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Field test corrosion experiments in Denmark with biomass fuels. Part 1: Straw-firing

Abstract: In Denmark, straw and other types of biomass are used for generating energy in power plants. Straw has the advantage that it is a “carbon dioxide neutral fuel” and therefore environmentally acceptable. Straw combustion is associated with corrosion problems which are not encountered in coal-fired plants. The type of corrosion attack can be directly ascribed to the composition of the deposit and the metal surface temperature. A series of field tests have been undertaken in the various straw-fired power plants in Denmark, namely Masnedo, Rudkobing and Ensted. Three types of exposure were undertaken to investigate corrosion: a) the exposure of metal rings on water/air cooled probes, b) the exposure of test tubes in a test superheater, and c) the exposure of test tubes in existing superheaters. Thus both austenitic steels and ferritic steels were exposed in the steam temperature range of 450–600°C. The corrosion rates were assessed by precision measurements of material loss and internal corrosion. The corrosion products and course of corrosion for the various steel types were investigated using light optical and scanning electron microscopy. Corrosion mechanisms are discussed in relation to temperature and deposit composition. Korrosionsfeldversuche in Danemark mit Brennstoffen aus Biomasse. Teil 1: Strohfeuerung In Danemark werden Stroh und andere Arten von Biomasse zur Energieerzeugung in Kraftwerken eingesetzt. Stroh hat den Vorteil, dass es ein „kohlendioxidneutraler Brennstoff“ und daher umweltfreundlich ist. Die Strohverbrennung ist aber mit Korrosionsproblemen verbunden, denen man in kohlebefeuerten Anlagen nicht begegnet. Die Art des Korrosionsangriffs kann direkt der Zusammensetzung der Ablagerungen und der Metalloberflachentemperatur zugeschrieben werden. Eine Serie von Feldversuchen wurde in den verschiedenen strohbefeuerten Kraftwerken in Danemark durchgefuhrt: Masnedo, Rudkobing und Ensted. Zur Untersuchung der Korrosion wurden drei Auslagerungsarten eingesetzt: a) die Auslagerung von Metallringen auf Wasser-/Luft-gekuhlten Proben, b) die Auslagerung von Testrohren in einem Versuchsuberhitzer und c) die Auslagerung von Testrohren in existierenden Uberhitzern. Sowohl austenitische als auch ferritische Stahle wurden in dem Dampftemperaturbereich von 450–600°C ausgelagert. Die Korrosionsgeschwindigkeiten wurden durch Feinmessungen des Massenverlustes und der inneren Korrosion beurteilt. Die Korrosionsprodukte und der Verlauf der Korrosion fur die verschiedenen Stahltypen wurden mittels lichtoptischer und Rasterelektronenmikroskopie untersucht. Die Korrosionsmechanismen werden bezuglich Temperatur und Zusammensetzung der Ablagerungen diskutiert.

Corrosion induced failure mechanisms of prestressing steel

Abstract: Rarely occurring fractures of prestressing steel in prestressed concrete structure can, as a rule, be attributed to corrosion induced influences. The mechanism of these failures often is not well understood. In this connection it is difficult to establish the necessary recommendation not only for design and execution but also for building materials and prestressing systems in order to avoid future problems.This paper gives a survey about corrosion induced failure mechanisms of prestressing steels with a particular emphasis on post-tensioning tendons. Depending on the prevailing corrosion situation and the load conditions as well as the prestressing steel properties the following possibilities of fracturing must be distinguished: • Brittle fracture due to exceeding the residual load capacity. Brittle fracture is particularly promoted by local corrosion attack and hydrogen embrittlement. • Fracture as a result of hydrogen induced stress-corrosion cracking. • Fracture as a result of fatigue and corrosion influences, distinguishing between corrosion fatigue cracking and fretting corrosion/fretting fatigue. Korrosionsbedingte Versagensmechanismen bei Spannstahl Die gelegentlich an den im Spannbetonbau verwendeten Spannstahlen auftretenden Bruche sind im Regelfall auf korrosionsbedingte Einflusse zuruckzufuhren. Die Versagensmechanismen werden haufig nicht ausreichend verstanden. Deshalb ist es schwierig, die notwendigen Empfehlungen nicht nur fur Planung und Ausfuhrung sondern auch fur die Auswahl der Baustoffe und Vorspannsysteme zu geben, um zukunftige Probleme auszuschliesen. Der Beitrag stellt in einem Uberblick die korrosionsbedingten Versagensmechanismen von Spannstahlen, mit Schwerpunkt der Probleme bei nachtraglich vorgespannten Zuggliedern, dar. In Abhangigkeit sowohl von der vorherrschenden Korrosionssituation und den Belastungsverhaltnissen als auch den Spannstahleigenschaften mussen die folgenden Brucharten unterschieden werden: • Sprodbruch durch Uberschreiten der Resttragfahigkeit. Das Auftreten eines Sprodbruches wird unterstutzt durch einen lokalen Korrosionsangriff und eine Wasserstoffversprodung. • Bruch infolge wasserstoffinduzierter Spannungsrisskorrosion. • Bruche als Folge von Ermudung und Korrosionseinflussen. Hierbei ist zu unterscheiden zwischen Schwingungsrisskorrosion und Reibkorrosion/Reibermudung.

Corrosion behaviour of WC-Co based hardmetal in neutral chloride and acid sulphate media

Abstract: A comparative study of the corrosion behaviour of WC-Co based hardmetals with Ni and Cr3C2 additions is carried out. The aggressive environments are neutral and acidic aerated aqueous solutions of NaCl and H2SO4. This study is based on electrochemical (linear sweep voltammery), compositional (surface EDX analyses, AAS analyses of attack solutions), structural (XRD) and morphological (SEM) investigations. Electrochemical figures of merit were computed from linear sweep voltammograms in order to rank the corrosion behaviour close to free-immersion conditions in the studied environments and with presence of oxidising agents. EDX and XRD analyses allow to accurately characterise the penetration depth of the attack as well as the preferential dissolution of the constituents. Binders containing Ni show a significantly improved corrosion resistance in the studied systems. The amount of Ni in the binder is the single most important factor affecting corrosion performance. Cr3C2 additions to hardmetals with lower-Ni binders cannot balance the effect of Ni, but give an improved resistance in neutral chloride-containing solutions. Korrosionsverhalten von Hartmetallen auf WC-Co-Basis in neutralen Chlorid- und sauren Sulfatmedien Eine vergleichende Studie des Korrosionsverhaltens von Hartmetallen auf WC-Co-Basis mit Ni- und Cr3C2-Zugaben wurde durchgefuhrt. Als aggressive Umgebungen wurden neutrale und saure, beluftete, wassrige NaCl- und H2SO4-Losungen eingesetzt. Die Studie basiert auf elektrochemischen (lineare Abtast-Voltametrie), Zusammensetzungs- (Oberflachen-EDX-Analyse, AAA-Analysen der Angriffslosungen), strukturellen (XRD) und morphologischen (REM) Untersuchungen. Die elektrochemischen Kennzahlen wurden aus den Voltamogrammen berechnet, um das Korrosionsverhalten entsprechend freier Eintauchbedingungen in den untersuchten Umgebungen und bei Anwesenheit von oxidierenden Stoffen beurteilen zu konnen. Die EDX- und XRD-Analysen erlauben sowohl die Angriffstiefe als auch die bevorzugte Auflosung der Gefugebestandteile genau zu charakterisieren. Ni-haltige Bindemittel zeigen einen deutlich verbesserten Korrosionswiderstand in den untersuchten Systemen. Der Gehalt an Ni im Bindemittel ist der einzige bedeutende Faktor, der das Korrosionsverhalten beeinflusst. Cr3C2-Zugaben zu den Hartmetallen mit niedrigerem Ni-Gehalt im Bindemittel konnen den Effekt des Ni nicht ausgleichen; geben aber einen verbesserten Widerstand in neutralen chloridhaltigen Losungen.

