3-Länder-Korrosionstagung: Klimaneutralität und Korrosion

Gastgeber war die Gesellschaft für Korrosionsschutz (GfKORR), die ihren Sitz ebenso wie die Dechema Gesellschaft für Chemische Technik und Biotechnologie am Veranstaltungsort an der Theodor-Heuss-Allee in Frankfurt hat. Veranstaltet wurde die länderübergreifende Tagung von der TU Wien, der Schweizerischen Gesellschaft für Oberflächentechnik (SGO), der Schweizerischen Gesellschaft für Korrosionssschutz und der Eidgenössischen Materialprüfungs- und Forschungsanstalt (Empa).

Wasserstoffversprödung ist wichtigstes Korrosionsforschungsthema

Prof. Gregor Mori gehörte mit Prof. Feser zu den Organisatoren. Er leitete mit ihm auch die Tagung einGfKORR-Vorstand Prof. Ralf Feser leitete die Veranstaltung mit einigen Worten ein. Die Tagung konnte in diesem Jahr noch nicht zur Vor-Corona-Zeit aufschließen, stellte er fest. Nur etwa halb so viele Teilnehmer wie vor der Pandemie waren nach Frankfurt gekommen. Zudem gab es wenig Beteiligung von Seiten der Industrie, so der Professor der FH Südwestfalen in Iserlohn.

Um die Organisation hatten sich in diesem Jahr Prof. Feser sowie Univ.-Prof. Paul Linhardt von der TU Wien, Dr. Patrik Schmutz von der SGO sowie Prof. Gregor Mori von der Montanuniversität Leoben gekümmert. Beim Schwerpunktthema hatte es angesichts von Energiewende und Klimawandel schnell Einigkeit gegeben. Prof. Feser wies auf die massiven Schäden in Multimilliardenhöhe hin, die Korrosion Jahr für Jahr verursacht. Ein guter Grund, um sich nun mit Korrosion im Zusammenhang mit den Themen Wasserstoff, Atomkraft und z. B. Geothermie zu beschäftigten, wie er bekräftigte. Weitere Grußworte sprach Prof. Gregor Mori, der anschließend auch den Einführungsvortrag zum Thema „Wasserstoff im Stahl – Grundlagen und aktuelle Forschungsfragen“ hielt. Mori bezeichnete das Thema Wasserstoffversprödung als aktuell wichtigstes Thema der Korrosionsforschung und führte aktuelle Forschungsfelder wie die Entwicklung besser beständiger Werkstoffe, Ermittlung kritischer Wasserstoffgehalte, Verständnis der Schädigungsmechanismen, die Identifizierung von Anwendungsgrenzen sowie die Modellierung und Simulation von Werkstoffverhalten auf. Anschließend beschrieb er, wie Wasserstoff in den Stahl hineinkommt und dort zur Versprödung führt. Dabei beschrieb er die Schritte Erschmelzen, Beizen und Korrosion, galvanische Verzinkung und den Druckwasserstoffangriff, bei dem z. B. unter hohen Drücken das molekulare H₂ zu atomarem H dissoziieren kann. Und weil zwei H-Atome ein kleineres Volumen einnehmen als das Molekül diffundiert H leichter in den Stahl hinein. Im Rahmen seines anschaulichen und mit pädagogischem Geschick sowie Selbstironie präsentierten Vortrags nannte er anschließend noch aktuelle Erkenntnisse über Schädigungsmechanismen.

Es folgten Vorträge über „Lokale Wasserstoffmessungen in deformiertem Stahl“ von Dr. Ulrik Hans von der Empa sowie über die „Messung von Wasserstoffpermeation und -effusion mit der Kelvin­sonde“ von Dr. Michael Rohwerder vom Max Planck-Institut für Eisenforschung in Düsseldorf.

Brennstoffzellen und Korrosion

Prof. Ralf Feser sprach über Schichten in Brennstoffzellen, die Korrosion verhindernRelevanz für die Galvano- und Oberflächentechnik hatte der anschließende Vortrag von Prof. Ralf Feser von der FH Südwestfalen. Thema waren „Korrosionsvorgänge als Lebensdauer bestimmender Prozess in Brennstoffzellen“. Feser beschrieb grünen Wasserstoff als das Erdöl von morgen. Die Zahl der Pkw mit Brennstoffzellenantrieb in der EU steigt inzwischen auf sehr niedrigem Niveau auf nun deutlich über 1000 an, rechnete er vor. In der Brennstoffzelle wird per Elektrolyse Wasser in H₂ und 0₂ aufgespalten und damit elektrische in chemische Energie überführt, die dann in der Brennstoffzelle wieder in elektrische Energie umgewandelt wird. Es wird Strom gewonnen, übrig bleibt Wasser, was dann erneut aufgespalten werden kann. Prof. Feser sprach davon, dass es sich bei der Brennstoffzelle „quasi um ein Perpetuum Mobile“ handele. Dann ging er auf die korrosiven Prozesse innerhalb der Brennstoffzellen ein. Es treten Lochkorrosion durch Fluoride, Spaltkorrosion und galvanische Korrosion auf. Die korrosiven Prozesse entscheiden über die Lebensdauer der Brennstoffzelle, deren zentrale Bauteile Bipolarplatten sind. Mit einer anodischen und einer kathodischen Seite wird mit diesen Platten in einem galvanischen Prozess Energie gewonnen. Um insbesondere Lochkorrosion zu verhindern, werden die Platten mit TiN, CrN oder TiAlN beschichtet. In Brennstoffzellen kann zudem Spannungsrisskorrosion durch Wasserstoff in den Bauteilen und Transportleitungen hervorgerufen werden. Fazit des Vortrags war, dass Korrosion den wichtigsten Abnutzungsprozess in Brennstoffzellen darstellt und Lebensdauer und Leistungsfähigkeit beeinflusst.

