Entwicklung eines umweltfreundlichen und kostengünstigen in situ Aluminisierungsverfahrens zum Korrosionsschutz metallischer Bauteile in aggressiven Hochtemperaturumgebungen
Nur nicht anfressen lassen - auch wenn es heiß hergeht
In der Prozesstechnik laufen viele Anwendungen oberhalb von 600°C ab. Dabei kommt es zu Reaktionen zwischen den Prozessgasen und dem Anlagenmaterial. Besonders aggressive Verbrennungsatmosphären von 1.000 °C und höher herrschen vor allem bei der Müllverbrennung, der Zementherstellung oder bei Prozessen, in denen Ersatzbrennstoffe wie etwa hochkalorische Müllfraktionen (Kunststoffabfälle) eingesetzt werden. Kritisch wird es immer dann, wenn ein hoher Gehalt an Chlorverbindungen bzw. anderen Halogenen vorliegt oder Alkali- und Schwefelverbindungen anwesend sind. Diese Substanzen reagieren im Hochtemperaturbereich mit den Werkstoffoberflächen, so dass sich leicht flüchtige Halogenverbindungen und schmelzflüssige Salze bilden, die das Anlagenmaterial massiv angreifen.
Die Brennräume dieser Anlagen sind mit feuerfestem Material ausgekleidet, das mit metallischen Ankern an den Wänden befestigt ist. Da das Auskleidungsmaterial porös ist, können die Prozessgase hindurch diffundieren. Dadurch sind die Metallanker starken korrosiven Angriffen ausgesetzt. Wenn sie versagen, können auch Mauerteile der Ofenkonstruktion mit abplatzen. Das ist eine sehr kostspielige Angelegenheit. Es müssen dann nicht nur die Befestigungsanker der Brennkammer ersetzt werden, sondern auch die Außenhülle des Ofens muss repariert werden. Dadurch verlängern sich die Stillstandzeiten der Anlage. Um eine möglichst lange Betriebsdauer zu erreichen, werden bisher Anker aus hochlegierten austenitischen Stählen oder Nickelbasislegierungen verwendet. Das sind sehr teure Materialien.
Wissenschaftler am DECHEMA-Forschungsinstitut entwickeln deshalb im Rahmen eines IGF-Projektes Strategien, wie das Ankermaterial künftig durch kostengünstigere Werkstoffe ersetzt werden kann. Die Idee dabei ist, dass die Anker eine schützende Schicht mit einem hohen Anteil an Aluminium bekommen. Dafür werden Schichtsysteme mit unterschiedlichem Aluminium-Gehalt entwickelt, die direkt durch Diffusion auf die eingebauten Anker aufgetragen werden können. Dieser Prozess soll während des normalen Betriebs der Anlage erfolgen, so dass es nicht notwendig ist, eine Schutzgasatmosphäre zu verwenden.