The high temperature oxidation of 11% chromium steel: Part I - Influence of pH2O

Abstract: The oxidation of 11% Cr steel (X20 11Cr1MoV) in the presence of dry O2 and O2 + 10 and 40% H2O was investigated at 600°C. The exposure time was between 1 and 672 hours. The oxidized samples were investigated by a number of surface analytical techniques including GI-XRD, SEM/EDX, GDOES and Auger spectroscopy. X20 steel (11Cr1MoV) forms a protective chromium rich α-(Cr,Fe)2O3 oxide in dry O2 at 600°C. In mixtures of oxygen and 10 or 40% H2O, at the same temperature, the material is affected by chromium vaporization because of the formation of CrO2(OH)2(g). The loss of chromium tends to deplete the oxide in chromium. The formation of a more iron-rich oxide may result in a loss of the protective properties of the oxide scale. The loss of chromium and the tendency to destabilize the protective oxide increases with the concentration of water vapour. The material suffers breakaway corrosion after 336 hours in an O2/H2O (60/40) mixture while the rate of oxidation is only marginally increased in the presence of 10% H2O. The thick oxide formed in O2/H2O (60/40) environment features an inner layer consisting of FeCr spinel and an outer layer which is almost pure hematite. Hochtemperaturoxidation von 11%igem Chromstahl Teil I – Einfluss von pH2O Die Oxidation von 11%igem Chromstahl (X20 11Cr1MOV) in Anwesenheit von trockenem O2 und O2 + 10 und 40% H2O wurde bei 600°C untersucht. Die Auslagerungsdauer lag zwischen 1 und 672 Stunden. Die oxidierten Proben wurden mittels verschiedener oberflachenanalytischer Methoden einschlieslich GI-XRD, REM/EDX, GDOES und Auger-Spektroskopie untersucht. Der X20-Stahl bildet in trockenem O2 bei 600°C ein schutzendes chromreiches α-(Cr,Fe)2O3-Oxid. In Mischungen aus O2 und 10 oder 40% H2O tritt bei der gleichen Temperatur infolge Bildung von CrO2(OH)2(g) Chromverdampfung auf. Der Chromverlust fuhrt zu einer Chromverarmung des Oxids. Die Bildung eines eisenreicheren Oxids kann zu einem Verlust der Schutzeigenschaften des Oxidzunders fuhren. Der Chromverlust und die Tendenz, das schutzende Oxid zu destabilisieren, steigt mit zunehmender Wasserdampfkonzentration. Der Werkstoff erleidet ablosende Korrosion nach 336 Stunden in einer O2/H2O(60/40)-Mischung, wahrend bei Anwesenheit von 10% H2O die Oxidationsgeschwindigkeit nur unmerklich vergrosert ist. Das in der O2/H2O(60/40)-Umgebung gebildete dicke Oxid weist im wesentlichen eine innere aus FeCr-Spinell bestehende und eine ausere aus reinem Hamatit bestehende Schicht auf.

Field test corrosion experiments in Denmark with biomass fuels. Part 2: Co‐firing of straw and coal

Abstract: In Denmark, straw is used for generating energy in power plants. However during straw combustion, potassium chloride and SO2 are released in the flue gas and through condensation and deposition processes they will result in the formation of superheater deposits rich in potassium chloride and potassium sulphate. These components give rise to varying degrees of accelerated corrosion. This paper concerns co-firing of straw with coal to reduce the corrosion rate from straw to an acceptable level. A field investigation at Midtkraft Studstrup suspension-fired power plant in Denmark has been undertaken where coal has been co-fired with 10% straw and 20% straw (% energy basis) for up to approx. 3000 hours. Two types of exposure were undertaken to investigate corrosion: a) the exposure of metal rings on water/air cooled probes, and b) the exposure of a range of materials built into the existing supertheaters. A range of austenitic and ferritic steels was exposed in the steam temperature range of 520–580°C. The flue gas temperature ranged from 925–1100°C. The rate of corrosion was assessed by precision measurement of material loss and measurement of oxide thickness. Corrosion rates are lower than for 100% straw-firing. The corrosion products and course of corrosion for the various steel types were investigated using light optical and scanning electron microscopy. Catastrophic corrosion due to potassium chloride was not observed. Instead a more modest corrosion rate due to potassium sulphate rich deposits was observed. Corrosion mechanisms include sulphidation, oxidation and hot corrosion. Korrosionsfeldversuche in Danemark mit Brennstoffen aus Biomasse. Teil 2: Gemeinsame Stroh- und Kohlefeuerung In Danemark wird Stroh zur Energieerzeugung in Kraftwerken verwendet. Wahrend der Strohverbrennung wird jedoch Kaliumchlorid und SO2 im Abgas freigesetzt und durch Kondensation und Abscheidungsprozesse fuhrt dies zur Bildung von Kaliumchlorid- und Kaliumsulfat-reichen Ablagerungen am Uberhitzer. Durch diese Komponenten kommt es zu verschiedenen Graden an beschleunigter Korrosion. Diese Arbeit behandelt die gemeinsame Feuerung von Stroh mit Kohle, um die Korrosionsgeschwindigkeit von Stroh auf ein vertretbares Mas zu reduzieren. Am Suspensions-befeuerten Kraftwerk Midtkraft Studstrup in Danemark wurde eine Felduntersuchung durchgefuhrt, bei der Kohle gemeinsam mit 10% und 20% Stroh (% Energiebasis) bis zu ca. 3000 Stunden eingesetzt wurde. Um die Korrosion zu untersuchen, wurden zwei Arten von Auslagerung durchgefuhrt: a) die Auslagerung von Metallringen auf Wasser-/Luft-gekuhlten Proben und b) die Auslagerung von verschiedenen Werkstoffen, die in die existierenden Uberhitzern eingebaut wurden. Eine Reihe von austenitischen und ferritischen Stahlen wurden im Dampftemperaturbereich von 520–580°C ausgelagert. Die Abgastemperatur variierte zwischen 925 und 1100°C. Die Korrosionsgeschwindigkeit wurde durch Feinmessungen des Massenverlustes und Messungen der Oxiddicke beurteilt. Die Korrosionsgeschwindigkeiten sind niedriger als bei 100% Strohfeuerung. Die Korrosionsprodukte und der Verlauf der Korrosion fur die verschiedenen Stahltypen wurden mittels lichtoptischer und Rasterelektronenmikroskopie untersucht. Katastrophale Korrosion durch die Kaliumchloride wurde nicht beobachtet. Stattdessen wurde eine geringere Korrosionsgeschwindigkeit durch die Kaliumsulfatreichen Ablagerungen beobachtet. Die Korrosionsmechanismen beinhalten Sulfidierung, Oxidation und Hot Corrosion.

