Corrosion Prevention in Closed Energy Systems - Electrolysis Removal of Dissolved Oxygen in Water
Bachelor thesis
Permanent lenke
https://hdl.handle.net/11250/3075838Utgivelsesdato
2023Metadata
Vis full innførselSamlinger
Beskrivelse
Full text not available
Sammendrag
Denne oppgaven fokuserer på hvordan korrosjon i lukkede energianlegg kan forebygges. Dette gjøres ved å redusere nivået av oppløst oksygen (DO) i vannet som sirkulerer i anlegget. For å gjennomføre dette ble det brukt en elektrolysecelle med anoder av karbonstål. Variasjon i parametere som påtrykt spenning, katodemateriale og vannets pH ble testet. Dette ble gjort for å finne den mest eektive måten å redusere DO-nivået på. 5 forsøk ble gjennomført, der hvert forsøk foregikk over omtrent 72 timer. DO-nivået, pH og temperatur ble målt ved starten og omtrent hver 24. time. Forsøkene ble utført hos Apurgo AS.
Spenninger mellom 0,1V og 2,0V ble testet. En spenning på 0,1V ble funnet å være for lav til å ha noen stor innvirkning på DO-nivået. Økende spenning førte til en mer eektiv oksygenfjerning. Ved å bruke en påtrykt spenning på 2,0V ble DO-nivået redusert fra 8,7 ppm til 2,4 ppm i løpet av 67 timer, en reduksjon på 72,4%. Både kobber og SS316 (rustfritt stål) ble brukt som katodemateriale. Valget av katodemateriale ble funnet å ikke ha noen stor innvirkning på oksygenfjerningsprosessen. Vannets pH ble økt til omtrent 10,6 for et av forsøkene. Dette førte til en raskere reduksjon av DO-nivået, men reduksjonen stagnerte tidligere enn i de andre forsøkene, trolig på grunn av at et tykkere lag av jernhydroksid ble dannet på anodene.
Teoretisk korrosjonshastighet for uniform korrosjon på rør av karbonstål ble beregnet. Denne tok utgangspunktet i DO-nivået før og etter oksygenfjerning. Reduksjonen i korrosjonshastighet korrel- erte med reduksjonen av DO-nivået, der det beste resultatet var en 72,4% nedgang i korrosjonshastighet.
Videre forskning er fortsatt nødvendig for å evaluere hvordan reduksjonen av DO-nivået vil påvirke korrosjonshastigheten i denne typen systemer. This thesis focuses on how to prevent corrosion in closed energy systems. This is done by reducing the dissolved oxygen (DO) level in the water circulating in the system. To achieve this, an electrolysis cell with carbon steel anodes was used. Variation in parameters such as external voltage applied, cathode material and water pH was tested. This was done to find the most ecient way to reduce the DO level. 5 experiments were conducted, where each experiment was performed over approximately 72 hours. The DO level, pH values, and temperature were measured at the start and approximately at every 24th hour. The experiments were conducted at Apurgo AS.
Voltages between 0.1V and 2.0V were tested. It was found that 0.1V was a too low voltage to have any large impact on the DO level. With an increase in voltage the eciency of the DO removal also increased. Using a voltage of 2.0V, the DO level was reduced from 8.7 ppm to 2.4 ppm in 67 hours, a reduction of 72.4 %. Both copper and SS316 (stainless steel) were tested as cathode materials. It was found that the choice of cathode material had no significant impact on the oxygen removal process. The pH of the water was increased to around 10.6 for one of the experiments. This lead to a faster reduction in DO level, but the reduction stagnated earlier than in the other experiments, probably due to a thick iron-hydroxide layer formed on the anodes.
Theoretical uniform corrosion rates for carbon steel pipes based on the DO level before and after oxygen removal were calculated. The decrease in uniform corrosion rates correlated with the decrease in DO level, with the best result being a 72.4 % rate reduction.
Further research is still needed to evaluate how the reduction in DO level will aect the corrosion rate in closed energy systems.