration of polyaniline salts substantially affect the resulting corrosion properties of organic coatings. The results also indicate that namely the low levels of VPC of polyaniline salts positively infl uence the resulting corrosion properties compared to non-pigment organic coating.

 

Klíčová slova: polyanilin, pigment, expoziční test, polarizační odpor

Keywords:  polyaniline, pigment, exposure test, LPR          

Případové studie

Složení a degradace omítek historického objektu Kláštera Želiv / Composition and degradation of plasters from the historical Želiv monastery

Rezek P., Martinec P.
2014, 58 (4), 120–124

Citace (ACS): Rezek, P.; Martinec, P. Složení a degradace omítek historického objektu Kláštera Želiv / Composition and degradation of plasters from the historical Želiv monastery. Koroze a ochrana materiálů 2014, 58 (4), 120–124.

Citace (ISO): Rezek, P.; Martinec, P. Složení a degradace omítek historického objektu Kláštera Želiv / Composition and degradation of plasters from the historical Želiv monastery. Koroze a ochrana materiálů 2014, vol. 58, no. 4, p. 120–124.

Příspěvek se zabývá charakteristikou omítek odebraných v historickém objektu Kláštera Želiv. Cílem tohoto výzkumu bylo získat informace o původních surovinách a stanovit druh poškození na fasádě zkoumaného objektu. Bylo použito zejména termické analýzy a infračervené spektrometrie, jež umožňují identifi kovat materiály pojiv, v některých případech i pomoci určit druh jejich poškození (resp. zasolení). Byly zkoumány 4 vzorky pojiv omítek. Analýzy historických omítek mohou případně v budoucnu napomoci vyhledat a aplikovat kompatibilní hmotu. Byly kvalitativně i kvantitativně stanoveny primární složky odebraných omítek a stanoveny hlavní příčiny jejich degradace. Komplexní hodnocení složení a degradace omítek vyžaduje využití široké škály analytických metod.

The paper focuses on characteristic properties of plaster samples from the historical Želiv monastery. The research aimed at obtaining information on original raw materials and determining types of damage present on the facade of the building examined. Thermal analysis and infrared spectrometry were the key methods used to identify binder types and, in some cases, help determine the type of damage (salinity). Four samples of plaster binders were examined. In future, these analyses of historical plaster could help in the search for a compatible material and its application. Primary components of the plaster samples were determined both in terms of quality and quantity along with key causes of their degradation. A comprehensive evaluation of plaster composition and degradation requires making use of a broad spectrum of analytical methods.

 

Klíčová slova: historické omítky, degradace, infračervená spektroskopie, termická analýza

Keywords: historical plasters, degradation, infrared spectroscopy, thermal analysis