柴油腐蚀性研究

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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流柴油腐蚀性研究.精品文档.分类号 单位代码 11395 密 级 学 号 学生毕业论文（设计）题 目0号柴油腐蚀实验研究作 者院 (系)化学与化工学院专 业指导教师答辩日期毕业设计（论文）诚信责任书本人郑重声明：所呈交的毕业设计（论文），是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的成果。毕业设计（论文）中凡引用他人已经发表或未发表的成果、数据、观点等，均已明确注明出处。尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人毕业设计（论文

2、）与资料若有不实，愿意承担一切相关的法律责任。 论文作者签名: 年 月 日摘 要本文对柴油腐蚀的原因和危害做了分析，分析表明：柴油腐蚀性可以导致重大经济损失，能源浪费，灾难性事故和严重的环境污染，甚至影响人的身体健康。随着柴油机的广范使用，柴油腐蚀性的研究具有很现实的意义。柴油中含有的腐蚀性组分是活性硫化物、有机酸，还有少量的无机酸和碱性物质。本文结合目前石油产品铜片腐蚀的研究现状，采用方法GB/T5096石油产品铜片腐蚀试验法，通过分别改变实验温度和实验时间，结合实验的重复性，对最常使用的0号柴油的腐蚀性进行定性地研究。通过目测法与腐蚀标准色板进行对比，得到铜片在温度为70条件下比在50条件

3、下腐蚀程度严重，在长时间下比在短时间下腐蚀严重，并得出结论：通常温度越高、时间越长，铜片就越容易被腐蚀，即柴油的腐蚀性就越强。关 键 词：柴油,金属,腐蚀论文类型：实验研究ABSTRACT In this paper, the causes and hazards of diesel corrosion were analyzed, the analysis shows: diesel can result in major economic loss, energy waste, catastrophic accidents and serious environmental polluti

4、on, and even affect human health. With the wide range of diesel engine use, corrosion study of diesel has very real significance. Corrosive components contained in diesel are active sulfides, organic acids, as well as a small amount of inorganic acid and alkaline substances.According to current rese

5、arch status of copper corrosion of petroleum products, and using methods of GB/T5096“ testing method of copper corrosion in petroleum products”, by changing the experimental temperature and the experimental time, respectively, and combining the repeatability of experiment, this paper made a qualitat

6、ive study of No.0 diesel corrosion on which the most commonly used. Through making a comparison with the visual method and comparison standard color, experiment got: in the temperature, under 70, copper was corroded severely than under 50 ; copper was corroded severely under a long time than in the

7、short time, and concluded: usually the higher the temperature, and the longer the time, the more copper will be corroded easily, that is to say: the corrosion of diesel is stronger.Key words: No.0 diesel, Metal, CorrosionThesis : Experiment research目录1 绪论11.1 问题的提出11.2 国内外研究现状11.3 研究的内容22 柴油腐蚀性的概述32

8、.1 柴油腐蚀的定义32.2 柴油腐蚀的原因及危害32.2.1 柴油中含硫及硫化物32.2.2 柴油中的酸性成分43 腐蚀实验研究63.1 实验的目的63.2 实验内容63.2.1 金属腐蚀的概念63.2.2 金属腐蚀试验的意义63.2.3 铜片腐蚀试验对生产和应用的意义63.2.4 铜片腐蚀试验的实质73.3 实验方法73.3.1 实验的仪器和材料73.3.1 实验评价标准93.3.2 实验方案143.4 实验过程143.4.1 实验准备工作143.4.2 实验步骤153.4.3 实验注意事项154 实验结果及评价174.1 实验结果描述174.2 实验评价175 结论18参考文献19致 谢

9、201 绪论1.1 问题的提出由于能源的问题，国内外的汽车发动机已向柴油机化方向发展。柴油机已经经历了一个多世纪的发展，其可靠性、经济性、使用寿命等技术状态几乎已达到完善的地步，它广泛地应用于各种动力场所，是当今世界最主要的动力机械1。柴油机的广泛使用，也说明了柴油在被广泛使用。石油产品在使用和储运过程中，都会与金属产生接触，为保证发动机和储运设施的正常工作和使用寿命，要求石油产品对金属没有腐蚀性。所以研究影响柴油腐蚀的原因和因素是非常重要的。0号柴油使用广泛，在使用0号柴油过程中，对所接触的机械设备、金属材料、塑料及橡胶制品等产生腐蚀、溶胀的作用，损坏了设备，减少了设备的使用寿命，使企业不能

10、得到投资时预期的利益，同时使国家的能源不能充分的使用，浪费了国家财产和资源。为了使宝贵的能源能充分使用，所以对于0号柴油腐蚀性的研究就显得很有意义了。1.2 国内外研究现状国内外专家对于柴油腐蚀性做了大量的研究，并找到评价柴油腐蚀性的指标有硫含量、水分、酸值、铜片腐蚀等2，在对石油产品腐蚀性考察中，对柴油腐蚀性研究采取有色金属铜片的腐蚀性研究，要求通过铜片腐蚀试验(ASTMm30标准，不大于1级)。并对影响石油产品铜片腐蚀的因素做了研究。目前的研究结果表明，石油产品的铜片腐蚀性主要与某些活性硫化物和有机酸相关，这些活性硫化物主要包括元素硫、硫化氢、硫醇、硫的氧化物、磺酸和酸性磺酸酯等3。有的研