Raman analysis of materials corrosion: the example of SiC fibers

Abstract: Advanced materials (ceramics, fibers, composites...) exhibit unique high temperature properties but long term durability assessment is mandatory on account of high processing costs. We used Raman micro-spectroscopy to analyze the corrosion resistance of commercially available SiC fibers versus Na+ ions, with or without fiber thermal treatment (in air or in a reducing atmosphere) prior to sodium attack. The lateral resolution of the technique approaches the submicron scale and the analysis of colored materials can be limited to a few tens of nanometers in-depth, which makes Raman micro-spectrometry well suited for the analysis of corrosion films. Although corrosion starts with localized defects in pristine NicalonTM fibers attacked with Na+ (in oxidizing conditions), a protective effect of a silica film is clear for oxidized fibers. The corrosion of SiC crystals seems to be related to stacking faults. Raman-Analyse der Werkstoffkorrosion am Beispiel von SiC-Fasern Fortschrittliche Werkstoffe (Keramiken, Fasern, Verbundwerkstoffe) weisen einzigartige Hochtemperatureigenschaften auf; wegen der hohen Herstellungskosten muss obligatorisch aber auch die Langzeitbestandigkeit beurteilt werden. Um den Korrosionswiderstand von kommerziell erhaltlichen SiC-Fasern gegenuber Na+-Ionen, mit und ohne thermische Behandlung (in Luft oder in einer reduzierenden Atmosphare) vor dem Natriumangriff, zu analysieren, wurde in der vorliegenden Untersuchung die Raman-Mikrospektroskopie eingesetzt. Die laterale Auflosung der Technik bewegt sich im Submikronmasstab und die Analyse des gefarbten Werkstoffes kann auf wenige Zehntel Nanometer in der Tiefe begrenzt werden, wodurch sich die Raman-Mikrospektroskopie fur die Analyse von Korrosionsfilmen gut eignet. Wenn auch die Korrosion mit lokalen Defekten in ursprunglichen NicalonTM-Fasern, die durch Na+ (in oxidierenden Bedingungen) angegriffen wurden, beginnt, so ist doch ein schutzender Effekt des Siliciumoxidfilms fur die oxidierten Fasern erkennbar. Die Korrosion der SiC-Kristalle scheint mit Stapelfehlern in Zusammenhang zu stehen.

Runoff of copper and zinc caused by atmospheric corrosion

Abstract: Runoff and total corrosion loss for copper and zinc were investigated at seven sites in Switzerland. The exposure sites were chosen near the stations of the National Air Pollution Monitoring Network (NABEL), where climatic and air pollution data are measured. Runoff and corrosion rates were investigated after 0.5, 1, 2 and 4 years of exposure. Runoff rates differ from corrosion rates depending on the material, the exposure time and the sampling site.

In situ determination of growth and thermal stresses in chromia scales formed on a ferritic stainless steel

Abstract: In situ Raman spectroscopy experiments have been performed to determine both growth and thermal stresses of chromia scales formed at 750°C in oxygen on a stabilized ferritic stainless steel Fe-18Cr-TiNb. The measured growth stresses were shown to be highly compressive, near - 2 GPa. Cooling down and reheating cycles under inert gas showed that the thermal stresses were slightly compressive when cooling down (- 0.2 GPa), and reversible when heating up, showing their perfect thermo-elastic origin. Measurements, with temperature changes, of the deflection of oxidized samples after removal of one side oxide confirmed the Raman measurements and allowed to derive the actual value of the thermal expansion coefficient of the oxide scale: αox = 10.75 × 10-6 K-1.

Effect of SiC size dimensions on the corrosion wear resistance of the electrodeposited composite coating

Abstract: Advances in materials' performance often require the development of composite systems, of which coated materials are one form. The abrasion and corrosion resistance of components can be greatly increased by protective coatings and this is a growing industry of considerable economic importance. This paper aims with a comparative wear corrosion study of pure nickel and Ni-SiC nano structured composite coating. All the experiments concerning the effects of the rotation speed and the applied load on the corrosion behaviour and friction coefficient were carried out using the 0.5 M Na2SO4 neutral solution. The Ecorr values measured at different disc rotation speeds and different friction loads show some differences between the two types of coatings. For wear corrosion tests an apparatus constructed in the Electrochemistry Laboratory, Dept. of Materials Engineering of Trento University was used. A PMMA cell contained the test solution and a transmission shaft with the tested sample, in the shape of a disc (diameter 40 mm and height 18 mm), connected to an electrical motor. A moving rod held an alumina parallelepiped counterface and the imposing load system thus obtaining a sliding type wear system. Einfluss der SiC-Abmessungen auf den Korrosionsverschleiswiderstand von elektrolytisch abgeschiedenen Verbundbeschichtungen Fortschritte im Werkstoffverhalten erfordern haufig die Entwicklung von Verbundsystemen; beschichtete Werkstoffe sind ein Beispiel hierfur. Der Verschleis- und Korrosionswiderstand von Komponenten kann durch schutzende Beschichtungen erheblich verbessert werden und dies ist ein wachsender Industriezweig mit nennenswerter wirtschaftlicher Bedeutung. Ziel dieser Arbeit ist eine vergleichende Verschleis-Korrosions-Studie von reinen Nickel- und nanostrukturierten Ni-SiC Verbundbeschichtungen. Alle Versuche bezuglich des Einflusses der Drehzahl und der aufgebrachten Belastung auf das Korrosionsverhalten und den Reibungskoeffizienten wurden in neutraler 0,5 M Na2SO4 Losung durchgefuhrt. Die bei verschiedenen Drehzahlen und verschiedenen Reibungsbelastungen gemessenen Ecorr-Werte zeigen einige Unterschiede fur die zwei Beschichtungstypen. Fur die Verschleis-Korrosions-Versuche wurde eine im elektrochemischen Labor der Abteilung fur Werkstoffwissenschaften der Universitat in Trento konstruierte Apparatur eingesetzt. Eine PMMA-Zelle enthielt die Versuchslosung und eine Transmissionswelle mit der Versuchsprobe in der Form einer Scheibe (Durchmesser 40 mm und Hohe 18 mm), die an einen elektrischen Motor angeschlossen war. Ein sich bewegener Stab hielt das Gegenstuck aus Aluminiumoxid und das Belastungssystems, wodurch ein Gleitverschleissystem erreicht wurde.

