Filtern
Erscheinungsjahr
- 2016 (7) (entfernen)
Dokumenttyp
Schlagworte
- Corrosion (4)
- Steel (3)
- Aluminiumoxid (2)
- CALPHAD approach (2)
- CCS (2)
- CO2 (2)
- DICTRA modeling (2)
- Decarburization (2)
- Experimental kinetics (2)
- Korrosion (2)
The paper presents the microstructure, chemical and phase composition of thin scale, obtained as a result of high temperature corrosion of X20Cr13 stainless steel. Samples were exposed to gas atmosphere of the following composition: 0.25 vol.% of SO2 and 99.75 vol.% of Ar at 600 °C for 5 h. As a consequence, thin compact scale was formed on steel surface.
This scale consisted of three different zones. An amorphous zone was formed close to steel surface. Then, nanocrystalline Zone could be observed. Finally, larger grains were formed during the corrosion process. The analysis of the chemical composition revealed higher concentration of chromium near steel surface. In contrast, to chromium, the content of iron, increased near the scale surface. It was found out that the (Cr, Mn, Fe)5O12 phase appeared in the thin scale.
Properties of pipe steels for CCS (carbon capture and storage) technology require resistance against the corrosive environment of a potential CCS-site (heat, pressure, salinity of the aquifer, CO2-partial pressure). The influence of austenitzing in heat treatment routines of two different injection pipe Steels (1.4034, X46Cr13 and 1.4021, X20Cr13) was evaluated. Steel coupons were austenitized at different temperatures (900- 1050 °C) for different lengths of time (30-90 min) before quenching and annealing prior to long term corrosion experiments (60°C, 100 bar, artificial brine close to a CCS-site in the Northern German Basin, Germany). In general, fewer pits are found on X46Cr13. Comparing steels with 13% chromium each the higher carbon content of X46Cr13 (0.46% C) results in a lower number of pits compared to X20Cr13 (0.20% C). It is found that neither the carbon content of the steels nor austenitizing temperature has much influence, but local corrosion behaviour is most susceptible towards austenitzing time.
In coal-fired power plants using oxyfuel combustion process with carbon capture and sequestration, instead of air, a mixture of oxygen and recirculated flue gas is injected in the boiler. A series of steels were exposed to CO2-SO2-Ar-H2O gas mixtures at 600 °C for 1000 h to compare their high temperature corrosion behavior. During the corrosion process, carburization, decarburization and recrystallization were observed underneath the oxide scale depending on the gas mixture and alloy composition. The conditions that lead to carburization are not yet completely understood, but decarburization can be simulated using thermodynamic and kinetic models. In this work, the results of these simulations are compared with measured values for one of the alloys that displayed a decarburized region. Since the mobility of carbon in the scale is not known, two strategies were adopted: simulation of alloy-atmosphere contact; and estimation of the carbon flux to produce the observed decarburization. The second approach might give an insight on how permeable to carbon the scale is.
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.
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.
Properties of pipe steels for CCS (carbon capture and storage) technology require resistance against the corrosive environment of a potential CCS-site (heat, pressure, salinity of the aquifer, CO2-partial pressure). The influence of austenitzing in heat treatment routines of two different injection pipe steels (1.4034, X46Cr13 and 1.4021, X20Cr13) was evaluated. Steel coupons were austenitized at different temperatures (900-1050 °C) for different lengths of time (30-90 min) before quenching and annealing prior to long term corrosion experiments (60°C, 100 bar, artificial brine close to a CCS-site in the Northern German Basin, Germany). In general, fewer pits are found on X46Cr13. Comparing steels with 13% chromium each the higher carbon content of X46Cr13 (0.46% C) results in a lower number of pits compared to X20Cr13 (0.20% C). It is found that neither the carbon content of the steels nor austenitizing temperature has much influence, but local corrosion behaviour is most susceptible towards austenitzing time.
In coal-fired power plants using oxyfuel combustion process with carbon capture and sequestration, instead of air, a mixture of oxygen and recirculated flue gas is injected in the boiler. A series of steels were exposed to CO2-SO2-Ar-H2O gas mixtures at 600 °C for 1000 h to compare their high temperature corrosion behavior. During the corrosion process, carburization, decarburization and recrystallization were observed underneath the oxide scale depending on the gas mixture and alloy composition. The conditions that lead to carburization are not yet completely understood, but decarburization can be simulated using thermodynamic and kinetic models. In this work, the results of these simulations are compared with measured values for one of the alloys that displayed a decarburized region. Since the mobility of carbon in the scale is not known, two strategies were adopted: simulation of alloy-atmosphere contact; and estimation of the carbon flux to produce the observed decarburization. The second approach might give an insight on how permeable to carbon the scale is.