TY - CONF A1 - Schulz, Wencke T1 - Corrosion induced alloy sulfidation in a high-entropy alloy (HEA) N2 - To apply high-entropy alloys (HEA) of the CrMnFeCoNi family in challenging atmospheres, their degradation behavior under harsh environments needs to be investigated. Oxidation studies to HEAs have not been extensively investigated and most of them are concentrated on environments like synthetic air, laboratory air, CO/CO2, O2 and H2O atmospheres. Main corrosion products which were identified after aging times of up to 100 h are Mn2O3 (≤800°C) and Mn3O4 (≥800°C). Another corrosive medium in high temperature applications is SO2, which preferentially forms sulfides on commercial steels for example. These can be occurred both in the oxide layer and at the oxide/metal interface. For instance, on Fe-Cr based alloys sulfides (Cr5S6) were detected along grain boundaries and their number increases with exposure time and Cr-content in the alloy. These sulfides show an increased hardness, compared to the bulk alloy, and cause an embrittlement of the grain boundaries. This is a serious material degradation phenomenon, now addressed for the case of HEAs. In the present study metal sulfides were identified after corrosion of the HEA CrMnFeCoNi alloy in an Ar-0.5vol.%SO2 atmosphere at 800°C for 24 h, 48 h, 96 h and 192 h exposure time. After all three duration times, a thin non-protective Cr2O3 layer has formed at the oxide/alloy interface. At the gas side a thick Mn3O4 layer with local voids containing sulfur could be detected by SEM-EDS analysis. Furthermore, S precipitates could be detected in the bulk material near the surface. These sulfides were characterized in detail by scanning and transmission electron microscopy. Based on these results, a model for grain boundary sulfidation of high-entropy alloy CrMnFeCoNi is discussed. T2 - EUROMAT 2021 EUROPEAN CONGRESS AND EXHIBITION ON ADVANCED MATERIALS AND PROCESSES CY - Online meeting DA - 13.09.2021 KW - High-entropy alloys KW - High-temperature corrosion KW - Sulfidation KW - Chromium oxide KW - Manganese oxide PY - 2021 AN - OPUS4-53455 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Schulz, Wencke A1 - Nofz, Marianne A1 - Dörfel, Ilona A1 - Saliwan Neumann, Romeo A1 - Kranzmann, Axel T1 - Aluminiumoxid als Schutzschicht für kommerzielle Kraftwerksstähle (Teil 1) N2 - In Kohlekraftwerken mit Oxyfuel-Technologie erfolgt die Verbrennung unter Zufuhr von reinem Sauerstoff. Damit steht für die Abscheidung und Speicherung von CO2 ein Rauchgas mit hohem CO2-Anteil zur Verfügung (CCS-Technologie). Aufgrund dieses Verbrennungsprozesses ändert sich im Wesentlichen die Rauchgaszusammensetzung hin zu hohem H2O- und SO2 -Anteil. Deshalb wurden in verschiedenen Laboratorien kommerzielle Kraftwerksstähle unter den entsprechenden korrosiven Bedingungen getestet. Im Vergleich zur herkömmlichen Verbrennungsmethode zeigten die ferritisch-martensitischen Stähle schon nach 1000 h Auslagerungszeit unter Oxyfuel-Bedingungen eine durch einen deutlich erhöhten Materialverlust gekennzeichnete Korrosion. Eine Möglichkeit um dennoch die Lebensdauer dieser Stähle zu gewährleisten, besteht im Aufbringen geeigneter Schutzschichten auf die Stahloberfläche. Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Herstellung und Bewertung von Sol-Gel-Aluminiumoxidschichten als Schutz vor Korrosion in Oxyfuel-Rauchgas-Atmosphäre. Diese wurden auf den warmfesten Stahl X20CrMoV12-1 (X20) mittels der Tauchmethode aufgebracht. Anschließend erfolgte eine Auslagerung der beschichteten Proben für 1000 h bei 600 °C in einer H2O-CO2-O2-SO2 -Atmosphäre. Im Vergleich zum unbeschichteten Stahl X20 war der Materialverlust des beschichteten Stahls deutlich geringer. Insbesondere konnte durch die Aluminiumoxidschicht der Transport von CO2 und SO2 zur Stahloberfläche verhindert werden. KW - Stahl KW - Korrosion KW - Aluminiumoxid KW - Sol-Gel PY - 2016 SN - 0016-4232 VL - 107 IS - 9 SP - 1900 EP - 1903 PB - Leuze Verlag CY - Bad Saulgau AN - OPUS4-38148 