Effect of Al-Fe-Si intermetallic compound phases on initiation and propagation of pitting attacks for aluminum 1100

Abstract: It is well known that iron and silicon are major elements in industrial pure aluminum alloy 1100. These elements form Al-Fe-Si ternary intermetallic compounds such as FeAl3, Fe3SiAl12, Fe3Si2Al9, Fe2Si2Al9 etc. The corrosion characteristics of the 1100 specimen and the Al-Fe-Si intermetallic compound specimens are experimentally investigated in NaCl and AlCl3 solutions. The electrochemical measurements, SEM surface observation and EPMA analysis reveal that (1) the iron content of the compounds influences the initiation of pitting attacks: the higher content of iron in the compound is, the more easily occurs the initiation of pitting attack, and (2) an existence of the compound in the bottom of the active pitting cavity, whether the iron content of the compound is higher or not, contributes to the further propagation of pitting attack as a cathodic site. Einfluss von intermetallischen Al-Fe-Si-Verbindungsphasen auf die Einleitung und Ausbreitung von Lochkorrosionsangriffen an Aluminium 1100 Es ist bekannt, dass Eisen und Silizium die hauptsachlichen Begleitelemente in industriell reiner Aluminiumlegierung 1100 sind. Diese Elemente bilden ternare intermetallische Al-Fe-Si-Verbindungen wie FeAl3, Fe3SiAl12, Fe3Si2Al9, Fe2Si2Al9 usw. Die Korrosionseigenschaften von 1100-Proben und Proben aus den intermetallischen Al-Fe-Si-Verbindungen wurden experimentell in NaCl und AlCl3-Losungen untersucht. Die elektrochemischen Messungen, REM-Oberflachenuntersuchungen und EPMA-Analysen zeigen, dass (1) der Eisengehalt der Verbindungen die Einleitung von Lochkorrosionsangriffen beeinflusst: je hoher der Eisengehalt der Verbindungen ist, umso einfacher findet die Einleitung von Lochkorrosion statt, und dass (2) eine Anwesenheit der Verbindung am Boden des aktiven Lochhohlraumes, unabhangig davon, ob der Eisengehalt hoch oder niedrig ist, als kathodischer Bereich zur weiteren Ausbreitung des Lochkorrosionsangriffs beitragt.

Screening of new corrosion inhibitors via electrochemical noise analysis

Abstract: The inhibition efficiency of a series of organic compounds against corrosion of magnesium alloy AZ91 in a 50 wt.-% aqueous solutions of ethylene glycol has been studied using polarisation curves and electrochemical noise (ECN) measurements. The comparative analysis of the results obtained has demonstrated unambiguously that the method of ECN is an effective tool for screening of new corrosion inhibitors which offers some advantages comparing to the common electrochemical techniques. The very fast measuring rate enables to instantaneously register and monitor the rate of the corrosion process and changes in its mechanism in presence of the organic additives. The measurements are performed at freely corroding identical electrodes without perturbation from the external signals, which could lead (as in the polarisation measurements), to changes in the surface structure, the adsorption of the inhibitor etc. The statistical analysis of the noise data (in terms of standard deviations) in the time domain shows that the noise intensity of the system correlates well with the intensity of the corrosion process. The total amount of the charges exchanged during the tests is a quantitative measure for the inhibiting effect of the substances under study, while the spectral analysis of the noise in the frequency domain can be used to characterise the type of the corrosion attack.

Corrosion behaviour of reactor coolant system materials in nuclear power plants

Abstract: The materials used for the pressure-retaining parts of reactor coolant system components in light water reactor nuclear power plants have to meet special requirements in terms of their mechanical properties, workability and in-service performance. Corrosion issues play an important role in connection with plant operating conditions. While giving consideration to the specific service environment of the reactor whether a pressurized or boiling water reactor – the materials used for the individual components and the water chemistries employed in the various systems are selected such that metal loss due to general corrosion will remain very low. Thus the materials used in light water reactor plants exhibit a high general resistance to corrosion for their specified service conditions, material conditions and mechanical loads. However, under certain operating conditions other corrosion mechanisms may be found to induce damage. This paper uses data from the literature, published results of national and international research programs, information on damage which has actually occurred world-wide and experience gained by Framatome ANP GmbH (former Siemens/KWU) in this field as a basis for discussing these mostly localised corrosion phenomena in terms of “classical” corrosion systems. Aspects associated with irradiation and its effects are not considered. Suitable remedial actions are, however, addressed wherever these are of relevance. The materials considered comprise unalloyed and low-alloy steels, austenitic chromium-nickel steels as well as high-nickel steels and nickel-base alloys which are exposed to the reactor coolant environment of boiling water reactor or pressurized water reactor plants, including materials investigated in corresponding water environments simulated in the laboratory. Korrosionsverhalten von Primarkreiswerkstoffen in Kernkraftwerken An die Werkstoffe drucktragender Teile von Primarkreiskomponenten in Kernkraftwerken werden besondere Anforderungen bezuglich ihrer mechanisch-technologischen Eigenschaften, der Verarbeitbarkeit und ihres Betriebsverhaltens gestellt. Im Hinblick auf das Betriebsverhalten spielen Korrosionsfragen eine wichtige Rolle. Unter Berucksichtigung der druck- bzw.- siedewasserreaktortypischen Randbedingungen werden die Werkstoffe fur die einzelnen Komponenten und die Wasserchemie fur die verschiedenen Kreislaufe so gewahlt, dass die Metallabgaberaten infolge der Gleichmaskorrosion klein sind. Somit besitzen die in Leichtwasserreaktoren eingesetzten Werkstoffe eine hohe allgemeine Korrosionsbestandigkeit unter den definierten spezifizierten Umgebungsbedingungen, Werkstoffzustanden und mechanischen Belastungen. Unter bestimmten Randbedingungen konnen jedoch andere Korrosionsmechanismen zu einer Schadigung fuhren. Auf der Basis von Literaturdaten, veroffentlichten Ergebnissen nationaler und internationaler Forschungsprogramme, weltweit aufgetretenen Schaden sowie Erfahrungen von Framatome ANP GmbH (fruher Siemens/KWU) werden diese, meist lokal auftretenden Korrosionserscheinungen im Sinne der “klassischen” Korrosionssysteme diskutiert. Aspekte der Bestrahlung und deren Auswirkungen werden nicht betrachtet. Soweit relevant, werden gegebenenfalls geeignete Abhilfemasnahmen angesprochen. Bei den relevanten Werkstoffen handelt es sich um un- und niedriglegierte Stahle, austenitische CrNi-Stahle sowie hoch-nickelhaltige Stahle und Nickelbasislegierungen, die mit den mediumsseitigen Einsatzbedingungen eines Siedewasserreaktors (SWR) bzw. Druckwasserreaktors (DWR) beaufschlagt sind bzw. unter entsprechenden im Labor simulierten Mediumsbedingungen untersucht werden.

Protection against high temperature corrosion with laser welded claddings – Applied and tested on exhaust valve discs of large diesel engines burning heavy fuel oil

