Langzeitkorrosionsmechanismus von 304-Edelstahl im Hitec-Schmelzsalz

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摘要

【Ziel】Klärung des Langzeitkorrosionsverhaltens und -mechanismus von 304-Edelstahl in Hitec-Schmelzsalz bei 400℃ sowie Untersuchung der Entwicklung der Korrosion im Verlauf der Einweichzeit. 【Methode】Langzeit-Einweichversuche von 1, 3 und 5 Monaten wurden in Hitec-Schmelzsalz (53% KNO_3 + 7% NaNO_3 + 40% NaNO2) bei 400℃ durchgeführt. Mittels verschiedener Charakterisierungsmethoden wie Massenänderung, XRD, SEM, EDS und ICP-MS wurde systematisch das Massenänderungsverhalten des Materials, die Entwicklung der Mikrostruktur von Oberfläche und Querschnitt, das Elementwanderungsverhalten sowie die Änderung der Schmelzsalzzusammensetzung untersucht. 【Ergebnisse】Der Korrosionsprozess von 304-Edelstahl im Hitec-Schmelzsalz zeigt die typischen drei Phasen: "schnelle Korrosion – Übergang – langsame Korrosion". In der Anfangsphase dominiert selektive Auflösung von Cr, was zu chromarmem Oberflächenbereich führt und eine Phasenumwandlung von Austenit zu Ferrit induziert. Mit längerer Korrosionszeit bildet sich auf der Probenoberfläche allmählich eine Korrosionsschicht, die hauptsächlich aus Fe- und Cr-Oxiden besteht; diese Schicht verdickt sich mit der Zeit. Der Gehalt an Ni und Mn schwankt, was wahrscheinlich mit lokalem Abblättern in Verbindung steht. Die Querschnittsanalyse zeigt zudem deutlichen Cr-Verlust in der oberflächennahen Region, O-Diffusion ins Substrat, eine zunehmend deutlichere und vertiefende Korrosionsgrenze. 【Fazit】Die Studie hat vom Makro- bis zum Mikrobereich, von der Oberfläche bis zum Inneren systematisch die Korrosionsmechanismen von 304-Edelstahl im Hitec-Schmelzsalz aufgezeigt und liefert experimentelle Grundlagen und theoretische Referenzen zur Bewertung der Einsatzleistung und zur Entwicklung korrosionsbeständiger Legierungen für Schmelzsalzspeichersysteme.

关键词

304-Edelstahl; Hitec-Schmelzsalz; Hochtemperaturkorrosion; selektive Auflösung; Korrosionsmechanismus

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