Korrosionsuntersuchungen an ausgewählten Legierungen während der oxidativen Zersetzung von Dichlormethan in überkritischem Wasser

In Screening-Tests wurden Nickel-, Eisen- und Chrombasislegierungen mit unterschiedlichen Zusammensetzungen als korrosionsbeständige Werkstoffe für den Einsatz im SCWO-Prozeß (Supercritical Water Oxidation Process) bei der Zersetzung der Modellsubstanz Dichlormethan mit Wasserstoffperoxid als Oxidationsmittel untersucht. Die Versuchsparameter waren 420°C, 400 bar bei Auslagerungszeiten von 24 h.

Zwei Legierungen, die Nickelbasislegierung Hastelloy G-30 und die Chrombasislegierung Ducrolloy, beide mit den geringsten Gewichtsverlusten in den Vorversuchen, wurden im weiteren intensiv untersucht. Diese Legierungen wurden bei unterschiedlichen Versuchszeiten von 6, 24, 72, 160 und 400 h ausgelagert, um die Korrosionskinetik zu ermitteln. Die beiden Legierungen wurden sowohl im geschliffenen als auch im voroxidierten Zustand eingesetzt, um den Einfluß der Voroxidation als Vorbehandlung zu bestimmen.

Nachuntersucht wurden die Proben durch REM/EDX, AES, XRD und XPS. Bei allen eingesetzten Legierungen löste sich während des Korrosionsangriffes Nickel und Eisen selektiv aus der Werkstoffoberfläche heraus. Zurück blieb Chrom als Legierungselement, das zu Chromoxid oxidiert wurde und an der Oberfläche eine Korrosionsschicht ausbildete.

Nach 400 h Auslagerungszeit zeigten die geschliffenen Proben der Chrombasislegierung Ducrolloy Gewichtsverluste von etwa 4 mg/cm² und eine kompakte Korrosionsschicht, bei der Nickelbasislegierung Hastelloy G-30 hatten die Proben mittlere Gewichtsverluste von über 174 mg/cm² und eine poröse und rissige Korrosionsschicht.

Die Voroxidation der Korrosionsproben reduzierte bei Ducrolloy die Gewichtsverluste, während bei Hastelloy G-30 die Voroxidation keinen Einfluß auf die Korrosionsbeständigkeit der ausgelagerten Proben zeigte.

Corrosion investigations of selected alloys during the oxidized destruction of dichlormethan in supercritical water

Abstract

Nickel-, iron- and chromium base alloys with different chemical compositions were investigated in screening tests for their use as corrosion resistant materials in the SCWO-process (Supercritical Water oxidation Process) during the oxidation of dirchlormethan with H₂O₂. The experimental parameters were 420°C at 400 bar withand exposure times of 24 h. Two alloys, the nickel base alloy Hastelloy G-30 and the chromium base alloy Ducrolloy were investigated in more detailused in further investigations. These alloys were exposured for durations of 6, 24, 72, 160 and 400 h to evaluate the corrosion kinetics. To To determinee the influence of a preoxidation as a pretreatment, polished and preoxidised samples were exposured as well.

The samples were analysed with REM/EDX, AES, XRD and XPS. In all investigated alloys nickel and iron were dissolved on the metal surface during the corrosion attack. The alloying element chromium remained in the matrix and was oxidized to a stable corrosion layer of chromiumoxide on the metal surface.

After exposure times of 400 h the polished samples of Ducrolloy showed weight losses of about 4 mg/cm² and a compact corrosion layer, the nickel base alloy Hastelloy G-30 of about 174 mg/cm² and a porous and fissured corrosion layer.

The preoxidation of the samples reduced the weight losses of Ducrolloy compared to the polished samples, in case of Hastelloy G-30 no influence of the corrosion resistance could be measured at the exposured samples.