11、究表明，石油产品中存在的其它杂质，如碱性物质、氯化物等也能够对铜片产生腐蚀4。0号柴油的含硫量对柴油机的寿命影响很大，柴油中的活性硫化物能直接腐蚀金属。含硫柴油燃烧产物中的二氧化硫和三氧化硫，会对排气系统造成气相腐蚀，当汽缸壁的温度低于它们的露点时，会凝结生成亚硫酸和硫酸，附着在汽缸各个部位上，对金属产生强烈的液相腐蚀。燃烧中的二氧化硫和三氧化硫还能促进汽缸中形成积炭，使积炭变得既多又硬。当柴油的含硫量由0.1（质量分数）增加到1.5时，积炭的密度增大15倍。这些积炭附在零件上，加重了机械磨损。同时兼有腐蚀和机械磨损所引起的后果是十分严重的5，因此，柴油标准中规定了含硫量的要求。美国标准AST

12、MD6751要求硫含量不超过0.05%，欧洲标准EN14214要求低于0.001%,中国标准(BD100)要求不超过0.05%6。在石油产品中存在的不同形态的硫化物是影响铜片腐蚀的主要影响因素，不同的硫化物存在下的铜片腐蚀的颜色不同，腐蚀级别高的铜片表面硫含量高于腐蚀级别低的铜片表面硫含量7。有学者对元素硫与其它硫化物共存时铜片腐蚀性能进行了考察，研究发现：（1）单独的硫元素在很低的浓度下就可产生严重的铜片腐蚀，腐蚀铜片呈灰黑色，元素硫不能用碱洗去，只有在加入助入剂后才可以脱除。（2）单独的硫醇、二硫化物在低温下不会产生铜片腐蚀。（3）元素硫和硫醇、二硫化物共存时，因硫醇、二硫化物的种类不同和

13、量的不同，腐蚀铜片会出现不用的颜色。（4）当元素硫和硫醇共存时，元素硫能否脱去，与硫醇的结构和脱臭条件有关8。柴油的酸度对发动机的腐蚀、功率和供油量也有明显影响。根据酸度的大小，可以判断柴油中所含酸性物质的含量。经过大量实验表明，一般来说，酸度愈高，柴油中所含的酸性物质就愈多。柴油中的酸性物质不仅腐蚀容器和发动机零件，还能加速在喷油嘴周围和汽缸中形成积炭，破坏正常供油并增加磨损。柴油酸度的测定用方法GB/T258汽油、煤油、柴油酸度测定法。柴油在贮运、加注过程中，如不注意，就会使水混人其中。有些农民朋友不了解柴油中混有水分的危害，将柴油置于无盖的桶或盆中，致使空气中的水分进入其中。其危害如下:

14、水分能直接引起金属的化学腐蚀和电化学腐蚀。柴油中的某些含硫的燃烧产物及酸等腐蚀性物质能溶解在水中，加速金属的腐蚀。在发动机的供电系统中，腐蚀一般容易发生于间歇或慢速运动的滑动部件上，特别是当拖拉机放置时间过久而又没有按保养要求保养时，最容易使柴油机各零部件发生腐蚀。被腐蚀零部件的表面往往出现斑点，生成絮状沉淀，这些沉淀会堵塞过滤器，甚至卡住阀门、套筒、喷油嘴等精密零件，破坏供油系统的正常工作。柴油中含有一定数量的细菌，若柴油中混人水分，会给细菌创造生长条件，从而使细菌迅速繁殖。柴油中的细菌以柴油为食物，转化出二氧化碳和一些酸性物质及沉淀物，会加速发动机供油系统的腐蚀。柴油中的水在低温下结冰，柴

15、油易以冰晶为核心，形成大颗结晶，使柴油流动困难，导致供油不畅9。1.3 研究的内容根据评价柴油腐蚀性的指标，按照方法GB/T5096石油产品铜片腐蚀试验法对0号柴油做金属腐蚀试验，根据金属试片的颜色变化或腐蚀迹象来评价油品有无腐蚀倾向，反映油品中活性硫化物含量的多少，也在一定程度上显示出油品中的酸、碱存在时的协同效果。2 柴油腐蚀性的概述2.1 柴油腐蚀的定义10柴油是一种轻质石油产品，石油产品在储存、运输和使用过程中，对所接触的机械设备、金属材料、塑料及橡胶制品等的腐蚀、溶胀的作用，称为油品的腐蚀性。由于机械零件多为金属制品，因此柴油的腐蚀性主要指的是对金属材料的腐蚀。2.2 柴油腐蚀的原因