Abstract: In close co-operation between Wartsila Switzerland and BIAS, exhaust valves of two-stroke diesel engines were clad by laser welding with functional coatings to improve the corrosion behaviour and extend the life cycle of these exhaust valves. The coatings consisted of different nickel-based alloys. The investigations were carried out in a period of three years. The cladding tests and experimental investigations were carried out at BIAS, whereas Wartsila Switzerland organised the suitable valves and a seagoing ship for the testing. The inspections of the coatings on board and the evaluations of the results after valve dismounting were carried out jointly. In the preliminary stages of the study, the process window of various corrosion-resistant materials were determined and the most promising ones were applied on Nimonic 80A valve discs. The laser-clad valves were installed for test runs in a modern container ship. Depending on the process parameters and the corrosion resistant materials used the laser generated coatings were inspected after every 1000 h of service and evaluated comparatively. The results of this study are presented. Hochtemperaturkorrosionsschutz durch Laserauftragschweisen – Ausgefuhrt und getestet am Teller von Auslassventilen schwerolverfeuernder Grosdieselmotoren In enger Zusammenarbeit zwischen Wartsila Switzerland und BIAS Bremen wurden Funktionsschichten auf Auslassventile von Zweitakt-Schiffsdieselmotoren mittels Laser aufgeschweist, um das Korrosionsverhalten zu verbessern und die Standzeit dieser Auslassventile zu erhohen. Die Beschichtungen bestanden aus verschiedenen Nickel-Basislegierungen. Die Untersuchungen wurden in einem Zeitraum von drei Jahren durchgefuhrt. Die Beschichtungen und experimentellen Untersuchungen wurden am BIAS durchgefuhrt, wahrend Wartsila Switzerland geeignete Auslassventile zur Verfugung stellte und den Einsatz auf einem Hochseeschiff organisierte. Die Begutachtungen der Beschichtungen an Bord und die Auswertung der Ergebnisse nach dem Ventilausbau wurden gemeinsam durchgefuhrt. In Vorstudien wurden die Prozessfenster fur die verschiedenen korrosionsresistenten Materialien bestimmt und die vielversprechendsten Legierungen auf die Ventilteller aus Nimonic 80A aufgetragen. Die laserauftraggeschweisten Ventile wurden in ein modernes Containerschiff eingebaut und im Feldversuch erprobt. In Abhangigkeit von den verwendeten Prozessparametern und den verwendeten korrosionsresistenten Materialien wurden die laseraufgetragenen Funktionsschichten jeweils nach etwa 1000 Betriebsstunden begutachtet und anschliesend vergleichend bewertet. Die Ergebnisse dieser Studie werden im folgenden prasentiert.

DC and AC polarisation study on magnesium alloys Influence of the mechanical deformation

Abstract: Potentiodynamic polarisation and impedance measurements are used to examine the corrosion behaviour of some magnesium alloys, which were previously stressed in order to establish the effects of mechanical deformation on the electrochemical reactions at the interface alloy/electrolyte. Due to the increasing demand for joint parts of magnesium alloys there is a need to perform localised machining. For this reason it is interesting to study both the surface and the cross-section. DC und AC Polarisationsuntersuchung an Magnesiumlegierungen Einflus der mechanischen Verformung Potentiodynamische Polarisations- und Impedanzmessungen werden eingesetzt, um das Korrosionsverhalten verschiedener Magnesiumlegierungen zu untersuchen, die vorher mechanisch beansprucht wurden, um die Einflusse mechanischer Verformung auf die elektrochemischen Reaktionen an der Grenzflache Legierung/Elektrolyt zu erzeugen. Auf Grund der steigenden Nachfrage nach Verbindungsteilen aus Magnesiumlegierungen ist eine lokale mechanische Bearbeitung notwendig. Daher ist es von Interesse, sowohl die Oberflache als auch den Querschnitt zu untersuchen.

Corrosion inhibition of carbon steel in the near neutral media by blends of tannin and calcium gluconate

Abstract: The efficiency of tannin/calcium gluconate blends, as corrosion inhibitors for carbon steel in near neutral water media, heva been studied.Synrgistic behaviour of two components blend of different concentrations has been demonstrated in solutions prepared with distilled and a tap water. The anodic character of the inhibitor was recognised by the shift of corrosion potential to more positive values and a decrease of the passivation current on potentiodynamic polarisation curves. The cathodic inhibition was also recognised by slowing down the cathodic current of the polarisation run.Soluble iron tannate chelate has been observed as a dark blue flux flowing down from the metal surface into solution of tannin in the tap water, resulting in a corrosion process. Tannin decreased the pH of tap water.Calcium gluconate added in tannin solutions increases the pH maintaining it in the near neutral region enabling the precipitation of a low soluble protctive iron tannate and metal gluconate.

On the mixed nature of cerium conversion coatings

Abstract: Alternative pretreatments are currently under development in order to avoid the environmental impact produced by using surface finishing processes based on chromates. Some of the environmentally friendly alternatives proposed involve the use of lanthanide based compounds. In this study, conversion coatings on AA5083 (Al-Mg) samples developed using full immersion pretreatments in 500 ppm CeCl 3 aqueous solutions have been investigated. Their microscopic and compositional features have been analyzed using SEM images and EDS spectra. From this analysis it has been determined that this layer over the surface of the samples is of a heterogeneous composition. This coating is formed by an alumina coating covering the aluminum matrix and dispersed cerium-rich islands deposited over the cathodic sites of the alloy. A characterization methodology is proposed based on the utilization of different electrochemical techniques, such as Open Circuit Potential monitoring (OCP), Linear Polarization (LP) and Electrochemical Impedance Spectroscopy (EIS).

Characterization of material samples for coking behavior of HP40 material both coated and uncoated using naphtha and ethane feedstock

Abstract: The active surfaces of commercially available high temperature corrosion resistant materials can be efficiently characterized using reference reactions such as pyrolysis or metal dusting. The importance of such characterization methods is by far more conclusive than conventional surface analysis. This paper presents experimental results for the pyrolysis of naphtha and ethane on the surfaces of a surface modified HP 40 material (AlcroPlex® of Alon Surface Technologies, Inc.) compared with a conventional HP 40 material. The results show, that this coating decreases the coke formation in the radiant zone of a steam cracker up to 90% using ethane and up to 80% using naphtha as feedstock. This result is partially surprising, because naphtha contains already traces of sulfur which by itself inhibit the reaction of coke formation on material surfaces. A second positive effect besides reduction of coke formation is the almost complete suppression of carbon monoxide formation, especially for ethane.

On the influence of microstructure and carbide content of steels on the electrochemical dissolution process in aqueous NaCl‐electrolytes

Abstract: The electrochemical dissolution behaviour of armco-iron and of the steels C15, C45, C60 and 100Cr6 in concentrated sodium chloride media has been investigated. Anodic metal dissolution experiments have been carried out using the flow channel cell (parallel plate reactor), the rotating cylinder electrode (RCE) and the capillary cell. The microstructure of the steel has been varied through variation of carbon content and heat treatment (e.g. soft annealed with globular carbides or pearlitic). Current-efficiency values have been obtained by gravimetric measurements in the current-density range from i = 5 to 60 A/cm2. For the soft annealed steels, the divalent ferrite dissolution in combination with electroless cementite removal dominates. For the pearlitic steels, the occurrence of oxygen evolution at electronically conductive metal carbides or trivalent ferrite dissolution, depending on the current density applied, was detected. Microstructure dependent potentiostatic current transients and potentiodynamic polarization curves have been presented. Polarization resistances, Rpol, were measured in dependence on NaCl concentration and the applied anode potential. For pearlitic steels (with carbon contents ≥ 0.45%) Rpol exceeds that of the analogous soft annealed steels. The topographies of the steel surfaces after anodic dissolution show microscopic structures, based on inert metal carbides, which are the result of preferential ferrite dissolution. Qualitative metal dissolution models explain the electrochemical dissolution behaviour of soft annealed and pearlitic steels on the basis of the formation of solid films at the substrate surfaces and recognizing the role of the inert metal carbides in the steel matrix. In these models, the role of a polishing layer forming between the solid particles has been taken into account. Uber den Einfluss von Mikrostruktur und Carbid-Gehalt von Stahlen auf den elektrochemischen Auflosungsprozess in wassrigen NaCl-Elektrolyten Das elektrochemische Auflosungsverhalten von armco-Eisen und den Stahlen C15, C45, C60 und 100Cr6 in konzentriertem Natriumchlorid-Medium wurde untersucht. Anodische Metallauflosungsexperimente mit dem Stromungskanal (parallel plate reactor), der rotierenden Zylinderelektrode (RCE) und der Kapillarzelle wurden durchgefuhrt. Die Mikrostruktur des Stahls wurde durch Variationen des Kohlenstoffanteils und der Warmebehandlung (weichgegluhter Zustand mit globularen Carbiden und perlitisches Gefuge) angepasst. Mit Hilfe von gravimetrischen Messungen wurden Stromausbeuten im Stromdichtebereich von i = 5 bis 60 A/cm2 ermittelt. Bei den weichgegluhten Stahlen dominiert die zweiwertige Ferrit-Auflosung in Kombination mit stromlosem Cementit-Abtrag. Fur perlitische Stahle wurde die Sauerstoffentwicklung an elektronisch leitenden Metall-Carbiden oder die dreiwertige Ferrit-Auflosung in Abhangigkeit von der Stromdichte beobachtet. Mikrostrukturabhangige potentiostatische Stromtransienten und potentiodynamische Polarisationskurven werden dargestellt. Polarisationswiderstande, Rpol, wurden in Abhangigkeit von der NaCl-Konzentration und des Anodenpotentials gemessen. Bei perlitischen Stahlen (mit Kohlenstoffanteilen ≥ 0,45%) ist Rpol groser als bei den analogen weichgegluhten Stahlen. Die Topographien der Stahloberflachen nach der anodischen Auflosung weisen mikroskopische Strukturen auf Basis von Metall-Carbiden auf, welche das Resultat bevorzugter Ferritauflosung sind. Qualitative Metallauflosungsmodelle erklaren das elektrochemische Auflosungsverhalten von weichgegluhten und perlitischen Stahlen mit Hilfe der Ausbildung von festen Deckschichten auf der Substratoberflache unter Anbetracht der inerten Metall-Carbide in der Matrix des Stahls. In diesen Modellen wird die Rolle eines Polierfilms, der sich zwischen den festen Partikeln ausbildet, mit einbezogen.

