5 Werkstofftechnik
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Nachdem im Verbundprojekt COORAL das Hauptaugenmerk auf überkritisches CO2 gelegt wurde, d. h. Transport über kurze Strecken bei erhöhter Temperatur, wurde in CLUSTER ein größeres lokales Transport-Netzwerk betrachtet, bei dem CO2 bei geringeren Temperaturen, also vorwiegend im flüssigen Zustand transportiert wird. Wurden in COORAL die CO2-Ströme von Kohlekraftwerken untersucht, ging es in CLUSTER zusätzlich um die Emissionen von relevanten Industrien, deren CO2-Emissionen nicht ohne Weiteres vermieden werden können.
Aufgrund der Erfahrungen in COORAL konnte eine Auswahl von kommerziellen Werkstoffen getroffen werden, die für einen konkreten Einsatz für CCS zur Verfügung stünden. Die gemischten und fluktuierenden CO2-Zusammensetzungen sind bei geeigneten Begrenzungen der Begleit¬stoffe im CO2 bezüglich Korrosionsvorgänge beherrschbar. Die Machbarkeit eines lokalen CCS-Clusters erscheint daher gegeben, soweit dies die Anlagen für Kompression, Transport und Injektion betrifft.
This contribution provides current findings regarding materials susceptibility for carbon capture, utilization and storage (CCUS) applications. Basing on results gathered in 2 German long-term projects (COORAL and CLUSTER) suitable materials are introduced as well as dominating impurities of the CO2-stream and corrosion mechanisms. Investigations cover the whole CCUS process chain and provide material recommendations for certain parts.
Carbon Capture and Storage (CCS) is well acknowledged to mitigate climate change. Therefore, pipe Steels suitable for CCS technology require resistance against the corrosive environment of a potential CCS-site, e.g. heat, pressure, salinity of the aquifer, CO2-partial pressure. Samples of different mild and high alloyed stainless injection-pipe Steels partially heat treated: 42CrMo4, X20Cr13, X46Cr13, X35CrMo4 as well as X5CrNiCuNb16-4 were kept at T=60 °C and ambient pressure as well as p=100 bar for 700 h - 8000 h in a CO2-saturated synthetic aquifer environment similar to possible geological on-shore CCS-sites in the northern German Basin. Main corrosion products analysed on pits are FeCO3 and FeOOH. The carbon content does not show significant influence on the pitting behaviour. Generally, higher chromium Content results in better corrosion resistance. Although X35CrMo17-1 and X5CrNiCuNb16-4 show low surface corrosion rates, their resistance against local corrosion in CCS environment is not significantly better compared to the much less costly Steels X20Cr13 and X46Cr13.
In context of CLUSTER project, impacts of impurities (SO2, NO2, O2, CO, H2S, H2, N2, Ar and H2O) in CO2 streams captured from different sources in a regional cluster on transport, injection and storage were investigated. Corrosion studies of oxidizing, reductive or mixed atmospheres towards transport pipeline steel X70 were carried out applying high pressure (10 MPa) at low temperatures (278 K or 313 K).