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• W2017305722 abstract "The reactive impurities H2O, CO, H2 and CH4 which are present in the primary coolant helium of high temperature gas-cooled reactors can cause scale formation, internal oxidation and carburization or decarburization of the high temperature structural alloys. In Part I of this contribution a theoretical model was presented, which allows the explanation and prediction of the observed corrosion effects. The model is based on a classical stability diagram for chromium, modified to account for deviations from equilibrium conditions caused by kinetic factors. In this paper it is shown how a stability diagram for a commercial alloy can be constructed and how this can be used to correlate the corrosion results with the main experimental parameters, temperature, gas and alloy composition. Using the theoretical model and the presented experimental results, conditions are derived under which a protective chromia based surface scale will be formed which prevents a rapid transfer of carbon between alloy and gas atmosphere. It is shown that this protective surface oxide can only be formed if the carbon monoxide pressure in the gas exceeds a critical value, P, which depends on temperature and alloy composition. Additions of methane only have a limited effect provided that the methane/water ratio is not near to, or greater than, a critical value of around 100/1. The influence of minor alloying additions of strong oxide forming elements, commonly present in high temperature alloys, on the protective properties of the chromia surface scales and the kinetics of carbon transfer is illustrated. Korrosion von Hochtemperaturlegierungen im Helium des Primärkreises von gasgekühlten Hochtemperaturreaktoren. Teil II: Experimentelle Ergebnisse Die reaktiven Verunreinigungen H2O, CO, H2 und CH4 im Primärkreishelium von gasgekühlten Hochtemperaturreaktoren können Oberflächenschichtbildung, innere Oxidation und Aufkohlung oder Entkohlung der wärmetauschenden metallischen Hochtemperaturkomponenten verursachen. In Teil I dieser Veröffentlichung wurde ein theoretisches Modell vorgestellt, das eine Erklärung und Vorhersage der experimentell beobachteten Korrosionseffekte erlaubt. Grundlage des Modells ist ein klassisches Stabilitätsdiagramm für Chrom, das modifiziert wurde, um kinetisch bedingte Abweichungen von Gleichgewichtszuständen zur berücksichtigen. In diesem Beitrag wird gezeigt, wie sich ein Stabilitätsdiagramm für eine kommerzielle Legierung konstruieren läßt. Anschließend wird aufgezeigt, wie das Diagramm verwendet werden kann, um Korrosionsergebnisse mit den wichtigsten experimentellen Parametern, Temperatur, Legierungs- und Gaszusammensetzung, zu korrelieren. Anhand der Modellvorstellung und experimenteller Ergebnisse werden Bedingungen abgeleitet, unter denen eine schützende Oxidschicht auf Chrombasis gebildet und somit eine schnelle Kohlenstoffübertragung zwischen Gas und Werkstoff verhindert wird. Es wird gezeigt, daß diese schützende Oxidschicht nur gebildet werden kann, wenn der Kohlenmonoxiddruck im Gas höher ist als ein kritischer Wert, P, der von der Temperatur und Legierungszusammensetzung abhängig ist. Methanzusätze haben nur einen geringen Effekt, vorausgesetzt, daß das Methan/Wasser-Verhältnis deutlich kleiner als etwa 100/1 ist. Der Einfluß von geringen Anteilen stark oxidbildener Legierungselemente auf die schützenden Eigenschaften der Chromoxidschichten und auf die Kinetik der Kohlenstoffübertragung wird diskutiert." @default.
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