Entwicklung korrosionsbeständiger Schichten für Verankerungssysteme von feuerfesten Auskleidungen für aggressive Hochtemperaturumgebungen. Schlussbericht .Bewilligungszeitraum: 01.06.2009 - 30.06.2011
(German)
2011
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Ziel war, bei Ankern, welche in Müllverbrennungsanlagen und Zementwerken zur Befestigung der feuerfesten Auskleidung zum Einsatz kommen, durch Beschichtungsverfahren die Beständigkeit gegen Hochtemperaturkorrosion zu erhöhen. Ein Versagen der Anker führt zum Verlust der feuerfesten Auskleidung und in Folge zum kostenintensiven Stillstand der Anlagen. Der Angriff von Chlor und weiterer Halogenide sowohl gasförmig als auch in Form niedrigschmelzender Salze sind die entscheidenden Korrosionsmechanismen bei den Ankern. Durch die Beschichtungen besteht die Möglichkeit einerseits kostengünstigere Materialien zu verwenden, bei gleicher Korrosionsbeständigkeit, oder andererseits die Standzeiten zu erhöhen. Um diese Ziele zu erreichen wurden verschiedene Ankermaterialien (1.4016, 1.4845, 1.4862, 2.4633 und 2.4856) bezüglich ihres Hochtemperaturkorrosionsverhaltens im beschichteten und unbeschichteten Zustand charakterisiert. Verschiedene Beschichtungsverfahren sollten entwickelt und getestet werden. Auch die Kombination verschiedener Verfahren wurde untersucht. Dabei stellte sich das galvanische Vernickeln als nicht zielführend heraus, da es bereits nach kurzen Auslagerungszeiten in gasförmiger Korrosionsatmosphäre zu einer deutlichen Schädigung kommt. Mittels gespritzter Schlicker war es möglich Aluminiumdiffusionsschichten zu erzeugen. Die im Anschluss erfolgte Übertragung auf Tauchschlicker, welche vom projektbegleitenden Ausschuss als kostengünstigere Alternative gewünscht wurde, gelang jedoch nicht. Die mittels dieses Verfahrens aufgebrachten Schichten beinhalten zu wenig Aluminium, so dass es zu keiner durchgehenden Schichtausbildung kommt. Die Kombination galvanisches Vernickeln und anschließendes Pulverpackverfahren ist für den ferritischen Werkstoff ein gangbarer Weg. Nach Auslagerung finden sich keine Spuren der angreifenden Elemente in der Schicht. Für die anderen Werkstoffe ist dies jedoch nicht zielführend, da es zu großflächigen Abplatzungen kommt. Mittels Sol-Gel-Verfahren konnten keine wesentlichen Verbesserungen der Korrosionsbeständigkeit erzielt werden. Zahlreiche Varianten der Pulverpackbeschichtung wurden untersucht. Mittels kombinierter Chrom- und Aluminiumabscheidung im Pulverpackverfahren konnten im Rahmen des Projekts keine durchgehenden, ausreichend dicken und riss- und einschlussfreien Schichten erzielt werden. Für mit Aluminium pulverpackbeschichtete Proben konnte jedoch im Labor nachweislich die Beständigkeit gegen Hochtemperaturkorrosion im Vergleich zu unbeschichteten Proben erhöht werden. Die Wahl der Packparameter spielt dabei eine entscheidende Rolle. Für die untersuchten Werkstoffe ist eine Diffusionstemperatur von 1000C mit ca. 5-7,5% Aluminium zielführend, um homogene, fast durchgehend aus einer Phase bestehende Schichten zu bekommen. Niedrigere Temperaturen oder zu hoher Aluminiumgehalt (10%) führen hingegen zur Ausbildung zweier Phasen. Für Hochtemperaturkorrosion besonders anfällig zeigten sich dabei die (Fe,Cr,Ni)Al3-Phasen. Mittels Pulverpackbeschichtung (Ni-Basis-Legierung und austenitische Stähle) bzw. galvanischer Vernickelung und anschließender Pulverpackbeschichtung (ferritische Stähle) ist es somit möglich, die Beständigkeit gegenüber Hochtemperaturkorrosion signifikant zu erhöhen.
Entwicklung korrosionsbeständiger Schichten für Verankerungssysteme von feuerfesten Auskleidungen für aggressive Hochtemperaturumgebungen. Schlussbericht .Bewilligungszeitraum: 01.06.2009 - 30.06.2011