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Schulz, Wencke A1 - Hünert, Daniela A1 - Nitschke, Heike A1 - Saliwan Neumann, Romeo A1 - Kranzmann, Axel T1 - Comparison of the corrosion behaviour of 9-12 % Cr steels in H2O, H2O-CO2 and H2O-CO2-O2 T2 - NACE International corrosion conference 2009 CY - Atlanta, Georgia, USA DA - 2009-03-22 KW - 9-12%Cr-steels KW - Steam KW - CO2 KW - O2 KW - High-temperature corrosion KW - Evaporation of chromium PY - 2009 SP - 1 EP - 10 (Paper No. 09264) AN - OPUS4-19464 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Schulz, Wencke A1 - Nofz, Marianne A1 - Feigl, Michael A1 - Dörfel, Ilona A1 - Saliwan Neumann, Romeo A1 - Kranzmann, Axel T1 - Corrosion of uncoated and alumina coated steel X20CrMoV12-1 in H2O-CO2-O2 and air at 600 °C N2 - Future coal power plants will in case of oxyfuel combustion be operated with altered atmospheres. Hence, corrosion attack might become more severe and steels have to be protected. An alumina-sol was used to coat X20CrMoV12-1 (X20) with alumina to test the protection. Testing was performed at 600 °C in flowing H2O–CO2–O2 and static laboratory air for 1000 h. Oxidation under air is minor compared to exposure in oxyfuel atmosphere. In both cases a multilayered oxide (hematite, magnetite, spinel) was formed on uncoated steels. Carburization appeared on uncoated X20 in H2O–CO2–O2. The coating demonstrates a high protection. KW - A. Steel KW - B. SEM KW - B. STEM KW - C. Carburization KW - C. High temperature corrosion KW - C. Oxide coatings PY - 2013 DO - https://doi.org/10.1016/j.corsci.2012.10.031 SN - 0010-938X VL - 68 SP - 44 EP - 50 PB - Elsevier Ltd. CY - Orlando, Fla. AN - OPUS4-27636 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Schulz, Wencke A1 - Nofz, Marianne A1 - Dörfel, Ilona A1 - Saliwan Neumann, Romeo A1 - Kranzmann, Axel ED - Leuze-Reichert, Sylvia T1 - Aluminiumoxid als Schutzschicht für kommerzielle Kraftwerksstähle (Teil 2) N2 - In Kohlekraftwerken mit Oxyfuel-Technologie erfolgt die Verbrennung unter Zufuhr von reinem Sauerstoff. Damit steht für die Abscheidung und Speicherung von CO2 ein Rauchgas mit hohem CO2-Anteil zur Verfügung (CCS-Technologie). Aufgrund dieses Verbrennungsprozesses ändert sich im Wesentlichen die Rauchgaszusammensetzung hin zu hohem H2O- und SO2 -Anteil. Deshalb wurden in verschiedenen Laboratorien kommerzielle Kraftwerksstähle unter den entsprechenden korrosiven Bedingungen getestet. Im Vergleich zur herkömmlichen Verbrennungsmethode zeigten die ferritisch-martensitischen Stähle schon nach 1000 h Auslagerungszeit unter Oxyfuel-Bedingungen eine durch einen deutlich erhöhten Materialverlust gekennzeichnete Korrosion. Eine Möglichkeit um dennoch die Lebensdauer dieser Stähle zu gewährleisten, besteht im Aufbringen geeigneter Schutzschichten auf die Stahloberfläche. Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Herstellung und Bewertung von Sol-Gel-Aluminiumoxidschichten als Schutz vor Korrosion in Oxyfuel-Rauchgas-Atmosphäre. Diese wurden auf den warmfesten Stahl X20CrMoV12-1 (X20) mittels der Tauchmethode aufgebracht. Anschließend erfolgte eine Auslagerung der beschichteten Proben für 1000 h bei 600 °C in einer H2O-CO2-O2-SO2 -Atmosphäre. Im Vergleich zum unbeschichteten Stahl X20 war der Materialverlust des beschichteten Stahls deutlich geringer. Insbesondere konnte durch die Aluminiumoxidschicht der Transport von CO2 und SO2 zur Stahloberfläche verhindert werden. KW - Stahl KW - Korrosion KW - Aluminiumoxid KW - Sol-Gel PY - 2016 SN - 0016-4232 VL - 107 IS - 10 SP - 2098 EP - 2102 PB - Leuze-Verlag CY - Bad Saulgau AN - OPUS4-38149 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Hünert, Daniela A1 - Schulz, Wencke A1 - Nitschke, Heike A1 - Saliwan Neumann, Romeo A1 - Oder, Gabriele A1 - Kranzmann, Axel T1 - Corrosion behaviour of ferritic and martensitic power plant steels under conditions of dual atmospheres N2 - The most efficient construction materials for boiler water walls and superheaters in steam power plants are ferritic and martensitic