The high temperature oxidation of 11% chromium steel: Part II – Influence of flow rate

Abstract: The oxidation of type X20 CrMoV 11 1 steel at 600°C in the presence of dry O 2 and O 2 + 10 or 40% H 2 O was investigated. The flow rate was varied between 0.25 to 10.0cm/s. Exposure time was 168 hours. The oxidized samples were investigated gravimetrically and by a number of surface analytical techniques including grazing angle SEM/EDX, GDOES and XRD. Oxidation is strongly influenced by pH 2 O and flow rate. In O 2 + H 2 O environment at 600°C, the protective Cr-rich α-(Cr,Fe) 2 O 3 oxide loses chromium by vaporization of CrO 2 (OH) 2 . When chromium loss is limited (e.g., in 10% H 2 O and in 40% H 2 O at low flow rates) the supply of chromium from the alloy compensates for chromium vaporization and the oxide retains its protective properties, resulting in slow oxidation. In 40/60 H 2 O/O 2 and high flow rates chromium evaporation becomes so rapid that the protective properties of the oxide are lost and a thick duplex (Fe 2 O 3 /Fe 2 CrO 4 ) scale develops.

Investigations into the stress corrosion cracking of stainless steel alloyed with nitrogen

Abstract: The resistance to stress corrosion of austenitic stainless steel alloyed with nitrogen (ASS N25) was determined in comparison with AISI 316L steel. The research into stress corrosion cracking was performed by using corrosion elongation curves in a 50% CaCl2 solution, at 100°C, under axial tensile loadings defined as various percentages of Rp0, 2, and with anodic polarization at a current density of 1.0 mA/cm2. The increased resistance of the nitrogen-alloyed steel to stress corrosion is based on the occurrence of NH4+ ions, and the repulsive action of the negatively charged nitrogen atoms towards the Cl- ions on the interface between the passive layer and the corrosion medium. Additionally, the interstitially dissolved nitrogen is able to accelerate the local deformation hardening of the material at the crack tip, for which reason the critical stress needed for stress corrosion to occur, or for further growth of the crack if it has already occurred, is increased.

Anodic passivity of some titanium base alloys in aggressive environments

Abstract: The passivity of titanium, binary Ti-15Mo and ternary Ti-15Mo-5Al alloys in hydrochloric acid solutions was studied by potentiostatic, potentiodynamic, linear polarization and electrochemical impedance spectroscopy (EIS) techniques. The anodic passivity of binary Ti-15Mo and ternary Ti-15Mo-5Al titanium alloys differs from that of the base metal in hydrochloric acid solutions. The corrosion potentials of both alloys are nobler than of the titanium because the beneficial effect of molybdenum. The critical passivation current density for binary Ti-15Mo alloy is higher than of titanium; this fact can be explained by the instability of the constituent phases in hydrochloric acid solutions. Ternary Ti-15Mo-5Al alloy exhibits two critical passivation current densities (icr1 and icr2) with higher values than of the base metal and two critical passivation potentials (Ecr1 and Ecr2); at the first critical passivation potential (Ecr1) the porous titanium trioxide (Ti3O5) is formed and at the second critical passivation potential (Ecr2) this oxide is converted to a still higher valence oxide, the compact and protective titanium dioxide (TiO2). The dissolution current densities in the passive range of alloys are higher than of the base metal due the dissolution of the alloying elements in this potential range. The alloys are more resistant than titanium presenting lower corrosion rates. A three time constants equivalent circuit was fitted: one time constant is for the double layer capacity (Cdl) and for the passive film (Rp); another time constant is for the charge transfer reactions visualised by a constant phase element (CPE) and a resistance (R1); the third time constant is for diffusion processes through the passive film represented by a resistance (R2) and a Warburg element (W). Anodische Passivitat von verschiedenen Titanbasislegierungen in aggressiven Umgebungen Die Passivitat von Titan sowie der binaren Legierung Ti-15Mo und der ternaren Legierung Ti-15Mo-5Al wurde in Salzsaurelosungen mittels potentiostatischer, potentiodynamischer und linearer Polarisation sowie elektrochemischer Impedanzspektroskopie (EIS) untersucht. Die anodische Passivitat der binaren Ti-15Mo und der ternaren Ti-15Mo-5Al Legierungen unterscheidet sich in Salzsaurelosungen von dem reinen Titan. Die Korrosionspotentiale beider Legierungen sind edler als das des Titans aufgrund des positiven Einflusses des Molybdans. Die kritische Passivierungsstromdichte fur die binare Ti-15Mo-Legierung ist hoher als die von Titan, was durch die Instabilitat der Bestandteile in den Salzsaurelosungen erklart werden kann. Die ternare Ti-15Mo-5Al-Legierung weist zwei kritische Passivierungsstromdichten (icr1 und icr2) auf, die hoher liegen als fur das reine Metall, und zwei kritische Passivierungspotentiale (Ecr1 und Ecr2); beim ersten kritischen Passivierungspotential (Ecr1) wird das porose Titantrioxid (Ti3O5) gebildet und beim zweiten kritischen Passivierungspotential (Ecr2) wird dieses Oxid in ein Oxid mit noch hoherer Wertigkeit, das kompakte und schutzende Titandioxid (TiO2), umgewandelt. Die Auflosungsstromdichten im Passivbereich der Legierungen sind hoher als beim reinen Metall aufgrund der Auflosung der Legierungselemente in diesem Potentialbereich. Die Legierungen sind widerstandsfahiger als das Titan, was sich in niedrigeren Korrosionsgeschwindigkeiten bemerkbar macht. Ein elektrischer Aquivalentschaltkreis wurde angepasst: eine Zeitkonstante steht fur die Doppelschichtkapazitat (Cdl) und fur den Passivfilm (Rp); eine weitere Zeitkonstante steht fur die Ladungsubergangsreaktionen, die durch ein Konstantphasenelement (CPE) und einen Widerstand (R1) dargestellt werden; die dritte Zeitkonstante steht fur den Diffusionsprozess durch den Passivfilm, was durch einen Widerstand (R2) und ein Warburgelement (W) reprasentiert wird.

