Wstępne badania obejmowały izotermiczne utlenianie stali 16M z powłoką HybridMD oraz bez niej w atmosferze powietrza w temperaturze 550°C. Badania te miały na celu porównanie szybkości utleniania stali kotłowej chronionej powłoką hybrydową ze stalą w stanie wyjściowym, a także posłużyć miały do optymalizacji właściwości ochronnych powłoki przez modyfikację jej składu chemicznego oraz do określenia wpływu parametrów nakładania powłoki na jej trwałość. Realizacja tych zadań, oprócz zastosowania standardowych technik badawczych, stosowanych powszechnie w badaniach korozyjnych obejmujących: mikroskopię świetlną, elektronową mikroskopię skaningową z analizą EDX oraz rentgenografię strukturalną (XRD), wymagała zastosowania uzupełniających technik analitycznych, a mianowicie spektroskopii Ramana i dyfrakcji elektronów wstecznie rozproszonych (EBSD). Metody te pozwoliły na jednoznaczne określenie składu fazowego produktu korozji w mikroobszarach, wskazując tam na obecność magnetytu oraz hematytu. Zaznaczyć także należy, że cienka warstwa produktu korozji, w przeciwieństwie do warstwy grubej, doskonale przylegała do fazy metalicznej i nie ulegała złuszczaniu. Powłoka HybridMD wykazuje zatem właściwości ochronne względem stali 16M poprzez obniżenie jej szybkości utleniania.
Niezależnie od testów przeprowadzonych w warunkach laboratoryjnych wykonane zostały liczne badania dla fragmentów ekranów wodnych pokrytych powłoką HybridMD po różnych okresach eksploatacji w elektrociepłowniach. Badania te wykazały, że powłoka HybridMD zapewnia aktywną ochronę chemiczną oraz bierna ochronę mechaniczna zewnętrznej Dowierzchni
metalu. Ponadto, umożliwia ona stosunkowo łatwe usuwanie nagromadzonych osadów z powierzchni ekranów przy użyciu strumienia wody, co czynione zawsze jest podczas planowych prac remontowych w kotłach energetycznych.
Na stal P91 zastosowano zmodyfikowaną wersję powłoki o symbolu HybridDGL, w której proszek glinowy został zastąpiony przez proszek chromowy. Pomimo dwukrotnie mniejszej grubości powłoki ochronnej nowego typu i znacznego zwiększenia temperatury jej pracy (550 → 850°C), praktycznie podczas utleniania nie obserwuje się tworzenia produktów korozji na granicy: podłoże stalowe / powłoka żaroodporna.
Próbki stali 16M oraz P91 pokryte powłokami HybridMD oraz HybridDGL poddane zostały ponadto procesowi siarkowania oraz chlorowania. Badania te dowiodły, że powłoka HybridDGL w dużym stopniu zachowuje swoje funkcje ochronne w tych nadzwyczaj agresywnych środowiskach i znacząco ogranicza dostęp czynników korozyjnych do metalicznego podłoża, takich jak chlor, czy siarka.
„Oxidation mechanism of boiler steels protected with hybrid coatings"
Preliminary studies of isothermal oxidation tests of 16M steel and 16M steel coated with HybridMD in air at the temperature 550°C enable to compare oxidation rates of pure steel with steel protected with hybrid coating. This experiment allows for optimization of protective attributes of the coating by chemical composition modification and allows for determination of coating application parameters versus its durability.
Oxidation rate of the uncoated 16M steel is one order of magnitude higher than the coated steel. The coating reduces rate of corrosion product formation on the steel. In order to determine phase composition of the scale forming under the coating, except of standard method application as SEM, X-ray diffraction we used Raman Spectroscopy and Electron Back Scattered Diffraction (EBSD). All of methods unequivocally confirm that the scale consists of magnetite and hematite.
The laboratory study, reported here, together with several observations and the full scale industrial tests, all indicate the stability and protective properties of HybridMD coating.
HybridDGL, modified version of previous coating, where aluminium powder was replaced by chromium powder, was applied to P91 steel. In spite of temperature oxidation increasing (550 → 850°C), we did not observe any corrosion products in the interface: steel/ coating.
Samples of 16M steel and P91 steel coated with HybridMD and HybridDGL were exposed to sulfidation and chloridation. HybridDGL coating provides protection to those steels in such corrosive environment. The coating limits sulphur and chlorine access to the substrate.
