Korrosionsanalyse und Werkstoffeinfluss auf die mikrobielle Korrosion an Offshoregründungen
Fachhochschule Kiel - Fachbereich Maschinenwesen, Institut für Werkstoffe und Oberflächen
Prof. Dr.-Ing. Jana Schloesser
Ziel des Gesamtvorhabens ist, wirtschaftliche Lösungsansätze zur Reduzierung der mikrobiell induzierten Korrosion im Inneren eines Monopiles von Offshore-Windkraftanlagen zu finden und damit deren Lebensdauer zu verlängern. Hierfür sollen die Anfälligkeiten des derzeit verwendeten Monopilestahls sowie wirtschaftliche Modifikationen gegenüber MIC im Monopile beispielhaft an der FINO3 Forschungsplattform getestet werden.
Im Teilvorhaben „Korrosionsanalyse und Werkstoffeinfluss auf die mikrobielle Korrosion an Offshoregründungen“ findet die Korrosions- und Oberflächenanalyse der in situ- und Laborexperimente statt. Damit wird, ergänzt durch die mikrobiologischen Analysen des Projektpartners, die Basis geschaffen, das korrosive Verhalten unterschiedlicher Werkstoffe in der speziellen korrosiven Umgebung im Inneren des Monopiles zu verstehen. Es werden dabei sowohl die Korrosionsphänomene der in situ inkubierten Proben makroskopisch und mikroskopisch untersucht, als auch die korrosive Umgebung elektrochemisch nachgestellt, um so weitere Experimente im Labor durchführen zu können. Die durchgeführten Versuche ermöglichen eine Auswahl alternativer Werkstoffe und Inhibierungs HotSpots, welche wiederum in situ und ex situ auf das Korrosionsverhalten untersucht werden. Insgesamt soll ein Korrosionsmodell entwickelt werden, welche das korrosive Verhalten unterschiedlicher Werkstoffe und Korrosionsschutzmaßnahmen vorhersagt und damit einen zielgerichteten Einsatz zur Minimierung der mikrobiellen Korrosion ermöglicht.
Das Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz fördert das Teilvorhaben 03EE3082A mit Mitteln aus dem Bundeshaushalt in Höhe von 347.009,13 EUR. Die Zuwendung gilt für den Zeitraum vom 01.07.2023 bis 30.06.2026. Das Projekt ist Teil des Verbundvorhabens "MiCorFe -Mikrobielle Fe-Korrosion und mögliche Korrosionsschutzmaßnahmen im Monopile von Offshore-Windenergieanlagen".
Vorgehen & Ziele
Die Verbundpartner werden durch eine enge Verzahnung von Werkstofftechnik und Mikrobiologie die Korrosionsmechanismen der mikrobiellen Korrosion im Inneren des Monopiles von Offshore- Windenergieanlagen im Gesamtverständnis definieren. Weiterhin sorgt MiCorFe für einen Wissens- und Technologietransfer in interessierte Unternehmen.
Im Teilvorhaben der FH Kiel werden in situ inkubierte Proben bezüglich der vorhandenen Korrosionsphänomene untersucht. Der Massenverlust der inkubierten Proben wird gravimetrisch bestimmt und die Korrosionsgeschwindigkeit ermittelt. Die Oberfläche der Proben wird mittels konfokaler 3D-Mikroskopie auf Lochkorrosion untersucht, auf diese Weise wird ein dreidimensionales Modell für die Simulation des Projektpartners erzeugt. Im Rasterelektronenmikroskop werden sowohl die Korrosionsprodukte als auch die Oberfläche des Stahls bezüglich der Mikrotopographie und Korrosionsschichtdicke analysiert und chemische Veränderungen mittels Energiedispersiver Röntgenanalyse untersucht. Damit werden die vorliegenden Korrosionsphänomene quantitativ und qualitativ bewertet. Weiterhin werden die Korrosionsprodukte zusätzlich mittels Röntgendiffraktometrie auf ihre Struktur und chemische Zusammensetzung untersucht, um so Rückschlüsse auf den Korrosionsmechanismus bzw. gemeinsam mit dem Projektpartner auf die aktiven Mikroorganismen zu treffen.
Im Labor wird gemeinsam mit den Projektpartnern das mikrobielle Korrosionssystem nachgebildet und so Werkstoffalternativen und Korrosionsschutzmaßnahmen der Partner als auch selbst hergestellte Inhibierungs HotSpots bewertet. Dabei wird auch der Korrosionsprozess an sich elektrochemisch untersucht und der sich bildende Biofilm mittels Atomkraftmikroskopie und Nanoindentation charakterisiert. Alle Laborexperimente werden durch in situ Versuche verfiziert und so insgesamt mit den Projektpartnern ein Korrosionsmodell synthetisiert.