В Корее разрабатывают технологию углеродного покрытия, уменьшающего коррозию в среде аммиачного топлива на 92 %

Корреспондент Гу Бон Хёк

- Обеспечение ключевой технологии для ускорения коммерциализации экологически чистых судов, работающих на аммиаке

Исследовательская группа Корейского института материаловедения, проводившая данное исследование (слева направо): Исследователь Чан Чжи Ун , старший исследователь Ким Чжэ Иль, главный исследователь Ким Чон Гук, старший исследователь Квон Ду Ён, главный исследователь Мун Сон Мо, главный исследователь Чан Ён Чжун [Предоставлено Корейским институтом материаловедения]

Корейский институт материаловедения (KIMS) сообщил, что исследовательская группа под руководством докторов Чан Ён Чжуна, Ким Чон Гука и Мун Сон Мо впервые в Корее разработала технологию нанесения высококоррозионностойкого углеродного покрытия. Эта технология направлена на решение проблем коррозии и износа, связанных с использованием аммиачного топлива. Ожидается, что она станет одной из основных фундаментальных технологий, которые позволят ускорить коммерциализацию экологически чистых судов, работающих на аммиаке.

Хорошо известно, что традиционные судостроительные материалы (нержавеющая сталь 440C) подвергаются постоянному разрушению поверхностной оксидной пленки, локальной коррозии и износу в ходе длительной эксплуатации из-за химических реакций с сильной щелочностью аммиака. Структурная уязвимость компонентов, непосредственно контактирующих с топливом, таких как двигатели, клапаны, насосы и подшипники, была подтверждена экспериментальными и эмпирическими данными. В результате этого обеспечение технологий высококоррозионностойкой поверхности стало обязательным требованием для судов, работающих на аммиаке, на этапах их проектирования и сертификации классификационными обществами.

Технология углеродного покрытия (ta-C:Hx), разработанная исследовательской группой для судов, работающих на экологически чистых топливах, представляет собой технологию высококоррозионностойкой защиты поверхности, которая фундаментально подавляет быстрое прогрессирование коррозии и износа металла в среде аммиачного топлива не только при сверхнизких (криогенных) температурах, но и в диапазоне средних и низких температур. В отличие от традиционных судостроительных материалов, которые демонстрируют высокие коррозионные токи около 48 микроампер на квадратный сантиметр (мкА/см²) в растворах аммиака, новое покрытие снизило этот показатель до 4 мкА/см², что позволяет достичь снижения коррозии примерно на 92 %.

Существующие технологий – нитридные покрытия и «мокрая» гальваника (гальванические слои) – оптимизированы под морскую воду, атмосферный воздух и стандартную рабочую среду. Их долгосрочная надежность в топливных средах с сильной щелочностью и специфической реактивностью, таких как аммиак, не была проверена достаточным образом. В частности, из-за особенностей техпроцесса, трудно полностью избежать появления пор, неравномерной толщины и дефектов на границе раздела в гальванических и нитридных слоях. Это означает, что данные области могут служить очагами коррозии в высококоррозионных средах.

Суть новой технологии заключается в фундаментальной переработке техпроцесса специально для аммиачной среды. Когда к процессу «фильтруемого катодно-вакуумно-дугового осаждения» применили управление смещением импульсов, микропоры и дефекты на границах раздела были сведены к минимуму. Кроме того, путем контроля внутренней структуры и электрических свойств покрытия с помощью введения водорода была достигнута стабильная углеродная структура, которая подавляет коррозионные реакции даже в водных растворах аммиака.

Эта технология оценивается как единственная в Корее технология нанесения поверхностных покрытий, способная удовлетворить стандарты коррозионной стойкости, требуемые для проектирования судов, работающих на аммиаке, и их сертификации классификационными обществами.

Международная морская организация (IMO) в своей «Стратегии IMO по сокращению выбросов парниковых газов до 2023 года» требует, чтобы к 2030 году определенная доля топлива для международного судоходства была переведена на безуглеродные виды топлива. Комитет по безопасности на море (MSC) также утвердил Временное руководство по судам, работающим на аммиачном топливе, официально предписывающее проверку коррозионной стойкости металлических материалов топливной системы.

Такие развитые страны, как Япония, Норвегия и Сингапур, активно проверяют коррозионную стойкость и износостойкость металлических компонентов путем полевого испытания судов, работающих на аммиаке. Южная Корея тоже определила это как стратегический сектор для своей судостроительной и судоходной промышленности, приняв «Национальный план действий по экологически чистому судоходству до 2050 года» и «Стратегию по экологически чистым судовым двигателям K-Ammonia». Однако, несмотря на то, что корейские судостроители получили принципиальное одобрение (AiP), отсутствие у Кореи собственных технологий покрытия поверхностей, способной надежно работать в условиях высокой коррозионной активности, неоднократно упоминалось как основное препятствие для коммерциализации.

«Если данная технология будет коммерциализирована, она может стать практическим решением, позволяющим осуществлять перевозки на большие расстояния – путем повышения эффективности и надежности ключевых компонентов экологически чистых судов и судостроения» - сказал доктор Чан Ён Чжун.

Результаты исследования, поддержанного Национальным исследовательским фондом Кореи, опубликованы в международном научном журнале «Carbon».

nbgkoo@heraldcorp.com

#южнаякорея #корея #политика #экономика #промышленность #технология #гальваника #покрытие #аммиак #судостроение #бизнес #финансы #медицина #общество #культура #искусство #азия