Experimental research of road maintenance salts and molasses (“Safecote”) corrosive impact on metals

Abstract

The purpose of this investigation is to assess the corrosive impact of de‐icing salts and product “Safecote” on metals by performing immersion and spraying experiments. Metallic elements such as metallic bridges, road signs, and cars, situated near the road, are exposed to salts used for road maintenance in winter seasons. The salts, used to de‐ice the road surface, can cause metal corrosion. NaCl, CaCl₂, also mixture of NaCl and CaCl₂ are most commonly used salts in Lithuania. Ions of chloride are the main agents which increase corrosion rate and the metal mass loss. This harmful effect could be mitigated by replacing the salts with organic de‐icers, for instance, product “Safecote” based on molasses, which is a by‐product of sugar production. The research of mass loss of metals and metal alloys was carried out with the help of two methods ‐ immersion and spraying. In the first case tested metals were dipped into the solutions of NaCl, CaCl₂, NaCl:CaCl₂ and NaCl:Safecote, in the other – metals were sprayed with solutions of above mentioned metals. Results of the experimental research showed that CaCl₂ has the highest effect on metal corrosion. This solution caused mass loss of galvanized steel 301.71±4.2 mg, and carbon steel ‐ 52.27±1.7mg by immersion method. What is more, aluminium 1.37±0.13 mg, galvanized steel 51.79±0.9mg, stainless steel 2.11±0.2 mg, and carbon steel 266.58±2.5 mg lost their mass by spraying method. The results of the experiment showed that salts, used for road maintenance in winter seasons, should be mixed with “Safecote”, which mitigates corrosion of metals and minimizes their mass loss.

Reikšminiai žodžiai: kelio priežiūra, druskos, natrio chloridas, kalcio chloridas, melasa, metalai, korozija, masės netekimas.

Kelių priežiūrai naudojamų druskų ir melasos („Safecote“) poveikio metalų korozijai eksperimentiniai tyrimai

Santrauka. Tyrimų tikslas – taikant įmerkimo ir purškimo metodus įvertinti kelių priežiūrai žiemą naudojamų druskų ir melasos įtaką metalų korozijai. Metalinius tiltus, kelio ženklus, kitus metalinius kelio elementus bei mašinas žiemą veikia kelio priežiūrai (slydimui sumažinti) naudojamos druskos, vyksta korozija. NaCl, CaCl₂ bei NaCl ir CaCl₂ mišinys – dažniausiai Lietuvoje naudojamos druskos. Chloridai yra pagrindiniai koroziją sukeliantys ir metalų masę mažinantys jonai. Šis negatyvus chloridų poveikis gali būti sumažintas pakeitus kelių priežiūrai naudojamas druskas organinėmis cheminėmis medžiagomis ledui tirpinti, pvz., „Safecote“. Tai antrinis žemės ūkio produktas, gaunamas iš cukraus pramonės atliekų, dar vadinamas melasa. Metalų ir jų lydinių masės mažėjimo tyrimas buvo atliekamas dviem būdais – įmerkimo ir purškimo. Pirmuoju atveju tiriamieji metalai įmerkiami į NaCl, CaCl₂, NaCl:CaCl₂ ir NaCl: „Safecote“ tirpalus, o antruoju atveju – metalai šiais tirpalais purškiami. Pagal eksperimentinių tyrimų rezultatus įrodyta, kad CaCl₂ tirpalas sukėlė didžiausią metalų koroziją, t. y. cinkuotoji skarda neteko 301,71±4,2 mg, anglinis plienas – 52,27±1,7 mg masės taikant įmerkimo metodą, o purškimo atveju aliuminis neteko 1,37±0,13 mg, cinkuotoji skarda – 51,79±0,9 mg, nerūdijantis plienas – 2,11±0,2 mg, o anglinis plienas – 266,58±2,5 mg masės. Remiantis atliktų eksperimentinių tyrimų rezultatais siūloma su kelių priežiūrai naudojamomis druskomis naudoti „Safecote“ tirpalą, kuris sumažina metalų koroziją.

Экспериментальное исследование коррозионного воздействия на металлы солей и мелассы (“Safecote”), применяемых для содержания дорог

Pезюме. Целью исследования была оценка коррозионного воздействия солей и продукта “Safecote”, применяемых для содержания дорог в зимний период, на металлы. Металлические мосты, дорожные знаки и другие металлические элементы, а также автомобили подвергаются воздействию солей, используемых для уменьшения скользкости дорог в зимний сезон. Чаще всего в Литве используются соли NaCl, CaCl₂ , а также смесь NaCl и CaCl₂ . Ионы хлорида являются основными агентами, способствующими коррозии металла и потерям их массы. Это вредное воздействие хлоридов может быть уменьшено путем замены солей, используемых для содержания дорог, органическими веществами для удаления льда, например, продуктом “Safecote” на основе мелассы, которая является побочным продуктом производства сахара. Исследование потери массы металлов и их сплавов осуществлялось двумя методами – методом погружения и распыления. В первом случае исследуемые металлы погружались в растворы NaCl, CaCl₂ , NaCl: CaCl₂ и NaCl: Safecote, а во втором – металлы подвергались распылению этими растворами. Результаты эксперимента показали, что раствор CaCl₂ оказывает наибольший эффект на коррозию металлов. В случае применения метода погружения потеря массы из оцинкованной стали составила 301,71±4,2 мг, а массы из углеродистой стали – 52,27±1,7 мг. В случае применения метода распыления металлы также лишились массы: алюминий – 1,37±0,13 мг, оцинкованная сталь – 51,79±0,9 мг, нержавеющая сталь – 2,11±0,2 мг и углеродистая сталь – 266,58±2,5 мг. Результаты эксперимента показали, что соль, используемую для содержания дорог в зимний период, следует смешивать с продуктом “Safecote”, который уменьшает коррозию металлов.

Ключевые слова: соли для содержания дорог, хлорид натрия, хлорид кальция, меласса, металлы, коррозия, потеря массы.

First Published Online: 14 Oct 2010

Keyword : road maintenance salts, sodium chloride, calcium chloride, molasses, metals, corrosion, mass loss