Corrosion and erosion-corrosion behaviors of carbon steel in naphthenic acid media

Abstract: The naphthenic acid corrosion (NAC) and erosion-corrosion (NAEC) behaviors of carbon steel were investigated detailedly in laboratory. The resistance to NAEC of pack-aluminized carbon steel and carbon steel coated by high velocity oxygen-fuel (HVOF) thermal-sprayed AISI 316L stainless steel, was also investigated in both laboratory and an oil refinery. It was found that the control-step of NAC was primarily dependent on the temperature. The NAC rate of carbon steel increased markedly with the increase of the total acid number and temperature, which may be attributed to the enhanced absorption and active reaction of naphthenic acid molecules on the metal surface. Increasing the velocity of flow seriously aggravated NAEC, especially in the high temperature range. The reasons were closely associated with the enhanced mass transfer and the accelerated active reaction as well as the rapid spallation of corrosion products from the metal surface. Both the aluminized carbon steel and the carbon steel covered by HVOF coating showed better resistance against NAEC compared to the carbon steel due to higher microhardness and corrosion resistance of their surface-layers. The HVOF coating is hopeful to be applied for NAEC prevention of the components in oil refineries in view of present experimental results.

Investigation of titanium corrosion in concentrated NaOH solutions

Abstract: The rate of both spontaneous and polarization assisted formation of oxide films on commercially grade titanium, DIN 3.7025, was studied in concentrated, 1 - 5M NaOH solutions, with particular attention to the early stages of oxide formation. Simultaneous chemical dissolution of oxides was considered. The rate of spontaneous oxide formation was examined with cyclic voltammetry as an in-situ method. The shape of potentiodynamic curves recorded in different alkaline solutions indicated that the electrolyte concentration affects the oxide composition. Titanium electrodes were covered with oxide films of different thickness, and the time dependence of polarization resistance was measured under a fixed anodic polarization. The polarization resistance may either increase or decrease tending to attain a stationary value, which, for a fixed polarization, depends on both the initial thickness and the NaOH concentration. (orig.)

The effect of corrosion inhibitors in drinking water installations of copper

Abstract: To test the effect of corrosion inhibitors in drinking water installations of copper, 13 test pipe rigs (copper tubes and ring coupons) were exposed to a supply water of a water company in Northrhine-Westphalia for a test period of one year. The testing conditions were similar to those in a real domestic installation with respect to stagnant and flow conditions. Phosphate (PO 4 ), silicate (SiO 2 ) and combinations of phosphate/ silicate have been used in different concentrations ranging from 2.2-4 mg/L PO 4 and 3-12 mg/L SiO 2 . The results have shown that all tested inhibitors were able to reduce copper concentration and corrosion rates, but the specific efficiency of pure phosphate was greater than of pure silicate. The results have also shown that there are eminent differences in the mechanism. The dosage of phosphate-based inhibitors (pure phosphate, phosphate/silicate) guides to a chemical stabilisation of the copper surface layer by building poorly soluble compounds of copper-ions and phosphates and so they interfere in the reaction kinetics of the dissolution of the copper surface layer. Adding pure silicates, thin films are built which act as a chemical stabilisation of the external area of the copper layer; but the subsurface layer is not influenced in structure and chemical composition.

Morphology and corrosion characteristics of laser surface remelted Al‐Si alloy at cryogenic conditions

Abstract: The properties and consequently functionality of equipment made of aluminium alloys are influenced by microstructural characteristics such as phase composition and grain size distribution in their surface layer. Nowadays, many surface engineering techniques have been applied to improve the surface properties of aluminium alloys, one of them being laser surface treatment. The effect of laser surface remelting at cryogenic conditions on the local chemical compositions, microstructure and corrosion characteristics of AlSi13Mg1CuNi aluminium alloy have been presented. The beneficial effect of laser treatment on the corrosion behaviour of the cast aluminium alloy in 0.01 M sulphuric acid solution was observed.

Assessment of test methods for evaluation stress corrosion cracking susceptibility of prestressing steels

Abstract: Prestressing steels can be exposed in prestressed concrete structures in construction stage (ungrouted duct) to environmental conditions causing formation and growth of hydrogen induced cracks with brittle fracture of the steel. The risk of this hydrogen induced stress corrosion cracking can be minimized by appropriate treatment, but there is a requirement for construction to approve only prestressing steel having no enhanced susceptibility to stress corrosion cracking. The paper describes the historical development of the different test methods proposed in the past and gives an overview on the general requirements for a suitable test method to assess the hydrogen-induced stress corrosion susceptibility of prestressing steels. Since 1982, based on investigations on construction sites and transfer of the results into laboratory tests, a test method is available enabling realistic estimation of suitable application possibilities of prestressing steels. This so called DIBt-test is approved to distinguish between prestressing steels susceptible to hydrogen induced stress corrosion cracking and those suitable and therefore approvable steels at practical environmental conditions. Furthermore the test enables estimation of corrosion risk for newly developed prestressing steels with higher strength. Beurteilung der Prufverfahren zur Untersuchung der Spannungsrisskorrosionsempfindlichkeit von Spannstahlen Spannstahle konnen in Spannbetonbauwerken im Bauzustand (unverpresstes Hullrohr) Umgebungsbedingungen ausgesetzt sein, die zur Bildung und Ausbreitung wasserstoffinduzierter Risse mit Sprodbruch des Stahles fuhren konnen. Das Risiko dieser wasserstoffinduzierten Spannungsrisskorrosion kann einerseits durch eine sachgemase Verarbeitung der Spannstahle minimiert werden, andererseits besteht die Notwendigkeit nur solche Spannstahle fur die Baupraxis zuzulassen, die unter baupraktischen Bedingungen keine erhohte Empfindlichkeit fur Spannungsrisskorrosion besitzen. Die vorliegende Arbeit beschreibt die historische Entwicklung der verschiedenen vorgeschlagenen Prufverfahren und gibt einen Uberblick uber die allgemeinen Anforderungen an ein geeignetes Verfahren zur Beurteilung der wasserstoffinduzierten Spannungsrisskorrosionsempfindlichkeit von Spannstahlen. Seit 1982 steht, begrundet durch Untersuchungen auf Baustellen und Umsetzung der Ergebnisse in Laborversuchen, ein Prufverfahren zur Verfugung, das eine wesentlich realistischere Einschatzung der Einsatzmoglichkeiten von Spannstahlen zulasst. Dieser sog. DIBt-Test hat sich bewahrt, um unter praktischen Umgebungsbedingungen gegen H-induzierte Spannungsrisskorrosion empfindliche Spannstahle von geeigneten und damit zulassungswurdigen Stahlen zu unterscheiden. Des weiteren erlaubt die Prufung ebenfalls eine Abschatzung des Korrosionsrisikos fur neuentwickelte, hoherfeste Spannstahle.