steels. In practical operation tubes are simultaneously exposed to combustion gas and air/steam on their opposite surfaces. The corrosion behaviour of ferritic-martensitic steels under such dual atmospheres is nondistinctive and has therefore been investigated in a special designed test equipment between 500 and 620°C. The power plant conditions were simulated wi th a flowing and pressurised (80 bar) combustion gas on the inner side of the tube which mainly consists of H2O and/or CO2. On the outer side, the tube material was exposed to air. It was discovered that under similar temperatures the oxides formed on the air side under dual atmosphere conditions were significantly different to the oxide scales formed when the alloy was exposed to air only. It is assumed that the anomalous corrosion behaviour during the dual atmosphere exposure is due to the hydrogen transport through the bulk alloy from the combustion gas side to the air side. T2 - NACE International corrosion conference 2009 CY - Atlanta, Georgia, USA DA - 2009-03-22 KW - High temperature corrosion KW - Dual atmosphere KW - Corrosive gases KW - Mild steels KW - 9-12% Cr-steels KW - Hydrogen transport PY - 2009 SP - 1 EP - 10 (Paper 09263) AN - OPUS4-22335 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Schulz, Wencke T1 - Alumina Coatings against Carburization and Oxidation under Oxyfuel Conditions T2 - Materials for Energy 2010 CY - Karlsruhe, Germany DA - 2010-07-05 PY - 2010 AN - OPUS4-24013 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Schulz, Wencke T1 - Alumina Coatings under Oxyfuel Condition T2 - The 4th WMRIF (World Materials Research Institutes Forum) CY - Shenyang, China DA - 2011-05-22 PY - 2011 AN - OPUS4-24411 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Schulz, Wencke T1 - Preparation of alumina layers on commercial power plant steels T2 - 2nd Oxyfuel Combustion Conference CY - Yeppoon, Australia DA - 2011-09-12 PY - 2011 AN - OPUS4-24412 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Schulz, Wencke T1 - Comparision of the corrosion behaviour of 9-12 % Cr steels in H2O, H2O-CO2 and H2O-CO2-O2 T2 - NACE CORROSION 2009 CY - Atlanta, GA, USA DA - 2009-03-22 PY - 2009 AN - OPUS4-22674 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Schulz, Wencke T1 - High temperature oxidation behavior of CrMnFeCoNi and CrCoNi in various atmospheres N2 - The study presented here focusses on a systematic analysis of oxidation mechanisms of the well-known Cr20Mn20Fe20Co20Ni20 alloy and one of its ternary sub-system Cr33.3Co33.3Ni33.3 which were reported in the literature to exhibit attractive mechanical properties. Both alloys are single phase fcc prior to oxidation and were simultaneously exposed to different oxygen containing atmospheres at 700° C and 800° C for durations up to 288 h. Cr20Mn20Fe20Co20Ni20 showed poor oxidation resistance at high temperatures due to its high amount of manganese leading to the formation of non-protective Mn-oxide scales. In contrast, a relatively homogeneous and protective chromia layer was found to form on CrCoNi at 700° C and 800° C after each exposure time. Mass change-, SEM- and XRD analysis of the oxide layers were performed in the present study and provide a better understanding of the oxidation mechanisms as well as the impact of the alloy composition on oxidation behavior. T2 - World Congress on High Entropy Alloys (HEA 2019) CY - Seattle, WA, USA DA - 17.11.2019 KW - Scanning electron microscopy KW - High-entropy alloys KW - High-temperature corrosion PY - 2019 AN - OPUS4-50309 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Schulz, Wencke A1 - Feigl, Michael A1 - Dörfel, Ilona A1 - Saliwan Neumann, Romeo A1 - Nofz, Marianne A1 - Kranzmann, Axel T1 - Alumina coatings against carburization and oxidation under oxyfuel conditions T2 - 1st International conference on materials for energy CY - Karlsruhe, Germany DA - 2010-07-04 PY - 2010 SN - 978-3-89746-117-8 SP - 1012 AN - OPUS4-24179 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -