Innovative Beschichtungen zum Schutz von Materialien vor Dampfoxidation und Brandkorrosion
Die Reduzierung von Emissionen und der Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen ist ein wichtiger Schwerpunkt der Energieforschung. Ersteres ist leichter kurzfristig anzugehen, bis der Übergang zu erneuerbaren Energiequellen kostengünstiger zu gestalten ist. Das EU-finanzierte Projekt POEMA (Production of coatings for new efficient and clean coal power plant materials) setzte sich als Ziel, Materialien vor Korrosion schützen, die ein großes Problem in hocheffizienten Szenarien darstellt. Die Projektpartner entwickelten 31 Korrosionsschutzbeschichtungen nach verschiedenen Ansätzen im Zusammenhang mit dem Abscheidungsverfahren und der Beschichtungszusammensetzung. Sie verwendeten acht verschiedene Methoden an Metalllegierungssubstraten, die hauptsächlich aus ferritischem (P92) und austenitischem (HR3C) Stahl bestanden. Das POEMA-Team prüfte die beiden Hauptsubstrate in Dampf- und Feuerstellen bei Temperaturen bis zu 650 °C und 700 °C. Danach wurden diese mit Standard- und spezialisierten Techniken charakterisiert. Von den ursprünglichen 31 Schutzbeschichtungen wurden 7 ausgewählt, um sie intern und/oder extern auf großen Komponenten wie Rohren und Blättern für Dampf- und Feuerszenarien aufzubringen. Die Wissenschaftler bewerteten die mechanischen Eigenschaften der Beschichtungen, einschließlich Kriechfestigkeit, Ermüdung und Verschleißbeständigkeit, nach amerikanischen technischen Standards. Sie entwickelten Modelle zur Vorhersage von Korrosionsschuppenbildung, Interdiffusion, Phasenstabilität und Beschichtungslebensdauer. Außerdem wurde für die Beschichtungen eine Lebenszyklusanalyse durchgeführt. Schließlich wurden für Labor- und simulierte industrielle Umgebungen neue elektrochemische Sensoren für die kontinuierliche Korrosionsüberwachung bei der Hochtemperatur-Oxy-Verbrennung sowie in Dampf- und Feueranwendungen entwickelt. Dank der fortschrittlichen Schutzsysteme von POEMA wird die Steigerung der Effizienz von Kohlekraftwerken zu einer deutlichen Reduzierung der CO2-Emissionen gegenüber dem derzeitigen Zeitpunkt führen. Die entwickelten Korrosionsschutzbeschichtungen versprechen einen langfristigen Betrieb unter den geforderten Betriebsbedingungen mit wichtigen Umweltvorteilen.
Schlüsselbegriffe
Kohlekraftwerk, POEMA, Korrosionsüberwachung, Schutzbeschichtungen, Oxy-Verbrennung, Dampf, Hochtemperatur
