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NICKEL

DIE FACHZEI T SCHRIF T FÜR NICK EL UND SEINE A N W ENDUNGEN NICKEL, JHRG. 34, NR. 3, 2019

Resilienz Langlebigkeit und Nachhaltigkeit dank Nickel Windkraft Nickel überzeugt mit harten Argumenten

Reduzierung von Einwegverpackungen

Gaswäscher auf Schiffen ermöglichen Einhaltung niedrigerer Emissionsgrenzwerte

FALLSTUDIE 17 PACIFIC PLAZA PARK PAVILION Aufgabe: Aus einem Parkplatz in der Stadtmitte von Dallas, Texas, einen einladenden Park mit einem Brise Soleil von Weltrang zu machen. (Ein Brise Soleil ist eine Auskragung an Fassaden, die das Sonnenlicht filtert und die

HKS ARCHITECTS

Blendwirkung reduziert.) Herausforderung: Die elliptische

des US-Morse-Codes. Es wurden ca.

Struktur befindet sich in einer dicht

15,6 Tonnen Edelstahl des Typs 304

bebauten urbanen Umgebung; sie

(UNS S30400) verbaut.

musste Fußgänger aus jedem Winkel

HKS führte zahlreiche Studien durch,

ansprechen und optisch zu den umliegenden Hochhäusern passen.

Das Morse-Code-Design auf den Paneelen würdigt die Geschichte der Pacific Avenue in Dallas sowie der Texas and Pacific Railway-Eisenbahngesellschaft, aber auch das Zeitalter, in dem Schaffner und Lokomotivführer noch per Telegraf kommunizierten.

NICKEL, JHRG. JHRG. 34, 34, NR. NR. 3, 3, 2019 2019 22 || NICKEL,

um sicherzustellen, dass jedes Detail des Morse-Code-Musters stimmte,

Designer: HKS Architects in Dallas

wobei Abstände, Lochgröße und

und deren Laboratory for Intensive

Ausdrucksform des Musters genau

Exploration (LINE) wurden mit dem

festgelegt wurden. Das Ergebnis ist

Entwurf des Pavillons beauftragt.

ein Abstufungsmuster mit massivem

Das Architektur-Metall- und Glas-

Edelstahl am niedrigsten Punkt, der nach

unternehmen Zahner wurde von der

oben hin immer stärker perforiert ist.

leitenden Designfirma SWA für den

Ergebnis: Die Organisation „Parks

Park mit Designunterstützungsaufgaben betraut.

for Downtown Dallas“ äußerte sich so: „Dieses große, schattenspendende

Design: Das elliptische Brise Soleil steht

Bauwerk streckt sich bis in jede Ecke,

auf 11 Säulen ca. 5 m über dem Boden.

umhüllt den Event- und Rasenbereich

Die Säulen sind so angewinkelt, dass

und schafft letztendlich ein ikonisches

sie so dünn wie möglich erscheinen.

Raumgefühl, das auf ein über viele

Die Paneele aus glaskugelgestrahltem

Generationen zurückreichendes

Edelstahl sind eine abstrahierte Version

architektonisches Erbe verweist.“

EDITORIAL: RESILIENZ

„Resilienz“: ein Wort, bei dem nicht jeder an Nickel oder nickelhaltige Materialien denkt. Es hat seinen angestammten Platz in der Psychologie und organischen/ dynamischen Systemen. Sie beschreibt psychische Stärke und die Fähigkeit, nach Niederlagen aufzustehen und sich angesichts von Veränderungen und Belastungen eine hohe Flexibilität, aber auch Konstanz zu bewahren.

