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| 005 | 20220422215435.0 | ||
| 024 | 7 | _ | |2 Laufende Nummer |a 28152 |
| 024 | 7 | _ | |2 URN |a urn:nbn:de:hbz:82-opus-20320 |
| 024 | 7 | _ | |2 HBZ |a HT015416229 |
| 024 | 7 | _ | |2 OPUS |a 2032 |
| 037 | _ | _ | |a RWTH-CONV-112491 |
| 041 | _ | _ | |a German |
| 082 | _ | _ | |a 550 |
| 100 | 1 | _ | |0 P:(DE-82)000726 |a Ruh, Andreas |b 0 |e Author |
| 245 | _ | _ | |a Thermodynamische und kinetische Untersuchungen zur Korrosion von Fe, Ni und Cr, sowie ausgewählten Legierungen bei Gegenwart eines geschmolzenen KCl - ZnCl 2-Eutektikums |c vorgelegt von Andreas Ruh |h online, print |
| 246 | _ | 3 | |a Thermodynamic and kinetic investigations on the corrosion of Fe, Ni and Cr as well as of selected alloys in the presence of a molten KCl-ZnCl2 eutectic |y English |
| 260 | _ | _ | |a Aachen |b Publikationsserver der RWTH Aachen University |c 2008 |
| 300 | _ | _ | |a 130 S. : Ill., graph. Darst. |
| 336 | 7 | _ | |a Dissertation / PhD Thesis |0 PUB:(DE-HGF)11 |2 PUB:(DE-HGF) |b phd |m phd |
| 336 | 7 | _ | |a Thesis |0 2 |2 EndNote |
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| 336 | 7 | _ | |a Output Types/Dissertation |2 DataCite |
| 336 | 7 | _ | |a DISSERTATION |2 ORCID |
| 500 | _ | _ | |a Zsfassung in dt. und engl. Sprache |
| 502 | _ | _ | |o 2007-08-06 |a Aachen, Techn. Hochsch., Diss., 2007 |g Fak05 |
| 520 | 3 | _ | |a In Gegenwart schwermetallhaltiger Chloridschmelzen zeigen metallische Werkstoffe eine stark beschleunigte Korrosion. In dieser Arbeit wurden die Einflüsse der Elemente Fe, Cr, Ni und Si, des O2- und des HCl-Partialdrucks, sowie der Menge der Chloridablagerung auf die salzschmelze-induzierte Hochtemperaturkorrosion untersucht. Thermogravimetrische Untersuchungen an den Reinmetallen Fe, Cr und Ni, sowie den Legierungen Alloy 625, Alloy 625Si und Fe-10%Cr wurden bei 320°C durchgeführt. Die untersuchten Proben wurden mit einer Chloridmischung, bestehend aus 50 mol.% ZnCl2 und 50 mol.% KCl, bedeckt. Die Versuchsatmosphäre bestand aus Ar - O2- bzw. Ar - O2 - HCl-Gasgemischen. Für Fe wurden zusätzlich Versuche in Ar - O2 - H2O ausgeführt. Die Untersuchungen wurden ergänzt durch Experimente zur Löslichkeit von Metallen in einer 50 mol.% ZnCl2 - 50 mol.% KCl-Schmelze. Zur Interpretation der Ergebnisse wurden vergleichend thermodynamische Berechnungen herangezogen. Die Auslagerung von Fe unter einer ZnCl2 - KCl-Ablagerung in O2-haltigen Atmosphären führt zu einer erhöhten Korrosionsgeschwindigkeit. Es werden 3 kinetische Stadien beobachtet: a: Inkubationsphase, b: lineares Stadium und c: ein Stadium, das einem logarithmischen oder parabolischen Zeitgesetz folgt. Es wurde gezeigt, dass die kinetischen Konstanten von der Menge der Salzablagerung und von der Sauerstoffkonzentration in der Gasatmosphäre abhängen. Der Cl2-Partialdruck wird thermodynamischen Überlegungen zufolge durch die Oxidation von ZnCl2 zu ZnO und Cl2 eingestellt. Der Grund für die starke Korrosion wird auf die hohe Löslichkeit von FeCl2 in der 50 mol.% ZnCl2 - 50 mol.% KCl-Schmelze zurückgeführt, was anhand eines Phasendiagramms dargelegt wurde. Die Zugabe von HCl zum Reaktionsgas führt im Allgemeinen zur vermehrten Bildung von Eisenchlorid und zu einer weiteren Erhöhung der Korrosionsgeschwindigkeit. Dies ist auf die Bildung von Cl2 durch die Oxidation von HCl in der Gasatmosphäre zurückzuführen. In den thermogravimetrischen Experimenten kam es zu einem Abdampfen von Eisen- und Zinkchlorid. In Ar - O2 - H2O-Atmosphären wurde dagegen bei längeren Versuchszeiten eine geringere Massenzunahme festgestellt. Grund dafür ist eine Verringerung des Cl2-Partialdrucks durch die Reaktion von Cl2 mit H2O zu HCl und O2 (Rückläufige Deacon-Reaktion). Mit ZnCl2 - KCl bedecktes Chrom zeigt in Ar - O2 noch eine relativ gute Korrosionsresistenz, die aber bei Zugabe von HCl signifikant abnimmt. In Ar - 8 vol.