16、及危害腐蚀作用不但会使机械设备受到损坏，影响使用寿命，而且由于金属被腐蚀后的生成物多数是不溶于油品的固体杂质，所以还会影响油品的洁净度和安定性，从而对储运、运输和使用带来一系列的危害。柴油之所以会对金属材料产生腐蚀作用，是其内含有使金属腐蚀的成分。油品中的腐蚀组分主要有活性硫化物和有机酸性物质，还有少量的无机酸和碱性物质。2.2.1 柴油中含硫及硫化物油品中含有元素硫及硫化物，硫化物通常包括硫化氢、硫醇、硫醚、二硫化物、噻吩等。其中硫醇、硫醚等多含于轻质油品中。而复杂的缩合物通常多含于重质油品中。硫化物的性质各不相同。硫醇类一般呈酸性，有强烈的恶臭，低分子硫醇溶于碱性溶液形成重金属盐，在空气中

17、易被氧化生成二硫化物，硫醇类与碱土金属的卤素化合物反应，生成吸湿性结晶，易于卤素（Br、I）及硝酸反应，恶臭强烈。二硫化物是无色的，其沸点比相同碳数烷基的硫化物高，大多数二硫化物的SS键极易被还原剂切断，分解为SH；二硫化物还易被卤素分解；蒸馏时也会部分分解。硫及硫化物对石油炼制、油品质量及其应用均有危害。在石油炼制过程中，它们腐蚀石油炼制装置，各种含硫有机化合物分解后均可部分生成硫化氢，硫化氢一旦遇水将对金属设备造成严重的腐蚀。硫及硫化物会污染石油加工过程中使用的催化剂，它们与重金属催化剂中的金属元素形成硫化物，使催化剂降低或失去活性，造成催化剂中毒。因此，在石油炼制过程中，对原料油中的硫含

18、量都进行严格的控制。含硫化合物在油品中的存在会严重影响油品的质量。含硫物质通常具有特殊的异味，尤其是硫醇具有强烈的恶臭味，油品中的硫含量若超出规定的允许范围，不仅会影响人们的感官性能，还会严重制约油品的安定性，加速油品氧化、变质的进程，甚至导致储油容器及使用设备的腐蚀。测定石油产品中的硫及硫化物的方法分为定性和定量的两种类型。柴油属轻质油品，定性地试验方法有SH/T0174芳烃和轻质石油产品硫醇定性试验法（博士试验法）。定量的试验方法有GB/T380石油产品硫含量测定法（燃灯法）、SH/T0253轻质石油产品中总硫含量测定法（电量法）等。2.2.2 柴油中的酸性成分油品中的酸性物质主要为无机酸

19、、有机酸，酚类化合物、酯类、内酯、树脂以及重金属盐类、铵盐和其他弱碱的盐类、多元酸的酸式盐和某些抗氧及清净添加剂等。无机酸在油品中的残留量极少，若酸洗精制工艺条件控制得当，油品中几乎不存在无机酸。油品中的有机酸，主要为环烷酸和脂肪酸，将油品中所含的环烷酸、脂肪酸、酚类及硫醇等统称为石油酸，习惯上简称为环烷酸。它们大部分是原油中固有的且在石油炼制过程中没有完全脱尽的，部分是石油炼制或油品运输、贮存过程中被氧化二生成的。环烷酸为含有五元环、六元环的有机一元羧酸，环烷酸的含量通常较多，主要集中在中沸点馏分内。它是炼油设备高温腐蚀的直接因素，而且与硫腐蚀不同，酸腐蚀为点蚀、坑蚀，极易造成装置泄露起火。

20、而二次加工油品中，酸性化合物则以酚类为主。柴油中含有的少量酚类化合物，苯酚等。油品中酸性物质的含量、随原油性质和油品精制程度不同而变化。油品中的不安定组分在使用和储存过程中，也可以被氧化而生成有机酸。有机酸的相对分子质量越小，酸性越大，其腐蚀性越强。当有水存在时，低分子的有机酸会产生强烈的电化腐蚀。经腐蚀生成的金属盐类聚集在油中成为沉淀物，会堵塞油路影响发动机正常运转。这些酸性化合物虽然含量较少，但其危害性很大。柴油中酸性物质的存在，无疑对炼油装置、贮存设备和使用机械等产生严重的腐蚀性，酸度大的柴油会使发动机内的积炭增加，这种积炭是造成活塞磨损、喷油器喷嘴结焦的主要原因，酸性物质还能与金属接触

21、生成具有催化功能的有机酸盐。柴油中酸性物质的总含量用酸度表示。酸度是中和100 ml石油产品中的酸性物质所需的氢氧化钾的质量（毫克数），单位为mgKOH/100mL，用来表示汽油、煤油、轻柴油等轻质油品中酸性化合物的含量。柴油酸度的测定用方法GB/T258汽油、煤油、柴油酸度测定法。根据酸度的大小，可以判断柴油中所含酸性物质的含量。一般来说，酸度愈高，柴油中所含的酸性物质就愈多。根据酸度的大小，还可以判断柴油对金属材料的腐蚀性。柴油中有机酸含量少，在无水分和温度低时，对金属基本不会有腐蚀作用。但当有机酸含量增多及水分存在时，就能严重腐蚀金属。但经专家研究发现，油品中的石油酸腐蚀与油品的总酸度并

