Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten
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The research focus of this study was set on the corrosion process of condensate as droplets on the surface of carbon steels (X52, X70) martensitic steel UNS S41500, and super austenite UNS N08031 in CO2 atmosphere with impurities at 278 K (to simulate the offshore transportation condition in a buried pipeline). The possibility of dew/droplet formation on the steel surface and wetting behavior of corresponding materials were evaluated by contact angle measurement in dense CO2 at 278 K. To observe the effect of impurities (SO2 and O2) on droplet corrosion process, exposure tests were carried out in the mixed atmosphere with a drop, 1 ‑ 10 µL in volume, of CO2 saturated ultra-pure water on steel surface. Comparable exposure tests were carried out with the same gas mixture and the same volume of water, as vapor, to observe the droplet formation and the corrosion process that follows. Effects of surface roughness on the droplet formation and its corrosion process were further studied and showed no significant role upon long time exposure. The results from droplet experiments were compared to those from the bulk electrolyte for the further recommendation on the quality control of gas stream along with the use of carbon steels as transport pipelines in CCS - Carbon Capture and Storage system.
Electrochemical tests, hardness measurements, and microstructure analysis are performed to study the influence of austenitizing, quenching, and tempering parameters on the corrosion resistance of the martensitic stainless steel grade X50CrMoV15 (1.4116). Different heat treatment states were studied using an adapted EPR-Test to evaluate the chromium distribution and depletion caused by the formation and dissolution of chromium rich carbides. The EPR results were correlated with pitting corrosion behavior, demonstrating the strong effect of heat treatment parameters on the susceptibility of martensitic stainless steels to corrosion phenomena.
The passivation behavior of alloy 31 was investigated as a function of passivation potential in a green-death solution at 40 °C. The alloy 31 surface is in a stable passive state during cyclic potentiodynamic polarization. In potentiostatic polarization of alloy 31, passive current density increases with an increase in the passivation potential. Electrochemical impedance spectroscopy (EIS) and Mott–Schottky (M–S) analysis showed that a more defective n-type semiconductive passive film forms as the potential increases. X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) revealed that passive film consists of mainly chromium and minor iron and nickel oxides. The increase of the applied potential is considered to be a reason for the change in passive film stability.
Protective passive coatings of stainless-steel piping systems and tanks in chemical plants are at risk – and not only from the harsh conditions prevalent during production operations. Even in new systems, defects can be caused by grinding or by incomplete removal of temper colours after welding. TÜV SÜD Chemie Service participated in the assessment of a rapid test for corrosion developed by the German Institute for Materials Research and Testing (Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung, BAM). In only 15 minutes, KorroPads deliver valid information about the condition of passive coatings on material surfaces.
Hard and wear resistant coatings deposited by PVD techniques have been characterized for decades for their capabilities to protect steel substrates from corrosion. In the present work the effect of Mg incorporated into TiN coatings is described in terms of the corrosion behavior as well as the mechanical and structural properties.
TiN and TiMgN films with Mg contents between 10 and 35 at.% were deposited onto mirror polished 100Cr6 (1.3505) steel samples with 2.5 and 5 μm thickness by using DC magnetron sputtering. The corrosion protection capabilities of the coatings were characterized by neutral salt spray (NSS) test, considering the amounts and sizes of growth defects inherent in each coated sample as determined by a recently developed optical scan method (Large Area High Resolution mapping). The defect data were statistically analyzed for improved interpretation of NSS test results. Chosen growth defects were additionally analyzed by focused ion beam technique. Furthermore the coating composition and morphology, the hardness and the tribological behavior were characterized.
Polished steel samples coated with 2.5 μm TiMgN containing about 35 at.% Mg were in the plane free of corrosion after 24 h in a NSS test. TiMgN with 10 or 20 at.% Mg only provided a slightly improved corrosion protection in relation to pure TiN coatings, which was limited to certain types of growth defects. The highest Mg containing coatings exhibited a decreased hardness down to 1200 or 1800 HV depending on type of deposition (HV 1200: Ti- and Mg-target with rotating substrate holder, 1800: Mg-plugged Ti-target with static substrate holder), but also showed a strongly improved wear resistance against Al2O3 related to pure TiN. By analyzing the NSS test results it was found that the corrosion behavior of the coated samples did not only depend strongly on the Mg content, but also on the sample individual defect concentrations. Therefore this subject is extensively discussed.
