Untersuchungen der Hochtemperatursulfidierung von Stählen in H 2 /H 2 S‐ und H 2 /H 2 S/H 2 O‐Gasgemischen

Ein Aluminium‐legierter und verschiedene Aluminium‐freie ferritische Stähle, sowie austenitische Stähle wurden in H 2 S‐H 2 ‐ und in H 2 S‐H 2 O‐H 2 ‐Gasgemischen im Temperaturbereich 300 bis 700 C korrodiert. Der Gesamtdruck betrug 1 bar, der Wasserdampfpartialdruck konstant 0,1 mbar; der Schwefelwasserstoffpartialdruck variierte zwischen 1 und 200 mbar. Thermogravimetrische Untersuchungen ergaben für alle ferritischen Stähle nahezu lineare, für die austenitischen Stähle weitgehend parabolische Zeitgesetze. Die Sulfidierungsgeschwindigkeit der ferritischen Stähle nimmt mit dem Chromgehalt bis 18 Gew% relativ wenig, mit höheren Gehalten stärker ab. Steigender Nickelgehalt austenitischer Stähle verringert die Sulfidierungsgeschwindigkeit nur mäßig. Der Aluminiumgehalt des Stahls X7 CrAl 15 5 erniedrigt dagegen die lineare Zunderkonstante um mehrere Größenordnungen gegenüber Aluminium‐freien ferritischen Stählen. Die verbesserte Korrosionsbeständigkeit ist auf selektive Oxidation des Aluminiums zurückzuführen. Der Schutz durch Al 2 O 3 wird aber durch eine Kriechverformung unter mechanischer Belastung aufgehoben. Es kommt zur Ausbildung interkristalliner Risse bei Belastungen kleiner 80 Mpa, bei höheren von transkristallinen Rissen. Metallographische Untersuchungen ergaben bei allen Stählen Doppelschichten. Bei den ferritischen Stählen besteht die äußere Schicht überwiegend aus Eisensulfid FeS, die innere aus Eisen‐Chrom‐Mischsulfid. Die äußere Sulfidschicht der austenitischen Stähle enthält neben Eisensulfid geringe Gehalte an Chrom‐ und Nickelsulfid, in der inneren Schicht werden als heterogenes Phasengemisch Eisen‐Chrom‐ und Eisen‐Nickel‐Spinelle sowie Nickelsulfid Ni 3 S 2 identifiziert. Bildungsmechanismen für das Schichtwachstum werden vorgeschlagen.