| Tytuł projektu: Innowacyjne pokrycia Ni-Cr-Re o podwyższonej odporności korozyjnej i erozyjnej do zastosowań wysokotemperaturowych w przemyśle energetycznym |
Umowa:
M-ERA.NET2/2016/01/2017
Czas realizacji:
2017-10-01 / 2021-09-30
Konsorcjum:
uczestnik konsorcjum
Sponsor:
NCBiR
Typ:
M-ERA.NET 2016
Konkurs:
2
Lista wykonawców:
| 1 | prof. dr hab. inż. | Michał Basista♦ |
| 2 | dr inż. | Kamil Bochenek |
| 3 | mgr inż. | Justyna Maj |
| 4 | dr inż. | Witold Węglewski |
| 5 | dr inż. | Agnieszka Witecka |
| ♦ kierownik |
Streszczenie:
Korozja wysokotemperaturowa i zużycie erozyjne wywołane przez lotne składniki paliwa są jednymi z głównych ograniczeń podnoszenia temperatury pracy stalowych kotłów spalania w elektrowniach, zwłaszcza przy współspalaniu biomasy. Korozyjno-erozyjne zużywanie się elementów kotłów można ograniczyć stosując specjalne powłoki modyfikujące właściwości stali.
Projekt NICRRE dotyczył opracowania nowych powłok na bazie proszków metalicznych niklu i chromu z dodatkiem renu i doboru optymalnej techniki ich osadzania na podłożach stalowych. Nowością NICRRE jest zaproponowany skład chemiczny powłok, w którym do proszków Ni-Cr dodano metaliczny ren. Integralną częścią projektu było zaproponowanie najbardziej efektywnej techniki osadzania powłok w perspektywie jej użycia w realnych warunkach w kotłach spalania i określenie optymalnych parametrów procesu osadzania.
Aby zminimalizować ryzyko technologiczne związane z opracowaniem nowych materiałów o wymaganych właściwościach, równolegle badane były dwa typy pokryć: (1) metaliczne Ni-Cr-Re, (2) kompozytowe z udziałem ceramiki (Ni-Cr-Re/Al2O3)
oraz trzy techniki osadzania mieszanin proszków: (i) natryskiwanie plazmowe, (ii) naddźwiękowe natryskiwanie płomieniowe (HVOF), (iii) bezpośrednie osadzanie laserem.
Projekt obejmował wytwarzanie powłok, charakteryzację ich mikrostruktury, właściwości fizycznych, termicznych, mechanicznych i eksploatacyjnych, modelowanie i symulacje najistotniejszych właściwości materiału i procesów zużycia, wykonanie i testowanie demonstratorów w rzeczywistych warunkach eksploatacyjnych.
Projekt jest zakończony. Wytworzono serie powłok z dodatkiem renu i tlenku glinu trzema metodami (plazma, HVOF, laser). Po przeprowadzeniu badań mechanicznych, testów zużycia tarciowego oraz utleniania i korozji chemicznej uznano, że najlepsze wyniki daje technologia HVOF, a optymalne właściwości mechaniczne wykazuje materiał NiCr+1vol%Re (bez dodatku ceramiki Al2O3). Materiał ten, oprócz badań laboratoryjnych twardości, adhezji, kohezji, wytrzymałości na rozciąganie i zużycia tarciowego został poddany testom odporności na korozję chemiczną podczas spalania w kotłach energetycznych w rzeczywistych warunkach eksploatacyjnych.
Najistotniejszą innowacją przemysłową wynikającą z przewidzianych w projekcie prac jest uzyskanie nowej technologii pokryć dla elementów grzewczych w kotłach spalania, o dobrej adhezji do podłoża, wyższej odporności na korozję wysokotemperaturową i erozję, i mniejszej grubości. Pozwoli to na wydłużenie okresów między remontami i redukcję kosztów przeglądów kotłów. Dodatkowym efektem wynikającym z podniesienia temperatury pracy kotłów poprzez zastosowanie powłok z dodatkiem renu może być wzrost wydajności tych urządzeń.
Projekt został zrealizowany przez konsorcjum pięciu partnerów z Polski i Słowacji, w tym jednej firmy przemysłowej z polskiego sektora wytwarzania energii.
Obszar, dziedziny i dyscypliny naukowej:
| 5.1.14: | obszar nauk technicznych, dziedzina nauk technicznych, dyscyplina inżynieria materiałowa |
| 5.1.17: | obszar nauk technicznych, dziedzina nauk technicznych, dyscyplina mechanika |