Der Einsatz von nickelhaltigem Edelstahl in Bauwerken, z. B. diesem Brückendeck, gewährleistet, dass es jahrzehntelang allem widerstehen kann, was Menschen und die Natur ihm zumuten (einschließlich Salz). Nickelhaltige Materialien, die dem widrigen Nordseeklima widerstehen können, tragen auch zur Resilienz von Offshore-Windanlagen bei. Nickelhaltige Edelstähle in Töpfen, Pfannen und Kochflächen widerstehen Schlägen und Kratzern und haben Oberflächen, die ihre Rostbeständigkeit wiederherstellen. Ein Kratzer kann sichtbar bleiben, ohne aber zu einer Rostbildung zu führen, sodass das betreffende Produkt Jahre oder gar Jahrzehnte lang weiterverwendet werden kann. Mehr dazu in unserem neuen Bereich mit Fragen und Antworten auf Seite 14. Wir reden hier gar nicht von den vielen neuen und wachsenden Anwendungen, der zunehmenden Bedeutung nickelhaltiger Batterien oder dem jetzt schon verbreiteten und weiter zunehmenden Einsatz von Recycling-Nickel in vielerlei Form. Der Gedanke der „Resilienz“ in Verbindung mit Nickel ruht auf einer breiteren Grundlage, als die konventionelle Interpretation des Wortes dies vermuten ließe. Bei genauerem Hinsehen stellt man fest, wie gut es sich auf Nickel anwenden lässt und dass es die ganze Tiefe der vielfachen Beiträge von Nickel für unsere Gesellschaft widerspiegelt.

FRANK SMITH

Diese Ausgabe von Nickel stellt diese enge „organische“ Bedeutung von Resilienz auf den Prüfstand und präsentiert Beispiele, wie Nickel in verschiedenen Formen Bauwerken, Produkten und Prozessen Resilienz-Eigenschaften verleiht, die der Gesellschaft und der Nachhaltigkeit zugutekommen.

„Resilienz ist die Fähigkeit zu widerstehen, sich an sich wandelnde Bedingungen anzupassen und sich von Schlägen und Belastungen zu erholen. Eine resiliente Infrastruktur ist daher in der Lage, weiterhin essentielle Dienste zu leisten, weil sie Schlägen und Belastungen jetzt und in der Zukunft widerstehen, sich anpassen und sich davon erholen kann.“ — The Resilience Shift resilienceshift.org

Clare Richardson Chefredakteurin, Nickel Magazine

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INHALT 02 03 04 06 08 11 12 14

Fallstudie 17 Paciﬁc Park Plaza, Dallas Editorial Resilienz Beachtenswertes zum Thema Nickel Loop Mehrwegverpackung Gaswäscher auf Schiﬀen Nickel an Bord Ein Kinderspiel Sicherheit auf Spielplätzen Windkraft Nickel bietet Festigkeit und Resilienz Technische Fragen und Antworten Beizen und passivieren

Neue Publikationen

UNS-Details

NICKEL BEACHTENSWERTES ZUM THEMA

Woman of Words Skulptur von Katherine Mansﬁeld

Das Nickel Magazine ist eine Publikation des Nickel Institute www.nickelinstitute.org

Autoren und Mitarbeiter: Gary Coates, Richard Matheson, Bruce McKean, Geir Moe, Kim Oakes, Odette Ziezold Entwurf: Constructive Communications Das Textmaterial wurde zur allgemeinen Information des Lesers erstellt und sollte nicht als Grundlage für spezifische Anwendungen verwendet werden, ohne dass vorher fachmännische Beratung eingeholt wurde. Obwohl das Textmaterial nach unserem besten Wissen korrekt ist, garantieren das Nickel Institute, seine Mitglieder, Mitarbeiter und Berater nicht seine Eignung für eine allgemeine oder spezifische Anwendung und übernehmen keine Haftung oder Verantwortung irgendeiner Art im Zusammenhang mit den hierin enthaltenen Informationen. ISSN 0829-8351 In Kanada von der Hayes Print Group auf Recyclingpapier gedruckt Bildnachweise: Titelseite: Baxternator S. 3 Bill Oxford; S. 5. Max2611, Petmal; S. 8 GBlakeley; S. 11. SbytovaMN; S. 12. adventtr; S. 13 ezypix,

