Erweiterung des Einsatzbereiches von funktionalen Beschichtungen gegen Metal Dusting für reduzierend-oxidierend wirkende Wechselatmosphären
In Anlagen der petrochemischen Industrie stellt das Phänomen des Metal Dusting häufig ein Problem dar. Sowohl in Crack-Anlagen als auch in Reformer-Einheiten, die zwischen 450°C und 900°C betrieben werden, herrscht eine reduzierende, stark aufkohlende Atmosphäre mit hohen Gehalten an Kohlenmonoxid und Wasserstoff bzw. Wasserdampf. Selbst an hochlegierten Werkstoffen kann es zu einer massiven Schädigung durch Versprödung und Bildung von Karbiden (Metal Dusting) kommen.
. Die bisher untersuchten intermetallischen Nickel-Zinn-Schichten sind vergleichsweise anfällig gegen Oxidation.
In einem von der Industriellen Gemeinschaftsforschung geförderten Projekt werden daher am DECHEMA-Forschungsinstitut weitere Konzepte untersucht, um auch in wechselnden Atmosphären (reduzierend und oxidierend) einen guten Schutz vor Metal Dusting zu erreichen. Dabei werden zwei Strategien verfolgt: Es wird untersucht, ob durch die co-Diffusion von oxidschichtbildenden Elementen wie Aluminium oder Chrom in die intermetallische Schicht eine Oxidbarriere über der kohlenstoffbeständigen intermetallischen Phase gebildet wird. Außerdem wird überprüft, inwieweit durch diese oxidationsbeständige Deckschicht über der intermetallischen Nickel-Zinn-Schicht die Schutzwirkung weiter erhöht werden kann.
Um das unerwünschte und begrenzt verfügbare Zinn zu umgehen, soll alternativ zur Nickel-Zinn-Beschichtung auch eine zinnfreie-Variante entwickelt werden, die ähnliche katalytische Eigenschaften besitzt.
Wenn es gelingt, eine Beschichtung zu entwickeln, die in reduzierenden/oxidierenden Wechselatmosphären resistent gegen Metal Dusting ist, kann die Laufzeit von Reformern für die Wasserstoffproduktion im mobilen und im Kleinanlagensektor erheblich verlängert werden. Auch die Konstruktion der Komponenten im kritischen Temperaturbereich zwischen 400 und 900°C vereinfacht sich. Und zu guter Letzt: Es können kostengünstige Werkstoffe für kritische Bauteile eingesetzt werden.