Kritische Forschung
Die Fachzeitschrift für Nickel und seine Anwendungen
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Juni 2003 |
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Können korrosionsbeständige Nickellegierungen als Auskleidung für superkritische
Wasseroxidationsreaktoren verwendet werden?
Nickel magazine, March 18, 2003 -- Die Mitglieder eines internationalen Konsortiums, das sich mit der superkritischen Wasseroxidation (SCWO) als Mittel zur Zerstörung organischer Chemikalien befasst, sind vorsichtig optimistisch, was die Forschungstätigkeit im H. H. Uhlig Korrosionslaboratorium des Massachusetts Institute of Technology (MIT) betrifft.
Vorläufige Ergebnisse besagen, dass SCWO-Reaktoren unter Umständen nicht mit Platin ausgekleidet werden müssen, sondern statt dessen möglicherweise mit weniger teuren Nickellegierungen ausgekleidet werden könnten.
Im Rahmen des SCWO-Prozesses werden gefährliche oder toxische organische Kontaminationen in wässrigen Abfällen bei Temperaturen von etwa 600° C, Drücken von 24 – 30 Megapascal, einem pH-Wert von 2 bis 12 und Sauerstoffkonzentrationen vom ppm-Bereich bis in den Prozentbereich rasch oxidiert. Unter diesen Bedingungen verhält sich Wasser wie ein dichtes Gas und wird sehr löslich für organische Substanzen und Gase wie Sauerstoff und Stickstoff, wodurch ein hochkorrosives Milieu entsteht. Viele organische Verbindungen werden in einphasigen Reaktionen vollständig zu Kohlendioxid, Wasser und verschiedenen Säuren oxidiert.
Das Konsortium, dem einige der weltgrößten Hersteller von Nickellegierungen (einschließlich Special Metals, Haynes, ThyssenKrupp VDM und Mitsubishi) und das Nickel Development Institute angehören, traf sich unlängst anlässlich der Jahreskonferenz der NACE International, die im März in San Diego im US-Bundesstaat Kalifornien abgehalten wurde.
Das Konsortium wurde im Oktober 2000 ins Leben gerufen, um sich mit verschiedenen Fragen zu befassen. Eine dieser Fragen lautet: Können die Betreiber die Geschwindigkeit der Korrosion der Reaktorhülle unter Kontrolle bringen und damit die Versagensanfälligkeit der Auskleidung in den Griff bekommen, indem sie die Parameter des in den SCWO-Reaktor gelangenden Ausgangsmaterials kontrollieren?
Obwohl kein konkretes Ausgangsmaterial getestet wird, möchten die Wissenschaftler herausfinden, welche Faktoren für die starke Korrosion in diesen Legierungen verantwortlich sind. So wird es den Betreibern möglich sein, je nach Art des Ausgangsmaterials die kosteneffizienteste Art von Werkstoff auszuwählen.
Unter Verwendung von Sensoren, die an der Penn State University entwickelt wurden, testen die Wissenschaftler im MIT verschiedene Nickellegierungen bei vielen verschiedenen Temperaturen, Oxidationspotenzialen und pH-Werten.
Obwohl bisher erst in beschränktem Umfang Daten zur Verfügung stehen, weisen diese darauf hin, dass Nickellegierungen bei relativ aggressiven Oxidations- und pH-Bedingungen – d.h. in einem Milieu, das für die Zerstörung der gefährlichen Chemikalien im Inneren der Reaktoren ideal ist - ein zufriedenstellendes Verhalten aufweisen könnten.
In den ersten Tests zeigten Drahtproben aus N06022 eine signifikante "Entlegierung" von Nickel bei einem pH-Wert unter 2 und keine Korrosion bei einem höheren pH-Wert von 4,5.
"Die anfänglichen Experimente sehen vielversprechend aus", meint Ronald Latanision, Professor für Werkstoffkunde und Werkstofftechnik am MIT. "Nickel-Chrom-Legierungen bieten ein größeres Betriebsfenster als andere Legierungen und haben deshalb das größte Potential für eine Anwendung in diesen Anlagen."
"Platin ist nicht die Antwort für diese Technologie", erklärt Latanision weiter. "Es ist einfach zu teuer."
Das Thema SCWO wird während einer Sitzung anlässlich der nächsten Jahreskonferenz der NACE diskutiert werden, die vom 28. März bis 1. April 2004 in New Orleans im US-Bundesstaat Louisiana stattfinden wird.
Ronald M. Latanision |