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Preisgekrönte Dreimetall-Münze Die Dreimetall-Münztechnologie der Royal Canadian Mint macht weltweit auf sich aufmerksam. Diese innovativen Münzen bestehen aus einem mit Messing überzogenen Stahlring und einem Kern aus vernickeltem Stahl auf einer und verkupfertem Stahl auf der anderen Seite. Der kanadischen Prägeanstalt zufolge vereint die Münze mittels der Kombination mehrerer Materialien „fortschrittlichste äußere und verdeckte Sicherheitsmerkmale wie differenzierte elektromagnetische Signaturen für Verkaufsautomaten.“ Die Münze wurde bei den Excellence in Currency Awards for Coins der International Association of Currency Affairs 2019 als Bestes neues Münzprodukt, -merkmal oder beste Münzverteilung ausgezeichnet.

ROYAL CANADIAN MINT

Dr. Hudson Bates, Verbandspräsident Clare Richardson, Chefredakteurin communications@nickelinstitute.org

JOHN B. GOODENOUGH

M. STANLEY WHITTINGHAM

AKIRA YOSHINO

John B. Goodenough (97), ein in Deutschland geborener US-Professor für Ingenieurwesen, M. Stanley Whittingham (77), ein britisch-amerikanischer Chemieprofessor, und der Japaner Akira Yoshino (71) von der Asahi Kasei Corporation und Meiji-Universität wurden für ihre Arbeit an der Entwicklung von Lithium-Ionen-Batterien gemeinsam mit dem Nobelpreis für Chemie ausgezeichnet. Ihre Arbeit in den 1970er und 1980er Jahren führte zur Einführung kommerzieller tragbarer und wiederaufladbarer Batterien im Jahr 1991, reduzierte die weltweite Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen und stellte eine bahnbrechende Neuentwicklung für das Speichern von Energie in E-Fahrzeugen und Mobiltelefonen dar. Auf diesem frühen Fundament wurde die Energieund Leistungsdichte durch die weitere Entwicklung von Akkus mit hohem Nickelgehalt in der Kathode verbessert. Mit 97 ist Goodenough der älteste mit einem Nobelpreis ausgezeichnete Mensch.

Schnellere Brennstoﬀgewinnung aus Meerwasser

Die Wissenschaftler Hongjie Dai, J.G. Jackson und C.J. Wood von der StanfordUniversität veröffentlichten ihre Forschungsarbeiten zu einer bahnbrechenden, nachhaltigen Methode zur Trennung von Wasserstoff und Sauerstoff aus Meerwasser mithilfe von Elektrizität. Die Elektrolyse ist nichts Neues. Sie erfordert aber stark purifiziertes Wasser, und die Kosten dieses Prozesses in Verbindung mit den limitierten Vorräten ließen eine groß angelegte Anwendung ungeeignet erschienen. Das Problem mit Meerwasser – einer in Fülle vorhandenen Ressource – war aber die schnelle Korrosion der eingetauchten Anoden. Durch die Einführung einer Anode mit einer Nickeleisenhydroxid-Schicht auf Nickelsulfid, die einen Nickelschaumkern bedeckt, um korrosives Chlorid abzuweisen, konnten die Wissenschaftler bis zu zehn Mal mehr Elektrizität leiten und schneller Wasserstoff aus Meerwasser gewinnen. „Ich glaube, wir haben bei der Meerwassertrennung durch Strom einen neuen Rekord aufgestellt“, so Dai. „Nachdem wir jetzt unser Grundrezept für die Elektrolyse mit Meerwasser ermittelt haben, wird das neue Verfahren eine höhere Verfügbarkeit von Wasserstoff als Brennstoff mithilfe von Solar- oder Windenergie mit sich bringen.“

