L2-50060 Novo martenzitno nerjavno jeklo z izboljšano odpornostjo na mikrobiološko korozijo v sladki vodi za energetiko

Cilj raziskovalnega projekta je razumeti razloge in mehanizme za mikrobiološko povzročeno korozijo (MIC) v rekah ter razviti novo kvaliteto martenzitnega nerjavnega jekla, odporno na MIC. MIC je prisotna v naravnih vodnih okoljih in vsa jekla, tudi nerjavna, so ji do neke mere podvržena. Ta jekla se uporabljajo za proizvodnjo električne energije v hidroelektrarnah (v našem primeru posebej za lopatice turbin v hidroelektrarnah) in tudi kot deli hladilnih sistemov (v našem primeru za sekundarni hladilni sistem jedrske elektrarne). Eksperimentalni del bo vključeval testiranje korozijskih poškodb različnih standardnih kvalitet nerjavnega jekla (avstenitnih, dupleks in martenzitnih) v laboratoriju in v toku reke Save. Poleg tega bo razvita in izdelana nova kvaliteta martenzitnega nerjavnega jekla z izboljšano odpornostjo proti MIC. Novo jeklo bo podvrženo enakim preskusnim pogojem, s čimer bo izkazano izboljšanje.

Glavni cilj predlaganega raziskovalnega projekta je razumeti razloge in mehanizme za MIC v rekah, s posebnim poudarkom na reki Savi v Sloveniji, ter razviti novo kvaliteto martenzitnega nerjavnega jekla, odpornega na MIC, primernega za postopek ulivanja. Poleg tega bodo za boljše razumevanje pogojev za nastanek biofilma in odzivom materiala na MIC testirane različne standardne kvalitete nerjavnega jekla (različne mikrostrukture in kemijske sestave). Rezultati nam bodo dali dragocene smernice za izboljšanje odpornosti jekla proti MIC v naravnem okolju reke Save v bližini dveh hidroelektrarn in v bližini vodnega vira za hlajenje jedrske elektrarne.

Drugi socialno-ekonomski učinki vključujejo boljše razumevanje procesa MIC in dovzetnosti materialov za MIC, izboljšanje vzdrževanja in zanesljivosti jeklenih komponent v sladkih vodah, kar je pomembno za odpornost na okoljske spremembe zaradi človekove dejavnosti. Rezultate bo mogoče uporabiti širše tudi v drugih sladkovodnih okoljih po vsem svetu za izboljšanje odpornosti na podnebne spremembe.

Cilji projekta bodo doseženi s termodinamičnim modeliranjem, spreminjanjem sestave z dodajanjem legirnih elementov, kot so Cr, Cu, Mo, W in drugi. Za doseganje specifičnih mehanskih lastnosti, ki se zahtevajo za turbinske lopatice, bo morala biti jeklena matrica martenzitna, vendar z izboljšano korozijsko odpornostjo, predvsem z višjim PREN (Pitting Resistance Equivalent Number – ekvivalent odpornosti na jamičasto korozijo). Na podlagi naknadnega pojava jamičaste korozije je najboljše merilo odpornosti proti MIC PREN, ocenjen na podlagi kemične sestave. Vendar je višji PREN povezan s pojavom delta ferita v martenzitnih nerjavnih jeklih, ki poslabša mehanske in korozijske lastnosti. Laboratorijsko eksperimentalno jeklo bo izdelano v indukcijski talilni peči za proizvodnjo ulitkov. Načrtovane bodo toplotne obdelave in analizirane ustrezne mehanske, elektrokorozijske in tehnološke lastnosti ter mikrostrukture. Potencial proti MIC izdelanega novega martenzitnega nerjavnega jekla bo določen v laboratoriju v optimalnih pogojih za razvoj MIC in v reki Savi. Ker je pojav MIC tesno povezan z okoljskimi pogoji, bomo spremljali mikrobiološko pomembne parametre v zgornjem toku hidroelektrarn in v bližini vodnih virov za hladilne sisteme jedrske elektrarne. Poleg tega bomo spremljali naravno nastajanje MIC v reki Savi, tako da bomo testne kupone novega martenzitnega nerjavnega jekla in referenčnih nerjavnih jekel namestili v reko Savo gorvodno od hidroelektrarn in jedrske elektrarne.