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Corrosion characteristics of 316L stainless steel in oxide-rich molten solar salt at 600 C

Swaminathan, Srinivasan und Kumar, Sumit und Kranzmann, Axel und Hesse, Rene und Goldbeck, Hennig und Fantin, Andrea (2024) Corrosion characteristics of 316L stainless steel in oxide-rich molten solar salt at 600 C. Solar Energy Materials and Solar Cells, 278 (113176). Elsevier. doi: 10.1016/j.solmat.2024.113176. ISSN 0927-0248.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
15MB

Offizielle URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0927024824004884?via%3Dihub

Kurzfassung

An attempt has been made in this work, to observe the influence on alloy aging by the sodium oxide (Na2O) in solar salt (60 wt% NaNO3 + 40 wt% KNO3). The accelerated aging was established by adding Na2O (0.005, 0.07,0.135 and 0.2 wt%) to the solar salt and their effect on corrosion of 316L stainless steel (SS) at 600 ◦C in that oxide-rich solar salts for 168 h in synthetic air was investigated. Corrosion is significantly more in oxide-rich solar salt compared to pure solar salt. Strikingly, the oxide scale-base metal interface is wavy in solar salt containing 0.005 % Na2O clearly shows the oxide addition to salt melt influences Cr-rich inner oxide layer formation and its selective dissolution at early stage that leads to non-uniform corrosion. Interestingly, with increase of Na2O to 0.07 %, steel corrosion proceeded uniformly by accelerated disintegration of Cr-rich inner layer and subsequent dissolution. Severe scale spallation and weight loss in nitrate melt containing 0.2 % Na2O fostering more rapid corrosion, alarming that substantial tolerance of oxide content in solar salt is ≥ 0.135 % for an acceptable corrosion of 316L SS. Despite preferential dissolution of Cr and scale degradation/spallation with increased oxide content in solar salt, the corrosion layer in all cases comprised of sodium ferrite, and Cr-rich CrFe mixed oxides with the Ni enrichment at the scale-metal interface. Competing processes between oxide scale growth, degradation and dissolution or even spallation has been discussed with an emphasis of Na2O addition to solar salt.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/206592/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Corrosion characteristics of 316L stainless steel in oxide-rich molten solar salt at 600 C
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Swaminathan, Srinivasansrinivasan.swaminathan (at) bam.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Kumar, SumitSumit.Kumar (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Kranzmann, AxelNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Hesse, ReneNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Goldbeck, HennigNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Fantin, AndreaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:19 September 2024
Erschienen in:Solar Energy Materials and Solar Cells
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:278
DOI:10.1016/j.solmat.2024.113176
Verlag:Elsevier
ISSN:0927-0248
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Molten salt corrosion Solar salt Thermal energy storage Stainless steels Concentrating solar power
HGF - Forschungsbereich:Energie
HGF - Programm:Materialien und Technologien für die Energiewende
HGF - Programmthema:Thermische Hochtemperaturtechnologien
DLR - Schwerpunkt:Energie
DLR - Forschungsgebiet:E VS - Verbrennungssysteme
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):E - Materialen für thermische Hochtemperaturtechnologien
Standort: Stuttgart
Institute & Einrichtungen:Institut für Technische Thermodynamik > Thermische Prozesstechnik
Hinterlegt von: Kumar, Sumit
Hinterlegt am:16 Okt 2024 17:28
Letzte Änderung:18 Okt 2024 12:09

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