Alterung von Fe-Cr-Co-Legierungen in Verbrennungsatmosphären CO2-armer Kraftwerke unter Berücksichtigung der Diffusion von H und C

• Antragstellerin: Dr.-Ing. Daniela Hünert
• Fachliche Zuordnung: Mechanische Eigenschaften von metallischen Werkstoffen und ihre mikrostrukturellen Ursachen
• Förderung: Förderung von 2010 bis 2011
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 187887912

Die heutige Qualifizierung der Kraftwerksstähle erfolgt unter dem Aspekt der Zeitstandsfestigkeit, in der die Korrosion als Wandstärkenverlust eingerechnet wird. Gegenwärtig werden Korrosionsuntersuchungen häufig derart durchgeführt, dass die Gesamtoberfläche einem korrosiven Medium ausgesetzt ist. In der Praxis sind Wärmetauscherrohre zwei unterschiedlichen korrosiven Medien exponiert (duale Atmosphäre). In meiner Dissertation konnte ich zeigen, dass die gleichzeitige Belastung der Rohre mit H2O/CO2 (Innenseite) und Luft (Außenseite) zur verstärkten Abzehrung auf der Luftseite sowie zur Veränderung des Gefüges führt (Bildung, Vergröberung von Karbiden). Dieser Alterungsprozess kann die Zeitstandsfestigkeit von Stählen verringern, sodass eine Verkürzung der Lebensdauer eintritt.Das primäre Ziel des Forschungsvorhabens ist es, die Wirkung der Alterung in realer dualer Atmosphäre (H2O-Innen; Rauchgas-Außen) auf die heute in Kraftwerken mit IGCC- und Oxyfueltechnik eingesetzten 12% Cr-Stähle vorherzusagen und an kriechfesteren Fe-Cr-Co Modelllegierungen zu validieren. Im Detail wird die Phasenzusammensetzung der Stähle thermodynamisch simuliert und die kinetische Langzeitentwicklung des Phasenbestandes prognostiziert. Dieses soll einen Rückschluss auf die Veränderung der mechanischen Eigenschaften unter Einsatzbedingungen ermöglichen. Vor allem die zeitliche diffusionsbasierte Entwicklung des Phasenbestandes mit ihrer Wirkung auf die mechanischen Eigenschaften ist von Interesse, da Informationen unter dualer Atmosphäre oft nicht verfügbar sind. Das sekundäre Ziel des Forschungsvorhabens ist es, kriechfeste Co-legierte Stähle hinsichtlich des Phasenbestands zu untersuchen. Dazu wird die Entwicklung des Phasenbestandes hinsichtlich der in den Kraftwerken mit IGCC- und Oxyfueltechnik typischen Bedingungen (Temperatur, Druck und Gaseinfluss) simuliert. Für die Validierung des Modells werden erfolgversprechende Stähle unter Kraftwerksbedingungen ausgelagert.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: USA
• Gastgeberin: Dr. Ursula R Kattner