22、不完全呈线性关系，只根据酸度预测腐蚀并不可靠。石油酸是复杂的混合物，其腐蚀性不仅与酸度有关，而且与其组成、结构等因素密切相关，因此有学者研究了石油酸的腐蚀特征和腐蚀反应的动力学性质。研究发现温度对石油酸的腐蚀性影响很大，柴油馏分石油酸的腐蚀高峰在553K左右。由张朝军等11对环烷酸腐蚀的动力学研究可知，石油酸与铁的反应活化能大于零，可以判断升温有利于腐蚀反应的进行。因此在温度较低时，腐蚀程度随温度升高而加快；当温度继续升高至石油酸的沸点时，由于相变使石油酸难以吸附与金属表面，腐蚀程度降低；当温度升高至633 K左右时，石油酸开始分解，腐蚀程度随之大幅下降，于是在石油酸平均沸点附近出现1个腐蚀高

23、峰，由于柴油馏分石油酸是馏程在473623 K石油酸的混合物，因此柴油馏分石油酸的腐蚀高峰在其平均沸点553 K左右12。根据多相反应动力学理论，石油酸腐蚀过程可以分为以下5个步骤: (1)石油酸分子从液态原油向金属表面扩散;(2)石油酸在金属表面发生吸附;(3)吸附在金属表面的酸分子与铁原子发生化学反应,生成石油酸铁;(4)生成的石油酸铁分子从金属表面脱附;(5)脱附的石油酸铁分子通过扩散远离金属表面。3 腐蚀实验研究3.1 实验的目的1）学习并加深金属腐蚀的机理2）熟悉方法GB/T5096石油产品铜片腐蚀试验法，独立完成实验，并对实验结果做出正确的评价。3.2 实验内容3.2.1 金属腐蚀

24、的概念金属材料与环境介质接触发生化学或电化学反应而被破坏的现象，称为金属腐蚀。金属腐蚀不仅会引起金属表面色泽、外形发生变化，而且会直接影响其机械性能，降低有关仪器、仪表、设备的精密度和灵敏度、缩短其使用寿命、甚至导致重大生产事故。金属腐蚀的本质是金属原子失去电子被氧化成金属离子。当金属接触的介质不同时，反应具体情况不同。通常将金属腐蚀分为化学腐蚀和电化学腐蚀两大类。加速金属腐蚀现象的根本原因在于金属材料本身组成、性质和金属设备所处的环境介质条件。石油产品与金属材料接触所发生的腐蚀，既有化学腐蚀也有电化学腐蚀，高温情况下还可能发生更为严重的“烧蚀”现象。导致油品腐蚀金属设备、机械构件的因素很多，

25、但直接原因就是油品中含有水溶性酸、碱和有机酸性物质以及含硫化合物等，特别是油品中没有彻底清除的硫及其化合物对发动机及其他机械设备的腐蚀更为严重。3.2.2 金属腐蚀试验的意义油品中的水溶性酸、碱以及环烷酸、脂肪酸等，可以通过石油炼制过程中的精制工艺加以脱除，使其含量尽可能地减少。但油品中的含硫化合物要完全将其脱除，不仅技术上有难度，而且经济上也不合理。尽管实际生产过程中对不同原料、中间产品和最终产品的水溶性酸、碱、酸度（值）和硫含量等都有严格的质量指标的规定，但这些质量指标还是不能很好地反映实际应用场合中成品油对金属材料的腐蚀倾向。因此，需要用铜片、银片腐蚀试验来评价油品对金属材料的腐蚀性。本

26、文研究是采用铜片腐蚀试验，来评价0号柴油对金属柴油的腐蚀性。3.2.3 铜片腐蚀试验对生产和应用的意义通过铜片腐蚀试验可判断燃料中是否含有能腐蚀金属的活性硫化物。含硫化合物对发动机的工作寿命影响很大，其中的活性硫化物对金属有直接的腐蚀作用。所有的含硫化合物在汽缸内燃烧后都生成二氧化硫和三氧化硫，这些氧化物不仅会严重腐蚀高温区的零部件，而且还会与汽缸壁上的润滑油起反应，加速漆膜和积炭的形成。通过铜片腐蚀试验，不仅可以定性检查活性硫化物的脱除是否完全，还可以预知燃料在使用时对金属腐蚀性的可能性。燃料在运输、贮存和使用过程，都面临同金属材料接触的问题。燃料所接触的金属当中，除钢铁之外尚有铜和铅合金、

