Development of protective coatings to improve high temperature corrosion resistance in chlorine containing environments based on an advanced corrosion risk assessment tool

Latreche, Hadj; Schütze, Michael

doi:2795

Development of protective coatings to improve high temperature corrosion resistance in chlorine containing environments based on an advanced corrosion risk assessment tool = Entwicklung von Schutzschichten zur Verbesserung der Hochtemperaturkorrosionsbeständigkeit in chlorhaltiger Umgebung mit Hilfe eines fortschrittlichen Werkzeuges zur Abschätzung der Korrosionsgefahr

Latreche, Hadj

2009

Verantwortlichkeitsangabevorgelegt von Hadj Latreche

ImpressumAachen : Publikationsserver der RWTH Aachen University 2009

Umfang155 S. Ill., graph. Darst.

Aachen, Techn. Hochsch., Diss., 2009

Zsfassung in dt. und engl. Sprache

Genehmigende Fakultät
Fak05

Hauptberichter/Gutachter
Schütze, Michael (Thesis advisor)

Tag der mündlichen Prüfung/Habilitation
2009-03-12

Online
URN: urn:nbn:de:hbz:82-opus-27951
URL: https://publications.rwth-aachen.de/record/51233/files/Latreche_Hadj.pdf

Einrichtungen

Inhaltliche Beschreibung (Schlagwörter)
Hochtemperaturkorrosion (Genormte SW) ; Beschichtung (Genormte SW) ; Ingenieurwissenschaften (frei) ; high temperature corrosion (frei) ; coating (frei)

Thematische Einordnung (Klassifikation)
DDC: 620

Kurzfassung
Das Vorhandensein von Chlor in mehreren Bereichen der chemischen Industrie sowie in Müllverbrennungsanlagen oder in Kunststoff-Aufbereitungsanlagen reduziert die Lebensdauer der Bauteile aufgrund seiner hohen Korrosivität. Die Entwicklung von metallischen Korrosionschutzschichten ist eine mögliche Lösung, um die Langzeitbeständigkeit von Strukturwerkstoffen in diesen Anwendungsbereichen zu erhöhen. Eine wertvolle Hilfe stellt die Entwicklung von Werkstoffbeständigkeitsdiagrammen dar, um die Auswahl der Beschichtungszusammensetzung der Korrosionsschutzschicht zu optimieren. Zu diesem Zweck wurde ein neues Konzept zur Beurteilung der Hochtemperaturkorrosionsbeständigkeit in Sauerstoff-Chlor-Atmosphären entwickelt. Diese Entwicklung basiert auf der Bewertung des Stands der Technik und führte zum Konzept des „dynamischen” Quasi-Stabilitätsdiagramms. Dieses neue Diagrammkonzept beruht nicht wie die bisherigen Diagramme nur auf der Grundlage thermodynamischer Überlegungen, sondern berücksichtigt auch den Transport der Reaktanden und der chemischen Reaktionsprodukte durch eine Gas-Grenzschicht auf der Materialoberfläche. Die entwickelten „dynamischen“ Quasi-Stabilitätsdiagramme, die durch kinetische Untersuchungen der reinen metallischen Elemente validiert wurden, deuten darauf hin, dass insbesondere Ni-Al und Ni-Mo-Al Schutzsysteme als Korrosionsschutzschichten geeignet sind. Schichten dieser Art wurden in der vorliegenden Arbeit entwickelt und charakterisiert. Sowohl nach Auslagerung unter „oxidierenden” und als auch unter „reduzierenden” Bedingungen zeigen NiAlMo APS-Beschichtungen ein höheres Korrosionsschutzpotential als NiAl APS-Beschichtungen. In „reduzierenden” Umgebungen zeigen NiAlMo APS-Beschichtungen eine besonders hohe Korrosionsbeständigkeit im Vergleich mit Ni-Basis- und Fe-Basis-Legierungen, die in einer vorangegangen Arbeit untersucht wurden.

The presence of chlorine in several areas of chemical industry, as well as in waste incinerators or plastic/polymer decomposition mills, may significantly reduce the life-time of the plant components due to its significant corrosivity potential. The development of protective metallic coatings is one of the solutions that may be taken to promote the long-term resistance of structural materials involved in these processes. A helpful tool can be corrosion prediction diagrams for designing optimized coating compositions. For this reason, a new concept for the assessment of high temperature corrosion resistance in oxygen-chlorine containing environments has been developed. This development was based on an evaluation of the state-of-the-art and was leading to the concept of the “dynamic” quasistability diagram. This new type of diagram is based not only on thermodynamic considerations (as for the diagrams existing so far) but also on the products and reactants flow through a gas boundary layer formed on the material surface. “Dynamic” quasi-stability diagrams, which were validated by kinetics investigations of pure metallic elements, suggest that Ni-Al and Ni-Mo-Al systems should be particularly suitable as protective coatings. In the present work such coatings were developed and characterized. After exposure tests under “oxidising” and “reducing” conditions, NiAlMo APS-coatings offered a higher corrosion protection potential than NiAl APS-coatings under both conditions. Under “reducing” environments, NiAlMo APS-coatings showed a particularly high corrosion resistance in comparison with conventional Ni-base and Fe-base alloys investigated in previous work.

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