Elektrolytisches Bearbeiten von NiTi‐Formgedächtnislegierungen

Abstract: Fur die Herstellung von Produkten aus NiTi-Formgedachtnislegierungen (NiTi-FGL) sind elektrolytische Bearbeitungsverfahren von grosem Interesse. Eine besondere Bedeutung spielen hierbei Erzeugnisse der Medizintechnik und Mikrosystemtechnik sowie Komponenten mit aufwendig hergestellten Strukturen oder Konturen. In der Literatur sind jedoch kaum systematische Untersuchungen uber das elektrolytische Bearbeiten von NiTi-FGL und die dabei erzielten Oberflachenstrukturierungen zuganglich. In dieser Arbeit konnte gezeigt werden, dass es moglich ist, NiTi-FGL im austenitischen und martensitischen Zustand zu polieren und dabei zufriedenstellende Ergebnisse (glatte Oberflachen) zu erreichen. Beim Polieren im austenitischen Zustand kommt es jedoch nach langeren Polierzeiten seigerungsbedingt zur Ausbildung von Wellen. Beim elektrolytischen Polieren im martensitischen Zustand ist die Stromdichteverteilung gleichmasiger und die starke Wellenbildung unterbleibt. Die im martensitischen Zustand polierte Oberflache zeigt nach der Umwandlung in den Austenit ein Pseudo-Martensit-Relief. Diese Reliefstruktur bietet zusatzliche Moglichkeiten bei der Substratvorbereitung fur Beschichtungen. In diesem Rahmen ist auch das elektrolytische Atzen von NiTi-FGL reizvoll. Es konnte gezeigt werden, das sich definierte, fein strukturierte Oberflachen herstellen lassen. Electrolytic processing of NiTi shape memory alloys Electrolytic procedures are of great interest to produce components made of NiTi-shape-memory alloys (NiTi-SMA). Products of medical technology and micro system technology as well as components with elaborately manufactured structures or outlines are of special importance. In literature you can hardly find any systematic investigations about the electrolytic processing of NiTi-SMA and the surface structurings achieved in the process. The paper at hand shows that it is possible to polish NiTi-SMA in austenitic and martensitic state and to achieve satisfactory results (smooth surfaces). In the process of polishing in austenitic state, however, a formation of waves due to segregation occurs after longer periods of polishing. In the course of electrolytic polishing in martensitic state the current density is more uniformly and the formation of waves is omitted. The surface polished in martensitic state shows a pseudo-martensite-relief after the conversion into austenite. This relief structure offers additional possibilities in the substrate preparation for coatings. Within this process electrolytic etching of NiTi-SMA is also appealing. It was possible to show that defined, finely structured surfaces can be manufactured.

Nano-enamel: a new way to produce glass-like protective coatings for metals

Abstract: Nanoparticles and nanostructured films have gained an increasing interest for industrial application in the last years. Based on chemical nanotechnology glass-like protective coatings thermally processed at comparatively lower temperatures around 500°C were developed for metal substrates by two different ways. Starting from polymeric sols (suspension consisting of branched macromolecules) containing multicomponent oxide of the SiO2-B2O3-P2O5-Na2O system produced by hydrolysis and polycondensation of an alkoxide mixture under acidic condition, thin, hard, transparent, crack-free and corrosion resistant coatings could be applied to aluminium and steel. Coatings from particulate sols (suspension consisting of solid particles) containing multicomponent oxide synthesized under basic condition by electrophoretic deposition (EPD) proved to be a promising method when very thick coatings are required. Both routes offer the potential of a new type of purely inorganic coatings for corrosion and abrasion protection. Nano-Email: ein neuer Weg zur Erzeugung glasartiger Schutzschichten fur Metalle In jungerer Zeit haben nanotechnologisch basierte Herstellungsverfahren fur Oberflachenschutzschichten zunehmend an Bedeutung gewonnen. In der vorliegenden Arbeit wurden solche Schichten auf zwei Wegen erzeugt, wobei in beiden Fallen eine thermische Nachbehandlung bei vergleichsweise niedrigen Temperaturen um 500°C zur thermischen Verdichtung und Uberfuhrung in eine rein anorganische Schicht durchgefuhrt wurde. Im ersten Fall wurde mit Polymer-Solen gestartet, die durch Hydrolyse und Polykondensation von Alkoxiden unter saurer Katalyse hergestellte Multikomponentenoxide des Systems SiO2-B2O3-P2O5-Na2O enthalten. Auf diese Weise konnten dunne, harte, transparente, risfreie und korrosionsbestandige Schichten auf Aluminium und Stahl aufgebracht werden. Im zweiten Fall wurden Sole mit festen Multikomponenten-Nanopartikeln verwendet, die sol-gel-technisch unter basischer Katalyse synthetisiert wurden. Schichten wurden mit Hilfe der elektrophoretischen Abscheidung auf Metallsubstrate aufgebracht. Diese Methode war besonders fur die Aufbringung dicker Schichten geeignet. Beide Methoden besitzen das Potential fur die Entwicklung neuartiger Schutzschichten gegen Korrosion und Abrasion.

Comparison of corrosion behaviour of thermal sprayed and diffusion‐coated materials

Abstract: In this paper, the corrosion behaviour of thermal sprayed and diffusion-coated materials are compared. The result of the high temperature corrosion test shows that the layers with NiCr applied by atmospheric plasma spraying (APS) and high velocity oxy fuel flame spraying (HVOF) are more resistant than the layers with NiCrBSi and Cr3C2/ NiCr. Furthermore, the layer with NiCr on 15 Mo 3 is more resistant than that on 13 CrMo 44 as base material. The corrosion behaviour of Al, Cr, and Cr/Si diffusion-coated materials on 13 CrMo 44- are better than those same diffusion coatings on 15 Mo 3-surfaces. In particular, the Cr diffusion-coated materials show the highest corrosion resistances in this work. Also, the diffusion-coated materials have higher resistances than thermal sprayed materials in HCl-H2O-O2-N2-atmosphere. Vergleich des Korrosionsverhaltens von thermisch gespritzten und diffusionsbeschichteten Werkstoffen In der vorliegenden Veroffentlichung wird das Korrosionsverhalten von thermisch gespritzten und diffusionsbeschichteten Werkstoffen verglichen. Das Ergebnis von Hochtemperaturkorrosionsprufungen zeigt, dass die Schicht mit NiCr durch atmospharisches Plasmaspritzen (APS) und Hochgeschwindigkeitsflammspritzen (HVOF) bestandiger ist als die Schichten aus NiCrBSi und Cr3C2/NiCr. Desweiteren ist die Schicht mit NiCr auf 15 Mo 3 bestandiger als solche auf 13 CrMo 44 als Grundwerkstoff. Im Gegensatz dazu ist das Korrosionsverhalten der diffusionsbeschichteten Werkstoffe auf 13 CrMo 44- besser als auf 15 Mo 3-Oberflachen. Besonders die diffusionsbeschichteten Werkstoffe mit Cr zeigen hochste Korrosionsbestandigkeiten. Auserdem haben die diffusionsbeschichteten Werkstoffe hohere Bestandigkeiten als die thermisch gespritzten Werkstoffe gegen HCl-H2O-O2-N2-Atmospharen.