27、铝合金等。尤其对内燃机气化系统和供油系统中的金属接触更为密切，故要求油品铜片腐蚀必须合格。铜片腐蚀试验是油品质量控制的重要检测指标。3.2.4 铜片腐蚀试验的实质铜片腐蚀试验法的实质是把一块一定规格的铜片磨光，用溶剂洗涤晾干后，浸入试油中，加热到一定温度并保持一定时间后，取出铜片，根据其颜色变化，来定性地检查试油中是否含有腐蚀金属的活性硫化物。铜片腐蚀标准分四级：1级为轻度变色；2级为中度变色；3级为深度变色；4级为腐蚀。一般要求不大于1级。3.3 实验方法13测定油品铜片腐蚀试验，用方法GB/T5096石油产品铜片腐蚀试验法。该方法适用于测定航空汽油、喷气燃料、车用汽油、天然汽油或具有雷德蒸

28、汽压不大于124KPa(930mmHg)的其他烃类、溶剂油、煤油、柴油、馏分燃料油、润滑油和其他石油产品对铜的腐蚀性程度。测定时把一块已磨好的铜片浸没在一定量的试样中，并按产品标准要求加热到指定的温度，保持一定的时间。待试验周期结束时，取出铜片，经洗涤后于腐蚀标准色板进行比较，确定腐蚀级别。3.3.1 实验的仪器和材料 （1）实验设备 SYD-5096 锈蚀腐蚀实验器（图3.1）图3.1 SYD-5096 锈蚀腐蚀实验器（2）试验弹（图3.2） 用不锈钢制成，并能承受689KPa(5168mmHg)试验表压。图3.2（a） 铜片腐蚀试验弹实物图图3.2（b） 试验弹剖面图（3）试管 长150

29、mm，外径25 mm，壁厚12 mm。在试管30 ml处刻一环线。（4）加热浴 能维持在试验所虚的温度（401），（501）或（1001）（或其他所需温度）范围内，有合适的支架能支持试验弹保持在垂直的位置，并使整个试验弹能浸没在浴液中。有合适的支架能支持住试管在垂直位置，并浸没至浴液中约100 mm深度。由于光线对试验结果有干扰，因此试样在试管中进行试验时，加热浴应该永不透明材料制成。本实验采用HWY-10多功能循环恒温水浴（上海昌吉地质仪器有限公司）。（5）试样 0号柴油，本次实验试样来源于中国石油陕西西安销售分公司西安市石油学院加油站。（6）不锈钢镊子（7）定性滤纸（8）脱脂棉（9）煤油

30、保证对铜片无腐蚀作用，不影响实验结果，用来润湿砂纸。(10)洗涤溶剂 只要在50 ，试验3 h不使铜片变色的任何易挥发、无硫烃类溶剂均可以使用。合适的溶剂有抗爆性试验用异辛烷，也可以选用分析纯的石油醚90120 。在有争议时，应该用分析纯异辛烷或标准异辛烷。本实验采用石油醚。（11）铜片 纯度大于99.9的电解铜。宽为12.5 mm，厚为1.53.0 mm，长为75mm。铜片可以重复使用，但当铜片表面出现有不能磨去的坑点或深道痕迹，或在处理过程中，表面发生变形时，就不能再用。本实验采用SYD-5096锈蚀腐蚀实验器配套试片。（12）磨光材料 65（240粒度）的碳化硅或氧化铝（刚玉）砂纸（或纱

31、布），105（150目）的碳化硅或氧化铝（刚玉）砂粒，以及药用脱脂棉，本次试验选用碳化硅材质的磨光材料。3.3.1 实验评价标准方法一：传统方法（腐蚀标准色板法）腐蚀标准色板（图3.3）是由代表失去光泽表面和腐蚀增加程度的典型试验铜片组成（见表3.1）。为了保护起见，这些腐蚀标准色板嵌在塑料板中。在每块标准色板的反面给出了腐蚀标准色板的使用说明。为了避免色板可能褪色，腐蚀标准色板应避光存放。试验用的腐蚀标准色板要用另一块在避光下仔细地保护的（新的）腐蚀标准色板与它进行比较来检查其褪色情况。在散射的日光（或与散射的日光相当的光线）下，对色板进行观察：先从上方直接看，然后再从45角看。如果观察到有

32、任何褪色的迹象，特别是在腐蚀标准色板的最左边的色板有这种迹象，则废弃这块色板。如果塑料板表面显示出有过多则也应该更换这块腐蚀标准色板。图3.3 腐蚀标准色板表3.1 腐蚀标准色板的分级分级名称说明FR新磨铜片1轻度变色a淡橙色，几乎与新磨光的铜片一样b深橙色2中度变色a紫红色b淡紫色c带有淡紫色，或两种都有，并分别覆盖在紫红色上的多彩色d银色e黄铜色或金黄色3深度变色a洋红色覆盖在黄铜色上的多彩色b有红和绿显示的多彩色（孔雀绿），但不带灰色4腐蚀a透明的黑色，深灰色或仅带有孔雀绿的棕色b石墨黑色或无光泽的黑色c有光泽的黑色或乌黑发亮的黑色方法二：铜片腐蚀实验结果评价软件14在铜片腐蚀试验中，试