SEABINPROJECT.COM

Mit dem Nobelpreis ausgezeichnete Arbeit an Batterien

Müllsammler im Ozean Zwei australische Surfer, die von all dem Müll im Meerwasser die Nase voll hatten, hatten eine Idee. Ihre schwimmenden Müllsammler namens Seabins fangen Abfälle einschließlich Makro- und Mikrokunststoffen ein, ohne dass die Meeresflora und -fauna Schaden nehmen. Die Seabins sind für die Installation im Wasser von Anlegestellen, Jachtclubs, Häfen und anderen ruhigen Gewässern vorgesehen. Eine Elektropumpe zieht den Müll an, der dann in einem täglich überwachten und geleerten Auffangbeutel gesammelt wird. Im Bild oben ist die untergetauchte graue und gelbe Lippe des Behälters zu sehen, die von einer Klammer aus nickelhaltigem „Marine Grade“-Edelstahl des Typs 316 (UNS S31600) getragen wird – eine intelligente und zur rechten Zeit präsentierte Lösung eines wachsenden weltweiten Problems.

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LOOP: DIE KREISLAUF-LÖSUNG FÜR ABGEPACKTE WARE

LOOP

Mit Loop von TerraCycle, einer neuen „Zero Waste“-Plattform, macht die Reduzierung von Einwegverpackungen und der zunehmende Rückgriff auf Recycling bei einigen der größten Marken der Welt beträchtliche Fortschritte. Wegen seiner Haltbarkeit und seiner einfachen Reinigung und Sterilisierung spielt Edelstahl dabei eine wichtige Rolle. Laut einer Ankündigung auf dem Weltwirtschaftsforum 2017 arbeitet TerraCycle seit einem Jahr mit Großunternehmen wie Procter & Gamble, Nestlé, PepsiCo, Unilever und mehr als einem Dutzend anderer zusammen, um diese neue Plattform zu entwickeln.

Bislang wurden mehr als 100 optisch attraktive, resiliente und recyclingfähige Verpackungen eingeführt, darunter für Backwaren, Getränke, Nudeln, Snacks, Gefrierprodukte, Hygiene- und Reinigungsprodukte.

Die Loop-Initiative sagt dazu: „Diese Initiative hat das Ziel, ein neues Konsummodell zu etablieren, das die Wegwerfmentalität der Gesellschaft beendet und das Müllaufkommen bis auf null reduziert. Dadurch wird ein verantwortungsbewusster Konsum unterstützt, der klare Vorteile für Verbraucher, Unternehmen, Regierungen und die Umwelt hat.“ Loop wurde Anfang 2019 eingeführt und ist jetzt in Paris und Teilen der USA, darunter in New Jersey, Pennsylvania, Delaware, Vermont, Connecticut und Rhode Island erhältlich. Verbraucher im Servicebereich können Artikel wie Eiskrem und Shampoo in eleganten Edelstahlbehältern kaufen. UPS ist ebenfalls Partner in diesem Pilotprojekt, der Bestellungen zustellt und das Leergut abholt. Derzeit werden die Produkte ausschließlich über die E-Commerce-Website von Loop vertrieben. Die Bestellung wird in einer wiederverwendbaren Box zugestellt, die von Ingenieuren bei UPS speziell für eine hohe, dauerhafte Zuverlässigkeit entwickelt wurde. Wenn die Produkte aufgebraucht sind, werden die leeren Behälter wieder in die wiederverwendbare Box gegeben. Ist die Box voll, kann sie abgeholt

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oder abgegeben werden, woraufhin sie in ein Reinigungs- und Sterilisierungswerk gebracht wird. Angesichts der Tatsache, dass auch die größten Markenunternehmen jetzt offen anerkennen, dass die gegenwärtigen Verpackungspraktiken einer Revolution dieser Art bedürfen, wollen viele wissen, ob dieses Modell, das an die Milchlieferungen in Glasflaschen anfangs des 20. Jahrhunderts erinnert, in der Welt von heute bestehen kann. Innovatives, resilientes Design Loop ist eine Initiative von TerraCycle, einem Recycling-Unternehmen in New Jersey, das durch die Vermarktung eines biologischen Düngemittels aus Wurmfäkalien erstmals bekannt wurde. Tom Szaky, der CEO von TerraCycle, stellte das Loop-Konzept 2017 in Davos erstmals vor. Nachdem die weltweit größten Vertriebsunternehmen für abgepackte Ware ihre Bereitschaft zur Teilnahme erklärten, bestand eines der größten Probleme in der Entwicklung und Evaluierung einer breiten Palette von Alltagsprodukten, um das richtige verbraucherfreundliche Design zu ermitteln, das die allgemeine Akzeptanz des Systems erleichtern wird.

