Effect of pressure on metal dusting and the protection of affected materials by oxide forming and catalytically inhibiting diffusion coatings

In der vorliegenden Arbeit wird der Einfluss des Systemdrucks auf die Initiierung von Metal Dusting untersucht sowie ein innovatives Beschichtungskonzept gegen diese aggressive Form der Hochtemperaturkorrosion entwickelt und getestet. Die für Metal Dusting stark anfälligen Werkstoffe Alloy 800H und Alloy 600 wurden in zwei verschiedenen Tests bei gleicher Gaszusammensetzung, Temperatur und Zeit aber unterschiedlichen Systemdrücken ausgelagert. Die Ergebnisse zeigen, dass eine Erhöhung des Systemdrucks die Inkubationszeit bis zum Beginn von Metal Dusting stark verkürzt. Thermodynamische Betrachtung der zugrundeliegenden Reaktionen zwischen dem kohlenstoffhaltigen Gas und den Elementen der Werkstoffoberfläche ergaben deutliche Unterschiede in der Druckabhängigkeit der Reaktionen und der dadurch entstehenden Verbindungen, welche Einfluss auf die Initiierung von Metal Dusting haben. Das in dieser Arbeit entwickelte Beschichtungskonzept vereint den Ansatz einer klassischen Oxidbarriere mit dem der katalytischen Inhibierung an der Werkstoffoberfläche. Dies hat den Vorteil, dass Schwächen der individuellen Ansätze wie z. B. die mangelnde Beständigkeit bei höheren Sauerstoffpartialdrücken im Fall des Konzepts der katalytischen Inhibierung, durch die Kombination der Ansätze kompensiert werden. Das Konzept wurde auf Basis von zwei verschiedenen Elementkombinationen als Diffusionsbeschichtungen auf den im ersten Teil der Arbeit untersuchten Werkstoffen realisiert. Die Beschichtungen wurden bei hohen Temperaturen an Luft und in Metal Dusting Atmosphären mit variierendem Wasserdampfgehalt sowie hohem Druck getestet.