Avaluació de la resistència a la corrosió dels acers dúplex en sals foses per a components d'emmagatzematge d'energia tèrmica
Tutor / Supervisor
Student
Fernandez Arana, Oscar
Document type
Bachelor thesis
Date
2022
rights
Restricted access - author's decision
Publisher
Universitat Politècnica de Catalunya
UPCommons
Abstract
En aquest projecte, s'ha estudiat les capes d'òxids generades sobre les superfícies d'un acer dúplex AISI 2205 i un superdúplex AISI 2507 per l'acció corrosiva de la sal fosa de carbonats de liti, sodi i potassi a una temperatura d'operació de 500 ºC, per determinar la qualitat dels mateixos per implementar-los en sistemes d'emmagatzematge de les de les centrals tèrmiques d'energia solar concentrada. S'han preparat un seguit de mostres, que han estat immerses en la sal fosa en un forn a la temperatura d'operació, durant diferents períodes fins a un màxim de 1600 hores. Paral·lelament, s'ha realitzat el mateix estudi amb acer al carboni AISI 1050 per tenir-ho com a referència, i així establir el potencial dels acers dúplex. La caracterització de les capes formades s'ha realitzat usant diferents tècniques complementaries tals com el tests de corrents de Foucault, perfilometria de contacte, test d'Scratch, espectroscòpia Raman i difracció de raigs X. Els resultats obtinguts mostren que les capes d'òxid són irregulars i heterogènies a temps curts (entre 24h i 300 h), però a temps llargs (1600 hores) les capes d'òxid presenten un comportament químic i mecànic molt estable i uniforme. L'acer superdúplex té millors propietats d'adhesió i d'integritat mecànica envers l'acer dúplex. Els dos acers dúplex són bons candidats per ser usats en els components d'emmagatzematge de les centrals d'energia solar concentrada.
En este proyecto, se han estudiado las capas de óxidos generadas sobre las superficies de un acero dúplex AISI 2205 y un superdúplex AISI 2507 por la acción corrosiva de la sal fundida de carbonatos de litio, sodio y potasio a una temperatura de operación de 500 ºC, para determinar la calidad de los mismos para implementarlos en sistemas de almacenamiento de las centrales térmicas de energía solar concentrada. Se ha preparado un conjunto de muestras, que han sido sumergidas en la sal fundida en un horno a la temperatura de operación, durante diferentes períodos hasta un máximo de 1600 horas. Paralelamente, se ha realizado el mismo estudio con acero al carbono AISI 1050 para tenerlo como referencia, y así establecer el potencial de los aceros dúplex. La caracterización de las capas formadas se ha realizado utilizando diferentes técnicas complementarias como los test de corrientes de Foucault, perfilometría de contacto, test de Scratch, espectroscopía Raman y difracción de rayos X. Los resultados obtenidos muestran que las capas de óxido son irregulares y heterogéneas a tiempos cortos (entre 24h y 300 h), pero a tiempos largos (1600 horas) las capas de óxido presentan un comportamiento químico y mecánico muy estable y uniforme. El acero superdúplex tiene mejores propiedades de adhesión y de integración mecánica frente al acero dúplex. Los dos aceros dúplex son buenos candidatos para ser utilizados en los componentes de almacenamiento de las centrales de energía solar concentrada.
In this project, the oxides layers generated on the surfaces of an AISI 2205 duplex steel and an AISI 2507 superduplex steel due to the corrosive action of molten salt of lithium, sodium and potassium carbonates at an operation temperature of 500 ºC, have been studied in order to determine the quality of the steels to be implemented in storage systems for concentrated solar power plants. A set of samples has been prepared, which have been immersed in the molten salt into a furnace at the operation temperature for different times up to a maximum of 1600 hours. Simultaneously, the same study was carried out with AISI 1050 carbon steel as a reference to establish the potential of duplex steels. The characterisation of the layers formed has been carried out using different complementary analysis techniques such as Foucault current test, contact profilometry, Scratch test, Raman spectroscopy and X-ray diffraction. The results show that the oxide layers are irregular and heterogeneous at short-term (between 24h and 300 h), but at long-term (1600 hours) the oxide layers present a very stable and uniform chemical and mechanical behaviour. The superduplex steel has better adhesion and mechanical integration properties than the duplex steel. Both duplex steels are good candidates to be used in the storage components of concentrated solar power plants.
