Elektrochemické a spektroskopické studium oxidù na žáropevných ocelích exponovaných v superkritické vodì/ The electrochemical and spectroscopic study of oxides on creep resistant steels exposed to supercritical water

Abstract

Použití superkritické vody v energetice je motivováno zvýšením tepelné účinnosti energetického cyklu. Důsledkem vyšší účinnosti je snížení specifi ckých emisí CO2. Superkritické energetické cykly byly proto zařazeny mezi čisté uhelné technologie (CCT - Clean Coal Technology). Vzhledem ke korozní agresivitě superkritické vody je základním požadavkem volba správného konstrukčního materiálu. Všechny typy ocelí, testovaných v této studii, byly použity při konstrukci komponent superkritického energetického bloku. Ke studiu byly vybrány celkem čtyři typy žáropevných ocelí, z toho dva typy austenitických ocelí a dva typy feriticko-martenzitických ocelí. Vzorky těchto ocelí byly exponovány za superkritických podmínek (580 °C, 25 MPa) v experimentální smyčce po dobu 12 až 50 hodin. Zároveň byl zkoumán vliv počáteční fáze expozic - tedy vliv ohřevu z okolní teploty na provozní parametry. Chemické složení a přenosové vlastnosti oxidických vrstev, tvořících se během interakce se superkritickou vodou (SCW), byly studovány ex-situ pomocí elektrochemických metod a povrchových analýz (XPS a Ramanova spektroskopie). Elektrochemické testy zahrnovaly Mott-Schottkyho analýzu založenou na měření impedance v závislosti na elektrodovém potenciálu. Tvar Mott-Schottkyho závislostí sloužil ke kvantitativní charakterizaci polovodivého chování oxidů. Oxidy na všech typech ocelí vykazovaly polovodivé chování jak typu N, tak typu P. Vlastnosti oxidů, zejména hustota poruch a chemické složení, závisí významně na způsobu najetí krátkodobé superkritické expozice.