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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.dehttps://orcid.org/0000-0002-3580-8195NICHT 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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