Doppelwandige EdelstahlEiskrembehälter bleiben 24 bis 36 Stunden kalt, sind aber isoliert, sodass eine Berührung nicht als unangenehm empfunden wird.

Leere Verpackungen kommen in eine Box, die abgeholt und zur Reinigung an ein Werk geliefert wird. Dann werden die Behälter wieder zu den jeweiligen Herstellern gebracht, wo sie wieder gefüllt werden.

Im Rahmen seiner Pilotprogramme wird Loop jetzt testen, wie gut das System funktioniert. Dabei werden die Haltbarkeit der Behälter, die Auswirkungen auf den Herstellungsbetrieb, die Lieferung und vor allem die Frage untersucht, ob

Verbraucher Produkte auf diese Weise nachbestellen werden. Loop verschickt derzeit ca. 100 Produkte und plant, diese Zahl in naher Zukunft auf 300-400 zu erhöhen. Loop ist derzeit nur als Online-Dienst verfügbar. Letztendlich sollen die Produkte aber auch in Ladengeschäften direkt neben ähnlichen Produkten mit Einwegverpackung zu kaufen sein.

LOOP

Derzeit wird eine moderne, optisch ansprechende Edelstahlverpackung entwickelt, die in dem Bemühen, Verbraucher von dieser signifikanten Veränderung ihrer Konsum- und Recycling-Gewohnheiten zu überzeugen, eine wichtige Rolle spielt. Von wiederauffüllbarem Deo über Eiskrem, die nicht auftaut, bis hin zu Windel- und Hygieneproduktbehältern, die unerwünschte Gerüche ausfiltern, wurde jede Verpackung auf mindestens 100 Verwendungen ausgelegt.

Und dann? Loop arbeitet an einer Expansion auf die gesamten USA sowie Kanada, Deutschland, Japan und Großbritannien. Letztlich geht es darum, die ganze Welt zur Teilnahme an diesem „Kreislauf“ (engl. „Loop“) zu bewegen. Nickelhaltiger Edelstahl wird das möglich machen.

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AN BORD MIT GASWÄSCHERN RESILIENTE LÖSUNGEN FÜR GERINGERE EMISSIONEN Immer strengere Schwefeloxid-(SOx)-Emissionsvorschriften sorgen dafür, dass weltweit immer mehr Entschwefelungsanlagen, sog. Gaswäscher, auf Schiffen genutzt werden. Gaswäscher werden in stark korrodierenden Umgebungen eingesetzt und benötigen die Resilienz nickelhaltiger Legierungen, um Ausfälle zu verhindern. Aufgrund der bekannten Auswirkungen von Schwefel und Dieselpartikeln auf Umwelt und Gesundheit gibt es in der Ostsee, der Nordsee, einer Region in Nordamerika (die Küstenzonen der USA und Kanadas abdeckt) und in der US-Karibik (um Puerto Rico und die US-Jungferninseln) bereits Schwefelemissionskontrollgebiete, die sog. Sulphur Emission Control Areas (SECAs). Der Schwefelgrenzwert im Treibstoff beträgt seit 1. Januar 2015 0,1 %. Ab 1. Januar 2020 gelten von der International Maritime Organization (IMO) vorgeschriebene neue Grenzwerte für SOx-Emissionen außerhalb von SECAs. Der Schwefelgrenzwert in Bunkertreibstoffen (dicht, hoher Schwefelanteil) wird von 3,5 auf 0,5 % reduziert. Statt Treibstoffe mit einem niedrigen Schwefelgehalt von 0,5 % zu verwenden, können Schiffe ein Abgasreinigungssystem (sog. Gaswäscher oder Nassabscheider) einsetzen, um die SOx-Emissionen zu senken. Offen und geschlossen Als Reaktion auf diese gesetzlichen Auflagen wurden zwei Arten von Gaswäschern entwickelt: Anlagen mit offenem und geschlossenem Kreislauf. In vielen Fällen werden sie zu einem Hybridsystem kombiniert, das je nach