33、验结果是根据试验铜片表面颜色变化来描述其腐蚀情况，铜片表面颜色的变化是根据与标准色板对比，分析人员用肉眼观察试验铜片，得出铜片腐蚀试验结果，这种方法要求分析人员有相当的实际操作经验，而且易受到许多人为因素影响，存在很多不足：1）相近颜色试验结果评价不准确。由于人眼对色彩的分辨能力的有限性，对相近颜色试验结果评价区分性差，导致试验评价的不准确;2）主观因素导致对试验结果评价不一致。由于人眼对色彩感受性的差异，特别是试验结果颜色分布不均，差别较大时，由于对不同颜色综合统计结果的个体差异，导致试验评价的不一致;3）试验结果不能精确量化表示。目前的试验结果评价以定性的等级表示，这对于同等级间的试验结果

34、难以区分，对间于不同等级之间的试验结果难于区别。4）试验结果不能保存，试验结果信息不能共享。传统铜片腐蚀结果评定方法存在着一定的局限性和不足，本次实验要想得到更准确的实验结果可以采用铜片腐蚀试验结果评价软件。基于数字图像处理的HIS彩色模型，专家开发了铜片腐蚀试验结果评价软件，解决了传统试验结果评价中存在的以上问题。在图像处理和显示的过程中，需要建立颜色模型。颜色模型15是三维颜色空间中的一个可见光子集，它包含某个颜色域的所有颜色。常用的颜色模型有RGB、HSI、YUV和Lab。（1）RGB彩色模型在RGB模型中，每种颜色的主要光谱中都有红、绿、蓝的成份。这种模型基于Cartesian(笛卡儿

35、)坐标系统。颜色子空间如图3.4的立方体所示，在图3.4中，RGB值在3个顶角上，蓝绿色紫红色和黄色在另三个顶角上，黑色在原点，白色在离原点最远的角上。在这个模型中，灰度级沿着黑白两点的连线从黑延伸到白，其他各种颜色由位于立方体内或立方体上的点来表示，同时由原点延伸的矢量决定。为了方便，假定所有的颜色值都已被标准化，图中的立方体就是单位立方体。也就是，所有R、G、B的值都被假定在O，1范围内。图3.4 R、G、B彩色矩形RGB彩色模型中的图像由3个独立的图像平面构成，每个平面代表一种原色。这样当图像本身用3原色平面描述时，在图像处理中运用RGB模型就很有意义。另外两种彩色模型YUV和La*b*

36、都由RGB线性转换而来，转化公式为：YUV （3.1）Lab: （3.2） （3.3） （3.4） （3.5）其中（X0,Y0,Z0）相应于标准白光所对应的XYZ值。（2）HIS彩色模型色调是描述纯色（纯黄、桔黄或红）的颜色属性。而饱和度提供了由白光冲淡纯色程度的量度。颜色模型的重要性在于两方面，第一，去掉强度成份(l)在图像中与颜色信息的联系;第二，色调和饱和度成份与人们获得颜色的方式密切相关。这些特征使HSI模型成为一个理想法则的工具，这个法则基于人的视觉系统的一些颜色感觉特性。研究图像处理运算很多实用系统都用到HSI模型，如:自动判断水果和蔬菜的成熟度的图像处理统，用颜色样本匹配或检测彩

37、色产品品质的图像处理系统等。在这些相似的应用中，关键是把系统操建立在颜色特性上，人们用这些特性完成特定的任务。对于不同照射光强度的变化，HSI相比于RGB、Lab和YUV变化量较小，有较高的稳定性16。（3）由RGB到HSI的转换如前面所讨论的，RGB模型的定义与单位立方体图有关。HSI模型的颜色分量色调(hue)和饱和度(saturation)的定义与图3.5(a)所示的彩色三角形有关。在图中，我们注意到，颜色点P的色调H是该向量与红色轴的夹角。因此，当H=0时，为红色;H=60时为黄色等等。色点P的饱和度S是指一种颜色被白色稀释的程度，它与P点到三角形中心的距离成正比。P点距三角形中心的距

38、离越远，这种颜色的饱和度越大。HIS模型中的亮度的测量与垂直于三角形并通过其中心的直线有关。沿着位于三角形下方的直线，亮度逐渐由暗到黑，相反，在三角形上方，亮度逐渐由明亮变到白。在三维色空间中将色调、饱和度、亮度结合起来，就产生了如图3.5(b)所示的三面的、类似金字塔的结构。这个结构表面上的任意一点代表一种完全饱和的颜色。这种颜色的色调柱与红色轴的夹角决定，亮度由该点与黑色点的垂直距离决定(与黑色点的距离越远，亮度越强)。类似的结论也适用于结构内的点，唯一不同的随着它们逐渐接近纵轴，颜色的饱和度逐渐降低。 图3.5（a） 图3.5（b） 其中，HSI值与RGB值之间的关系为:亮 度： （3.

