AiF-FV-Nummer 23397

Nitrierbeständigkeit von Werkstoffen zur Ermöglichung von NH3-Cracking-Technologien oberhalb von 550 °C

Status & Laufzeit

Laufend: 01.10.2024 bis 31.03.2027

Forschungsstellen

Zusammenfassung

Die ammoniakreiche Atmosphäre in NH3-Crackern kombiniert mit Temperaturen bis über 800 °C stellt eine besondere Herausforderung für eingesetzte Werkstoffe dar: die Bedingungen führen zu einer Anreicherung des Stickstoffs in der Werkstoffoberfläche (Nitridierung), welche Werkstoffschäden induziert. Bisherige Langzeitdaten zur Nitridierbeständigkeit stammen aus Haber-Bosch-Ammoniakkonvertern bei Temperaturen bis 550°C. Für die Bedingungen im NH3-Cracker existieren lediglich Kurzzeitdaten, welche aus dem Einsatzhärten und damit dem gezielten Nitridieren von Werkstoffen stammen. Der Einfluss der im NH3-Cracker herrschenden Bedingungen (insb. Temperatur) auf die Nitridierbeständigkeit und dadurch auf die Duktilität und Kriechfestigkeit wurde bisher nicht untersucht. Vorarbeiten am ZBT haben gezeigt, dass es bei in NH3-Crackern üblichen Bedingungen zur signifikanten Schädigung der Werkstoffe kommen kann, die für den Einsatz in der Ammoniaksynthese zertifiziert sind. Um Cracker-Entwicklungen voranzutreiben, besteht dringender Bedarf geeignete Werkstoffe mit ausreichend hoher Lebensdauer zu entwickeln und deren Zertifizierung zu realisieren. Mit diesem Projekt sollen hierfür die Grundlagen geschaffen und in einem ersten Schritt der Zusammenhang zwischen Werkstoffschädigung, Gaszusammensetzung, Temperatur und Druck verstanden, von bereits existierenden Werkstoffen der am besten geeignete für den Einsatz in NH3-Crackern identifiziert und für eben diese ein Lebensdauermodell erstellt und in der Praxis validiert werden. Mit Abschluss des Projekts stehen eine umfangreiche Datenbasis sowie ein Lebensdauermodell zur Verfügung. Die öffentlich zur Verfügung stehenden Ergebnisse erlauben die Weiter- oder aber Neuentwicklung von Werkstoffen bzw. Beschichtungen für NH3-Cracking-Anwendungen. Aufbauend darauf können mittelständische Unternehmen neue Verfahren, Produkte und Dienstleistungen im Kontext NH3-Cracking entwickeln und so ihre Wettbewerbsfähigkeit verbessern.

Förderhinweis

Das Forschungsvorhaben der Forschungsvereinigung Umwelttechnik wird / wurde über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung und -entwicklung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.