% O2 - 1000 vppm HCl ist eine sehr komplexe Kinetik zu beobachten, die zwei Stadien mit Massenzunahme und ein Stadium mit Massenabnahme aufweist. Im Verlauf der Korrosion kommt es zur Bildung von Chromchlorid, das während eines späteren Stadiums teilweise zu Chromoxid und Chromat reagiert. Ni zeigt in Ar - O2- und Ar - O2 - HCl-haltigen Atmosphären in Gegenwart von 50 mol.% ZnCl2 - 50 mol.% KCl eine recht gute Korrosionsresistenz. Bei Zugabe von HCl erhöht sich die Massenzunahme im Gegensatz zu Fe und Cr nur leicht. Zur Interpretation der möglichen Ursache zeigen thermodynamische Berechnungen zum einen, dass die freie Standardbildungsenthalpie für NiO etwas größer ist als die für NiCl2 und zum anderen, dass NiCl2 in der ZnCl2 - KCl-Schmelze kaum löslich ist. Alloy 625 und Alloy 625Si reagieren in Ar - 8 vol.% O2 in Gegenwart einer ZnCl2 - KCl-Schmelze mit einer geringen Massenänderung. In Ar - 8 vol.% O2 - 2000 vppm HCl ist in Anwesenheit der Chloridschmelze bei der Reaktion der beiden Legierungen eine beschleunigte Korrosion festzustellen. Auch hier treten relativ große Mengen an chromreichem Chlorid als Korrosionsprodukt auf. Darüber hinaus zeigte sich, dass sich die Zulegierung von Si ebenfalls negativ auf das Korrosionsverhalten auswirkt. Fe-10%Cr weist unter einer ZnCl2 - KCl-Ablagerung eine stark beschleunigte Korrosion in Ar - 8 vol.% O2 als auch in Ar - 8 vol.% O2 - 2000 vppm HCl auf. Als mögliche Ursachen hierfür sind die thermodynamisch begünstigte Umsetzung von Chromchlorid zu Oxid und die durch die Freisetzung des Chlors geförderte Bildung von Eisenchlorid sowie dessen Löslichkeit in der ZnCl2 - KCl-Schmelze zu nennen. Ein Vergleich der thermogravimetrisch ermittelten Massenzunahmen bei der Korrosion von Fe unter 50 mol.% ZnCl2 - 50 mol.% KCl mit den mithilfe eines Modellierungsprogramms simulierten Massenänderungen zeigt im Allgemeinen eine relativ gute Übereinstimmung. Jedoch bestehen in Bezug auf das parabolische/logarithmische Stadium und auf die chemische Zusammensetzung der Korrosionsschicht einige Diskrepanzen. Schlussendlich zeigte diese Arbeit, dass das Element Nickel die Korrosionsanfälligkeit metallischer Werkstoffe unter den untersuchten Bedingungen am ehesten mindern kann. Dagegen zeigt Chrom eine ungünstige Auswirkung auf das Korrosionsverhalten. In Nickelbasislegierungen führt auch die Zulegierung von Silizium zu einer Herabsetzung der Korrosionsresistenz. |l ger |
| 520 | _ | _ | |a In the presence of heavy metal containing chloride melts, metallic materials show a strongly accelerated corrosion. In this work, the influences of the elements Fe, Cr, Ni and Si and the partial pressures of O2 and HCl on the salt melt-induced high temperature corrosion have been studied, as well as the quantity of the chloride deposit. Primarily, thermogravimetric investigations have been conducted on the pure metals Fe, Cr and Ni but also on the alloys Alloy 625, Alloy 625Si and Fe-10%Cr, which have been covered by a chloride mixture containing 50 mol.% ZnCl2 and 50 mol.% KCl. The experiments have been carried out in Ar - O2- and Ar - O2 - HCl-containing atmospheres at 320°C. The studies were complemented by experiments on the solubility of metals in a 50 mol.% ZnCl2 - 50 mol.% KCl melt. Thermodynamic calculations have been done for the interpretation of the results. The exposure of Fe covered by a ZnCl2 - KCl deposit in O2-containing atmospheres results in an increased corrosion rate. 3 kinetic stages have been observed: a: an incubation phase, b: a linear stage and c: a stage that follows either a logarithmic or a parabolic rate law. It was shown that the kinetic constants depend on the amount of the salt deposit and on the oxygen concentration in the gas atmosphere. According to thermodynamic calculations the partial pressure of Cl2 is established by the oxidation of ZnCl2 to ZnO and Cl2. The reason for the intense corrosion is attributed to the high solubility of FeCl2 in the 50 mol.% ZnCl2 - 50 mol.