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Alkalität in der Meeresumgebung oder den designierten Zero-DischargeGebieten, in denen das Schiff operiert, die passende Technologie anwendet. Im Inneren eines Wäschers herrscht eine außerordentlich widrige Umgebung. Die heißen, sauren Chloridlösungen erfordern den Einsatz sehr korrosionsbeständiger Nickellegierungen wie Legierung 31 (N08031), Legierung C-276 (N10276) und Legierung 59 (N06059). In Nassabscheidern auf Schiffen wird das Abgas durch einen Wasserstrom geleitet. Schwefeloxide werden durch die Reaktion mit dem Waschwasser entfernt, wodurch sich Schwefelsäure bildet, und das gereinigte Gas wird durch den Kopf abgeleitet. Die durch die Reaktion mit dem Waschwasser erzeugte Schwefelsäure wird durch die Alkalität des Waschwassers neutralisiert. Das Waschwasser kann nach der Behandlung in einem Abscheider zum Entfernen von Schlamm in der Regel ins offene Meer geleitet werden. Bei einem System mit offenem Kreislauf wird die natürliche Alkalität von Meerwasser zur Neutralisierung eingesetzt. In Systemen mit geschlossenem Kreislauf hingegen wird eine Alkalilösung (in der Regel Natronlauge) zur Neutralisierung hinzugegeben.

YARAMARINE.COM

Wäschersysteme mit geschlossenem Kreislauf sind in Seegebieten mit niedriger natürlicher Alkalität erforderlich. Nach der Reinigung kann die Flüssigkeit problemlos ins Meer eingeleitet werden. In Zero-DischargeGebieten muss der Abfluss in einem Speichertank zur anschließenden Entsorgung an Land gesammelt werden. Gaswäscher eines dieser Typen auf Schiffen sind ein wichtiger Bestandteil des Motormanagements und für den sicheren Schiffsbetrieb unabdingbar. Funktionieren sie nicht, kann der Schiffseigner für Umweltschäden und Gesundheitsbeeinträchtigungen haftbar gemacht werden, und ihm drohen beträchtliche rechtliche Folgen sowie eine Rufschädigung. Die neuen Vorschriften werden die Luftqualität in vielen eng besiedelten Küsten- und Hafengebieten signifikant verbessern und durch Verschmutzung verursachte Gesundheitsschädigungen und Asthma sowie sauren Regen in diesen Regionen verhindern. Mit nickelhaltigen Legierungen hält die Schifffahrtsindustrie die Meere sauber.

Warum ein hoher Schwefelgehalt? Einige Rohölsorten haben einen natürlich niedrigen Schwefelgehalt (sie sind „süß“). Viele Sorten haben aber einen hohen Schwefelgehalt (sie sind „sauer“) und müssen anders behandelt werden. „Bunkeröl“ mit hohem Schwefelgehalt ist reichlich vorhanden und relativ kostengünstig. Schiffsmotoren kommen damit gut zurecht und verbrauchen pro Tag ca. vier Millionen Barrel (550.000 Tonnen). Seine hohe Verfügbarkeit und niedrigen Kosten werden in die aktuelle Kostenstruktur von Seefrachttarifen einbezogen. Die neuen IMO-Vorschriften hinterfragen diesen Status quo. Um die Konformität mit den IMO2020-Vorschriften sicherzustellen, kann auf einen signifikant teureren Treibstoff mit niedrigem Schwefelgehalt umgestiegen oder das vorhandene Gaswäschersystem nachgerüstet werden. Insbesondere für sehr große Schiffe sind die niedrigeren Kosten und die schnellere Amortisierung der Installation eines Gaswäschers für Schiffsmotoren von Vorteil. Daher sollen derzeit viele Containerschiffe nachgerüstet werden, um von IMO-Mitgliedsstaaten verhängte Geldstrafen und Sanktionen zu vermeiden. Derzeit bewirken die vielen Schiffe, die nachgerüstet werden müssen, Kapazitätsprobleme bei Material- und Ausrüstungslieferanten sowie in Einrichtungen, die diese Arbeiten ausführen können.