39、6）饱 和 度： （3.7）色调公式：（3.8）由于铜片腐蚀标准板的颜色范围较宽，颜色种类较多，根据不同颜色模型的特点，考虑到与目测法结果比较的一致性，专家们选用了光照稳定性较高，颜色分辨更接近于人肉眼的HSI模型来对铜片腐蚀进行评价识别，并建立了与标准色板对应的评价指数（见表3.2）表3.2 标准铜片级别与HIS值及评价指数级别HSI评价指数FR0.020.136175.91401a0.0230.219163.2441.01b0.0250.294152.7691.52a0.8570.485140.8332.02b0.8600.149171.4172.22c0.6390.108133.9892

40、.42d0.0570.059191.2022.62e0.0570.216131.3802.83a0.0300.236120.4263.03b0.5990.130133.9833.54a0.6660.165106.5924.04b0.6740.12259.5174.44c0.7010.7156.9934.8由此专家用Visual Basic6.0编制出了铜片腐蚀试验结果评价软件(见图3.6)。铜片腐蚀试验结果用扫描仪输人待测铜片图像，将其转换成标准JPG格式的图像文件，用铜片腐蚀试验结果评价软件对试验结果图象进行分析、计算出待测铜片的相应等级和评价指数。图3.6 铜片腐蚀试验结果评价软件界面3.

41、3.2 实验方案由于试样一定，试片性质一定，所以本次实验采取改变实验温度和实验时间来研究0号柴油对金属的腐蚀，进而也是在研究0号柴油的腐蚀性。本次实验选取温度为50 和70 ，时间为3 h和5 h。3.4 实验过程3.4.1 实验准备工作（1）试片的准备先用碳化硅砂纸把铜片六个面上的瑕疵去掉。具体操作步骤是先把一张砂纸放在平坦的表面上，用煤油或洗涤溶剂润湿砂纸，以旋转动作将铜片对着砂纸摩擦，用无灰滤纸或夹钳夹持，以防止铜片与手指接触。再用65（240粒度）的碳化硅砂纸处理，以除去在此以前用其他等级砂纸留下的打磨痕迹。用定量滤纸擦去铜片上的金属屑后，把铜片浸没在洗涤溶剂中。铜片从洗涤溶剂中取出后

42、，可直接进行最后磨光，或贮存在洗涤溶剂中备用。从洗涤溶剂中取出铜片，用无灰滤纸保护手指来夹拿铜片。取一些105（150目）的碳化硅砂粒放在玻璃板上，用1滴洗涤溶剂润湿，并用一块脱脂棉，蘸取砂粒。用不锈钢镊子夹持铜片，千万不能接触手指。先摩擦铜片各端边，然后将铜片夹在夹钳上，用沾在脱脂棉上的碳化硅砂粒磨光主要表面。磨时要沿铜片的长轴方向，在返回来磨以前，使动程越出铜片的末端。用一块干净的脱脂棉使劲地摩擦铜片，以除去所有的金属屑，直到用一块新的脱脂棉擦拭时不再留下污斑为止。当铜片擦净后，马上浸入已准备好的试样中。（2）对样品的要求对会使铜片造成轻度变暗的各种试样，应该贮放在干净的、深色玻璃瓶，塑料

43、瓶或其他不致影响到试样腐蚀性的合适的容器中。镀锡容器会影响试样的腐蚀程度，因此不能使用镀锡铁皮容器来贮存试样。容器要尽可能装满试验，取样后立即盖上。取样时要小心，防止试样暴露于直接的阳光下，甚至散射的日光下。实验室收到试样后，在打开容器后尽快进行实验。如果在试样中看到有悬浮水（浑浊），则用一张中速定性滤纸把足够体积的试样过滤到一个清洁、干净的试管中。此操作尽可能在暗室或避光的屏风下进行。3.4.2 实验步骤把完全清澈、无悬浮水或内含水的试样，倒入清洁、干燥的试验弹中30 ml刻线处，并将经过最后磨光、干净的铜片在1 min内浸入该试管中的试样中，拧紧试验弹盖子，把该试验弹放到已维持在需要的温度

44、的浴中。在实验过程中，试管的内容物要防止强烈的光线。在浴中放置3 h 5 min后，按检查步骤检查铜片。检查步骤：把试验弹的内容物倒入150 ml高型烧杯中，倒时要让铜片轻轻地滑入，以避免碰破烧杯。用不锈钢镊子立即将铜片取出，浸入洗涤溶剂中，洗去试样。立即取出铜片，用定量滤纸吸干铜片上的洗涤溶剂。把铜片与腐蚀标准色板比较来检查变色或腐蚀迹象。比较时，把铜片和腐蚀标准色板对光线成45角折射的方式拿持，进行观察。3.4.3 实验注意事项由于日光及紫外线对金属腐蚀试验结果影响很大，所以采样容器要避光存放。不同种类的金属试片，绝不能同时放在装有被测试样的同一试管中，以防止金属发生原电池反应，导致某一金