Es folgten noch Vorträge über den Kathodischen Korrosionsschutz von erdverlegten Rohrleitungen und den Beitrag der Wasserstoffbeladung zur Spannungsrisskorrosion von Dr. Markus Büchler von der Schweizerischen Gesellschaft für Korrosionsschutz aus Zürich sowie über Wasserstofftransport in Metallen aus dem Blickwinkel der mathematischen Simulation von Dr. Michael Auinger vom Institut für Chemische Technologien und Analytik der TU Wien.

Mit einem gemeinsamen Abendessen in der Dechema-Kan­tine ging der erste Tagungstag zu Ende. Auch hier spielten aus aktuellem Anlass CO₂-freie Energietechnologien eine Rolle. Einige Teilnehmer diskutierten u. a. über Sinn, Zweck, Effizienz und Lärmbelastung von Wärmepumpen.

Hemmung der Wasserstoff-Effusion durch Schichten

Prof. Schmitt testet Wasserstoffversprödung und sprach über Wirksamkeit von SchichtenDer zweite Tagungstag startete mit dem Vortrag von Prof. Dr. Günther Schmitt, vom IFINKOR, dem Institut für Instandhaltung und Korrosionsschutztechnik in Iserlohn. Prof. Schmitt sprach über Wasserstoffaufnahme und -abgabe von Metallen bei hohen Drücken, Temperaturen und mechanischen Belastungen.

Er gehört zu den Gründungsmitgliedern der Veranstaltung, die 2002 das erste Mal stattgefunden hat. „Ausgeheckt“ wurde die jährliche Tagung in Budapest, wie er berichtete.

Prof. Schmitt untersucht die Wasserstoffversprödung im Autoklaven. Ziel seiner Forschung war u. a. auch, welchen Einfluss Schichten auf die sogenannte Wasserstoff-Effusion, also den Austritt von Wasserstoff-Atomen aus dem Metall, haben können. Untersucht wurden Eisenoxid-Schichten, aber u. a. auch galvanisch Kupfer sowie Chemisch Nickel. Bei Chem. Ni-Nn2-P9 zeigte sich fast keine Hemmung der H-Effusion. Zum Hintergrund: diffusionsdichte Überzüge verhindern die Effusion weitgehend, halten damit aber auch den kritischen Wasserstoffbeladungszustand aufrecht.

Die erste Session von drei Vorträgen am Vormittag des 12. Mai wurde von Vorträgen über Risskorrosion im Primärkreislauf von Leichtwasserreaktoren von Dr. Aydin Baykal vom Paul Scherrer Institut im schweizerischen Villingen sowie über Hochtemperaturkorrosion beim thermischen Recycling von Kunststoffen in einer ReOil-Anlage von Prof. Dr. Roland Haubner von der TU Wien komplettiert.

Schlickerbeschichtungen bei CSP-Wärmetauschern

Aus Sicht der Oberflächentechnik wurde es dann nach der Pause wieder spannend. Dr. Mathias Galetz sprach über Wärmetauscher für partikelbasierte solarthermische Kraftwerke. Dabei kamen zur Reduzierung von Hochtemperaturkorrosion und -erosion auch Cr-Si-Schlickerbeschichtungen zur Sprache. Das zugehörige EU-Projekt heißt COMPASsCO2. In Deutschland beteiligen sich daran u. a. das Forschungszentrum Jülich sowie die Dechema. Besondere Wärmetauscher kommen in riesigen Solarkraftwerken (CSP – Concentrated Solar Power) zum Einsatz, wie sie aktuell z. B. in Marokko bereits im Einsatz sind. Dort wird die Energie in Salzschmelzen gespeichert. Möglich sind auch keramische Partikel als Speichermedium. Zentrales Bauteil sind die Wärmetauscher. Die Bedingungen sind rau, Oxidation und Erosion massiv. Mit der Besprühung durch eine Schlickerbeschichtung aus Chromsilizium wird der gewünschte Schutz vor Oxidation, Korrosion und zu hohem Verschleiß erreicht.

Über Schlickerbeschichtungen für Wärmetauscher in Solarkraftwerken sprach Dr. Galetz

Mit den Vorträgen über „Oxidationsverhalten und elektro­chemische Charakterisierung von Stählen in Nitratschmelzen bei hohen Temperaturen“ von Dr. Dagmar Rückle von Robert Bosch sowie einem Vortrag zum Thema „Werkstoffauswahl für die Geothermie – Wie aussagekräftig sind Korrsionstests im Labor“ ging die Veranstaltung am Nachmittag zu Ende.