% KCl melt, which was demonstrated by a newly developed phase diagram. The addition of HCl to the reaction gas generally yields an increased formation of iron chloride and a further acceleration of the corrosion rate. This traces back to the formation of Cl2 by the oxidation of HCl in the gas atmosphere. Furthermore, thermogravimetric experiments also show evaporation of iron chloride and zinc chloride. In contrast, in Ar - O2 - H2O-atmospheres a lower mass gain has been detected at longer exposure times. The reduction of the Cl2 partial pressure by the reaction of Cl2 with H2O forming HCl and O2 (reverse Deacon reaction) is the main reason for this behaviour. Chromium covered by ZnCl2 - KCl shows in Ar - O2 still a relatively good corrosion resistance, which however decreases significantly by adding HCl. In Ar - 8 vol.% O2 - 1000 vppm HCl a very complex kinetics is observed which has two stages showing a mass gain and one stage showing a mass loss. During corrosion, chromium chloride is formed that reacts partially by forming chromium oxide and chromate during a subsequent stage. Ni shows in both, Ar - O2- and Ar - O2 - HCl-containing atmospheres a quite good corrosion resistance beneath the chloride melt. The addition of HCl increases the mass gain only slightly in comparison to Fe and Cr. For the interpretation of the possible reason, thermodynamic calculations show on the one hand that the standard free energy of formation of NiO is slightly higher than that of NiCl2 and on the other hand that NiCl2 is scarcely soluble in the ZnCl2 - KCl melt. Alloy 625 and Alloy 625Si react in Ar - 8 vol.% O2 in the presence of a ZnCl2 - KCl-melt by showing a low mass change. During the reaction of both alloys in Ar - 8 vol.% O2 - 2000 vppm HCl and in the presence of the chloride melt, an accelerated corrosion was detected. Even in this case relatively large quantities of a chromium-rich chloride appear as corrosion product. Beyond that a negative effect on the corrosion behaviour arises also from the alloying element Si. Fe-10%Cr covered by a ZnCl2 - KCl-deposit shows a strongly accelerated corrosion in Ar - 8 vol.% O2 as well as in Ar - 8 vol.% O2 - 2000 vppm HCl. The thermodynamically favoured reaction of chromium chloride to oxide, the formation of iron chloride, supported by the release of chlorine, and the solubility of iron chloride in the ZnCl2 - KCl-melt are to be noted as possible reasons for that. A comparison of thermogravimetrically determined mass gains for the corrosion of Fe beneath 50 mol.% ZnCl2 - 50 mol.% KCl with mass gains, simulated by a modelling program shows in general a relatively good congruence. However, discrepancies exist in reference to the parabolic/logarithmic stage and to the chemical composition of the scale. Finally, this work showed that the element nickel might most likely reduce the susceptibility of metallic materials to corrosion under the investigated conditions. In contrast, chromium has a disadvantageous effect on the corrosion behaviour. Alloying silicon to nickel-base alloys also results in a decrease of the corrosion resistance. |l eng |
| 591 | _ | _ | |a Germany |
| 650 | _ | 7 | |2 SWD |a Hochtemperaturkorrosion |
| 650 | _ | 7 | |2 SWD |a Kinetik |
| 650 | _ | 7 | |2 SWD |a Thermodynamik |
| 653 | _ | 7 | |a Geowissenschaften |
| 653 | _ | 7 | |a Chloridschmelze |2 ger |
| 653 | _ | 7 | |a Metalle |2 ger |
| 653 | _ | 7 | |a high-temperature corrosion |2 eng |
| 653 | _ | 7 | |a kinetics |2 eng |
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| 653 | _ | 7 | |a metals |2 eng |
| 700 | 1 | _ | |0 P:(DE-82)000727 |a Spiegel, Michael |b 1 |e Thesis advisor |
| 856 | 4 | _ | |u https://publications.rwth-aachen.de/record/49923/files/Ruh_Andreas.PDF |
| 909 | C | O | |o oai:publications.rwth-aachen.de:49923 |p openaire |p open_access |p urn |p driver |p VDB |p dnbdelivery |
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| Library | Collection | CLSMajor | CLSMinor | Language | Author |
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