Hard coated steel components are used in a wide application range, mostly for protective, wear resistant and decorative purposes. Despite of these coatings being regarded as relatively dense, there is always a high risk of localized corrosion when a coated low alloyed steel component encounters a surrounding high humidity atmosphere or even an aqueous medium. An approach to enhance the corrosion properties is the addition of magnesium to physical vapor deposited hard coatings, like TiN. It has been found that there is a remarkable increase in corrosion resistance in dependence of magnesium content of the TiMgN coating and its surface properties. In this work the authors will explain the underlying corrosion protection mechanisms by means of electrochemical and analytical studies. The positive impact of magnesium in the coating relates on its preferred dissolution vs. steel. This causes the potential to shift to more negative direction with respect to the steel substrate and additionally leads to a temporarily passivation of the steel due to alkalization of the surrounding electrolyte by formation of magnesium hydroxide.
Mit der KorroPad-Prüfung können lochkorrosionsanfällige Oberflächen einfach, schnell und kostengünstig nachgewiesen werden. Das KorroPad ist damit für Hersteller, Verarbeiter, Anwender und Forscher eine interessante Alternative zu zeitintensiven Auslagerungsversuchen und elektrochemischen Untersuchungsmethoden, die normalerweise bei der Charakterisierung nichtrostender Stähle zur Anwendung kommen. Mit der KorroPad-Prüfung können aber auch werkstoff- und gefügebedingte Einflussfaktoren sichtbar gemacht werden, die Lochkorrosionsanfälligkeit verursachen. Um dies zu veranschaulichen, wird die Nachweisgrenze des Korro-Pads an Referenzlegierungen mit abgestuftem Chromgehalt aufgezeigt. Darauf aufbauend wird dargestellt, wie die Sensibilisierung nichtrostender Stähle durch Chromverarmung mit einer gezielten Verschärfung der KorroPad-Prüfung nachgewiesen werden kann.
Mit der KorroPad-Prüfung können lochkorrosionsanfällige Oberflächen einfach, schnell und kostengünstig nachgewiesen werden. Das KorroPad ist damit für Hersteller, Verarbeiter, Anwender und Forscher eine interessante Alternative zu zeitintensiven Auslagerungsversuchen und elektrochemischen Untersuchungsmethoden, die normalerweise bei der Charakterisierung nichtrostender Stähle zur Anwendung kommen. Mit der KorroPad-Prüfung können aber auch werkstoff und gefügebedingte Einflussfaktoren sichtbar gemacht werden, die Lochkorrosionsanfälligkeit verursachen. Um dies zu veranschaulichen, wird die Nachweisgrenze des KorroPads an Referenzlegierungen mit abgestuftem Chromgehalt aufgezeigt.
Darauf aufbauend wird dargestellt, wie die Sensibilisierung nichtrostender Stähle durch Chromverarmung mit einer gezielten Verschärfung der KorroPad-Prüfung nachgewiesen werden kann.
Anlagenbauteile aus nichtrostendem Stahl sind durch eine Passivschicht auf der Oberfläche vor Korrosion geschützt. Ist diese beschädigt oder unvollständig ausgebildet, geht der Schutz verloren. Produktionsausfälle und hohe Investitionen für Instandsetzungen können die Folge sein. Das KorroPad-Verfahren ist ein Schnelltest zur Qualitätskontrolle der Passivschicht. Er nimmt nur 15 Minuten in Anspruch.
Bei der Planung und Gestaltung von Konstruktionen spielt der Korrosionsschutz und eine korrosionsschutzgerechte Bauweise eine zentrale Rolle. In einigen Fällen jedoch kann es durch bestimmte Randbedingungen und Eigenschaftsanforderungen an Komponenten und Bauteilen zur Ausbildung von galvanischer Korrosion durch Korrosionselemente kommen. Eine sehr häufig auftretende Form der galvanischen Korrosion ist die Bimetallkorrosion, bei der das Korrosionselement durch die Kombination verschiedener metallener Werkstoffe gebildet wird. Unter bestimmten Einsatzbe¬dingun¬gen kann ein solches Korrosionselement zu einem signifikant erhöhten Korrosionsabtrag führen und damit die technische Sicherheit gefährden. Trotz dem Vorhandensein solcher Korrosionselemente (z.B. Mischbauweise bei Konstruktionen) lässt sich das Risiko für galvanische Korrosion durch entsprechende Planung und konstruktive Gestaltung aber auch minimieren. Die Grundlagen der galvanischen Korrosion und Einflussgrößen vor allem auf die Bimetallkorrosion werden dargestellt und deren praktische Bedeutung anhand von Beispielen verdeutlicht.