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Oral-Poster-Präsentation

Analyse der Korrosionsprodukte eines im CO2 Methanisierungsprozess verwendeten Edelstahlflansches aus 316L

Mittwoch (16.09.2020)
18:20 - 18:24 Uhr Metallographie

Die Weltklimakonferenz fordert eine massive Senkung der Treibhausgasemissionen mittels Abkehr von der Nutzung fossiler Brennstoffe hin zur Verwendung umweltverträglich hergestellter Energie. Da erneuerbare Energien aber bisher nicht durchweg bedarfsgerecht zur Verfügung stehen und schlecht speicherbar sind, besteht eine kurzfristige Lösungsmöglichkeit in Umwandlung, Speicherung und Wiederverwendung klimaschädlicher Verbrennungsgase. Eine effiziente Lösung zur Nutzung von CO2 ist dessen Umwandlung in ein speicherbares, zur Energieerzeugung nutzbares Gas. Mit der Methanisierung von CO2 kann eine erhebliche Reduzierung der Treibhausgasemissionen erreicht werden, wenn Methanschlupf vermieden wird. Bei dieser sogenannten Sabatier-Reaktion, die normalerweise bei 350°C bis 600°C stattfindet, reagiert Kohlendioxid mit Wasserstoff zu Methan. Als Reaktionsprodukte treten außer Methan und Wasser die Rest-Reaktanten sowie kleine Mengen an Verunreinigungen aus dem Verbrennungsprozess auf.

Reaktionsbehälter und Leitungen bestehen üblicherweise aus Edelstahl. Durch hohe Umgebungs-temperatur und aggressive Umgebungsmedien kann auch bei dem normalerweise temperatur- und korrosionsbeständigen Werkstoff 316L Korrosion auftreten, Materialeigenschaften beeinflussen und zu Materialversagen führen. Zur Bewertung des Einflusses des CO2 Methanisierungs-Prozesses auf 316L wurde ein Methanisierungs-Reaktor im Labormaßstab nach der Nutzung demontiert und untersucht. In verschiedenen Bauteilen des Reaktors (Gaszuleitung, Gasaustritt, Reaktorsegment) wurden Korrosionsbeläge gefunden. Abhängig von ihrer Lage im Bauteil sind diese Korrosionsschichten sehr unterschiedlich aufgebaut. Mikrostruktur und Elementzusammensetzung der Schichten wurden mittels Rasterelektronenmikroskopie kombiniert mit energiedispersiver Röntgenspektroskopie analysiert. Während die Gaszuleitung nur moderaten Korrosionsangriff zeigt konnten im Bereich des Gasaustritts Spalt-, Kontakt- und Lochkorrosion nachgewiesen werden. Innerhalb der Korrosions¬schichten wurden drei Zonen (Mehrschichtenstruktur, Partikelansammlung und brüchiger Passivfilm) identifiziert. Die Mehrschichtzone setzt sich aus kolumnaren und granularen Strukturen zusammen, die Partikelansammlungen bestehen aus zylinderförmigen und kugelförmigen Partikeln. Die Elementzusammensetzung innerhalb der Korrosionsschichten lässt auf Kontaktkorrosion verursacht durch das Material der Dichtringe schließen.

Sprecher/Referent:
Ananya Prechavut
BTU Cottbus - Senftenberg
Weitere Autoren/Referenten:
  • Prof. Dr. Sabine Weiß
    Brandenburgische Technische Universität Cottbus-Senftenberg