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Carbon Capture, Utilization and Storage (CCUS) has been proposed as a promising technology for the mitigation of CO2 emissions into the atmosphere from fossil-fuel-operated power generation plants. As the reliability and cost effectiveness of the pipeline transport network is crucial to the overall operability and resilience of the CCUS system, it is vital to realize the possible corrosion risks of the employed pipeline steels corresponding to the impurity level of the gas source.
Recent studies have shown that even the high alloyed materials might be susceptible to general and/or localized corrosion by the condensates forming from the impurities such as SOx, NOx, CO, O2 and water [1]. Up to now, however, there is no regulation procedure which defines the maximum acceptable level of impurities and the combination of them for each employed pipeline steels. Herein, systematic experiment series were conducted by mixing pure CO2 gas with varying concentration of each impurity and with the varying combination of them. Each time, the mixture was then fed (1 L/min) into the reactor containing 12 specimens for 120-600 h at 5°C (to simulate the sub-level pipeline transport). The resulted condensate was collected and analyzed by ionic chromatography and atomic absorption spectroscopy to determine the chemical composition. In this study, the “worst-case scenario” gas mixture, containing 2.5 % H2O, 1.8 % O2, 1000 ppm NO2, and 220 ppm SO2 as impurities, resulted in the condensate containing H2SO4 0.114 M and HNO3 0.0184 M (pH 2.13). This “original” condensate was then re-produced to carry out exposure tests and electrochemical characterization including corrosion potentials and impedance spectroscopy in CO2 saturated condition for 7-14 days at the same temperature. The corrosion rate was also measured by mass loss method.
We can conclude that, at the initial stage, HNO3 plays the dominant role in Fe dissolution process, while H2SO4 is responsible for the pit initiation followed by pitting corrosion. Future studies will be focused on the combination effect from the impurities and the exposure test under the regularly changing condensate to mimic the real CO2 pipeline system.
Aufbau einer Wissensbasis zu Bruchflächen und Gefüge in der fraktographischen online-Datenbank
(2016)
In einer fraktographischen online-Datenbank werden Informationen zum Bruchverhalten von technischen Werkstoffen zusammengetragen. Primäres Ziel ist die kontrollierte Erzeugung von Brüchen und deren anschließende Analyse, aber auch Beispiele aus Schadensfällen werden eingestellt. Die makroskopischen und mikroskopischen Merkmale von Bruchflächen, die Art der Beanspruchung und die dazugehörigen Werkstoffgefüge werden in Datensätzen zusammengefasst, die der interessierten Fachöffentlichkeit zu Verfügung stehen.
Oft sind von außen nicht sichtbare „Ungänzen“ im Innern die Ursache für das Versagen von Bauteilen. In manchen Fällen genügt eine herkömmliche metallographische Präparation, um der Schadensursache auf die Spur zu kommen. In anderen Fällen aber sind die Ungänzen zu klein oder ihre Lage zu ungewiss, um sie mit zufälligen Schnitten zu treffen. Zudem würde man durch Fehlversuche das Bauteil zu stark schädigen und so wertvolle Spuren verlieren sowie die weitere Untersuchbarkeit einschränken. In solchen Fällen ist es im wahrsten Sinn des Wortes zielführend, die Ungänzen mit Hilfe eines räumlich abbildenden ZfP-Verfahrens zu lokalisieren und dann mit den erhaltenen Koordinaten eine metallographische Zielpräparation präzise durchzuführen. Als Methoden kommen z.B. Mikro-Computer-Tomographie (µCT) und Tauch-Ultraschall in Frage. Bauteile können kleine elektronische Komponenten sein, aber auch große Bauteile wie Wellen aus Fahrzeugen oder Anlagen.
Modulare Hüftprothesen können individuell der Anatomie des Patienten angepasst werden und haben dadurch eine positive Auswirkung auf dessen Lebensqualität. Unter Betriebsbelastung sind in der zusätzlichen Konusverbindung zwischen Schaft und Kopfteil Relativbewegungen möglich. Selbst an Titan-Bauteilen bewirken diese durch Verletzung der Passivschicht Reibkorrosion und infolgedessen Spaltkorrosion. Verunreinigungen wie z.B. Knochenrückstände in der Konusverbindung bewirken eine erhöhte Relativbewegung und führen zusätzlich zu einer örtlichen Spannungsüberhöhung durch lokale Pressung. Die an der Mantelfläche des Schafts entstehenden Korrosionsdefekte reduzieren die Schwingfestigkeit des Schafts erheblich, so dass dort Schwingrisse initiiert werden können, welche dann durch die üblichen zyklischen Schwell-Biegebelastungen bis zum Restgewaltbruch wachsen.
CO2 streams captured from power stations or industrial plants may contain impurities that impact the consecutive steps of the CO2 capture and storage (CCS) chain. As the basis for an optimization of CO2 purity over the whole CCS chain, impacts of different impurities were investigated at key steps including studies on (i) corrosion of metallic materials in CO2 streams and brine, (ii) fluid and interfacial properties as a function of pressure, temperature and CO2 stream composition and their implications for CO2 transport, injection and geological storage, (iii) costs of different pipeline design options, (iv) geochemical alterations at typical reservoir conditions and their implications for geomechanical rock properties. Major findings are synthesized for two exemplary single source-single sink CCS chain scenarios involving CO2 stream compositions typical for pre-combustion capture and oxyfuel combustion. Recommendations for material selection for compression, transport and injection were derived for various CO2 stream compositions. To reliably control corrosion, a limitation of water contents to 50 ppmv is recommended for pipeline transportation of all CO2 streams. At geological storage conditions, the presence of either O2, NOx or SO2 only weakly affected fluid-mineral/rock interactions that still impacted geomechanical rock properties.
Application of 4Q-BSE detector and dedicated software enables 3D surface measurements of fracture samples in SEM. 3D surface measurement is independent from magnification and material invariant. Quantitative height measurements require careful detector adjustment and system calibration. Live 3D view allows a fast assessment of topographical features. In addition to SE and BSE imaging, 3D surface data help to analyse and interpret fracture samples.
Aufbau einer Wissensbasis zu Bruchflächen und Gefüge in der fraktographischen online-Datenbank
(2016)
Fraktographisches Wissen in Form von Vergleichsbildern von Bruchflächen werden in einer fraktographischen online-Datenbank zusammengetragen und der interessierten Fachöffentlichkeit zur Verfügung gestellt. Zu diesem Zweck werden Vergleichsversuche durchgeführt, insbesondere Schwingversuche. Die erzeigten Bruchflächen werden makroskopisch und mikroskopisch analysiert und dokumentiert. Das dazu gehörige Werkstoffgefüge wird ebenfalls dargestellt. Das Augenmerk der aktuellen Arbeiten liegt daher auch auf Zusammenhängen zwischen Bruchmechanismen und Gefügestrukturen. Zur Einleitung wird eine Schadensanalyse von Adolf Martens aus dem Jahre 1884 vorgestellt.“