45、属试片过度腐蚀，不能准确判断测试结果；装有被测试样的同一试管中，也不能放入多于标准中规定数量的同类金属试片，以防止油品中能促使金属材料腐蚀的活性组分的有效浓度降低，使测定结果产生误差。（1）必须严格控制实验条件。铜片腐蚀实验为条件性试验，加热浴温度的高低、恒温效果的好坏、金属试片在油中浸没时间的长短都会影响测定结果。（2）金属试片的洁净程度对实验结果也有直接影响。所以铜片一经磨光、擦净，绝不能直接用裸手直接触摸，应当使用镊子夹持、以免汗渍及污物等加速铜片的腐蚀。（3）实验环境对实验结果也有影响。要确保实验环境中没有含硫气体的存在，工作地点的周围无硫化氢气体存在。（4）实验中所用的试剂会对结果有

46、较大的影响。因此，应保证试剂对铜片无腐蚀作用，所有的试剂应经铜片试验合格后方能使用。（5）要用未过滤的试样进行腐蚀性实验。试验样品（尤其是用过的油）不允许预先用滤纸过滤，以防止具有腐蚀活性的物质损失。除定性地检测试样中能引起金属腐蚀的游离硫和活性硫化物外，还可定性检测引起金属腐蚀的水和溶于水中的酸性及碱性的物质等。（6）正确判断试油对铜片腐蚀所形成的颜色变化。当铜片是介于两种相邻的标准色板之间的腐蚀级时，则按其变色严重的腐蚀级判断试样。当铜片出现有比标准色板中1b还深时，则认为铜片仍属1级；但是，如果观察到有红色时，则所观察的铜片判断为2级。2级中紫红色铜片可能被误认黄铜色完全被洋红色的色彩所

47、覆盖的3级。为了区别两个级别，可以把铜片浸没在洗涤溶剂中。2级会出现一个深橙色，而3级不变色。为了区别2级和3级中多种颜色的铜片，把铜片放入试管中，并把这支试管平躺在315370 的电热板上46 min。另外，用一支试管，放入一支高温蒸馏用温度计，观察这支温度计的温度来调节电炉的温度。如果铜片呈现银色，然后再呈现为金黄色，则认为铜片属2级。如果铜片出现如4级所述透明的黑色及其他各色，则认为铜片属3级。在加热浸提过程中，如果发现手指印或任何颗粒或水滴而弄脏了铜片，则需重新进行实验。如果沿铜片的平面的边缘棱角出现一个比铜片大部分表面腐蚀级还要高的腐蚀级别的话，则需重新进行实验。这种情况大多是在磨片

48、时磨损了边缘而引起的。如果重复测定的两个结果不相同，则重新进行实验。当重新实验的两个结果仍不相同时，则按变色严重的腐蚀级来判断试样。4 实验结果及评价4.1 实验结果描述 试片1（新铜片） 试片2（实验温度50 ，时间3 h）试片3（实验温度70 ，3 h） 试片4（实验温度50 ，时间5 h）图4.1 实验记录由于本次试验条件的限制，只对实验结果采取了传统的目测法，在技术和仪器先进的情况下，可以采取铜片腐蚀试验结果评价软件，获得更准确的结果。腐蚀标准色板对比后，描述实验结果如下：试片1：新磨铜片试片2：1a级，轻度变色，几乎与新磨光的铜片一样试片3：1b级，接近深橙色。试片4：颜色加深，但还

49、属于深橙色，未达到2级。最后判断本次实验所用试样腐蚀级别为1级，通过铜片腐蚀试验(ASTMn30标准，不大于1级)。4.2 实验评价铜片腐蚀实验为条件性试验，加热浴温度的高低、恒温效果的好坏，金属片在油中浸没时间的长短都会影响测定结果。（1）温度的影响实验中试片2和试片3试验时间相同，都是3 h,只是实验温度不同。试片2是50 ，试片3是70 ，得到的结果是试片3比试片2腐蚀严重，即加热浴温度的高低影响测定结果，一定温度范围内，温度越高，腐蚀程度越严重。（2）时间的影响试片2和试片4实验温度相同，实验时间不同，试片2是3 h,试片4是5 h，结果为时间长的试片4腐蚀程度严重。5 结论（1）0号

50、柴油，在试样一定，金属性质一定，一定的实验温度范围内，实验温度越高，实验时间越长，铜片受到的腐蚀越严重，腐蚀性就越强。（2）本次实验所取试样是商业市售0号柴油，实验结果表明，该试样符合国家对0号柴油腐蚀性要求，即通过铜片腐蚀试验(ASTMn30标准，50 ，3 h，不大于1级)。参考文献1张宝仪, 大功率柴油机奥氏体排气阀钢3Cr23Ni8Mn3MoN钢的组织性能研究J. 2005 (4): 1-3.2程丽华, 吴金林. 石油产品基础知识M. 北京: 中国石化出版社. 2006: 47-57.3朱根权, 夏道宏. 重油催化裂化汽油铜片腐蚀的原因.石油炼制与化工, 1994, 25 (12):

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