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Ein System mit offenem Kreislauf nutzt Meerwasser als Waschlösung. Die entstandene Schwefelsäure wird durch die Reaktion mit Kohlenstoffen und anderen Salzen im Meerwasser neutralisiert, wodurch Sulfate entstehen. Diese gereinigte Lösung wird aufbereitet, um Feststoffe zu entfernen und den pH-Wert zu erhöhen, bevor sie wieder ins Meer abgelassen wird. Die entfernten Feststoffe werden an Bord gelagert und später an Land entsorgt. Gaswäscher mit offenem Kreislauf erbringen angesichts der natürlichen Alkalität von Meerwasser zufriedenstellende Ergebnisse. Süßoder Brackwasser ist aufgrund der mangelnden natürlichen Alkalität für dieses System aber weniger geeignet. Daher kommen Gaswäscher mit offenem Kreislauf für Meeresgebiete wie die Ostsee, Flussmündungen und Küstengewässer, wo der Salzgehalt niedriger ist, nicht in Frage. Die MARPOL-Vorschriften sehen vor, dass das Waschwasser vor dem Ablassen überwacht wird, um sicherzustellen, dass der pH-Wert nicht unter 6,5 liegt.

Ein System mit geschlossenem Kreislauf nutzt eine Alkalilösung (in der Regel Natronlauge) als Waschlösung, was bei niedriger Alkalität (Süß- oder Brackwasser) und in Gebieten, in denen kein Verklappen gestattet ist, notwendig ist. Dieser Prozess ist aufgrund der niedrigeren Chloridwerte weniger korrosiv. Die Chloride nehmen in der Waschlösung mit der Zeit aber zu, bis die Lösung schließlich ersetzt werden muss. Jedes System erfordert je nach Betriebsumgebung verschiedene Mengen an nickelhaltigen Materialien.

GASWÄSCHER MIT OFFENEM KREISLAUF

Auslass des gereinigten Abgases

Abgasreinigungsanlage Waschwasser

Meerwasser in Abgasreinigungsanlage

Waschwasserbehandlung

Schlammtank Meerwasserzuleitung

Waschwasser

Behandeltes Abgaszuleitung Waschwasser

GASWÄSCHER MIT GESCHLOSSENEM KREISLAUF

Auslass des gereinigten Abgases

Abgasreinigungsanlage

Waschwasser zur Abgasreinigungsanlage

WaschwasserBehandeltes Speichertank (Option für Wasch- Waschwasser wasser Zero-Discharge)

Alkalitank

Süßwasserausgleich

Prozesstank Schlammtank

Abgaszuleitung

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Waschwasserableitung

SICHERHEIT AUF SPIELPLÄTZEN SPASS, SPORT UND SICHERHEIT – AUF DIE BALANCE KOMMT ES AN

Eltern gehen zu Recht davon aus, dass die auf Spielplätzen aufgestellten Geräte gründlich durchdacht und sicher sind. Und weil ihnen nichts wichtiger ist als die Sicherheit, werden Befestigungsteile, Halterungen, Ketten und diverse Gussarmaturen aus nickelhaltigem Edelstahl so häufig eingesetzt.

Designer und Hersteller von Spielplätzen und den dafür entwickelten Geräten sind sich ihrer Verantwortung und auch ihrer potenziellen Haftung bewusst. Daher überlegen sie lange, wie Geräte verantwortungsbewusst entworfen und welche Materialien dafür ausgewählt

werden können. Das führt zu ebenso bunten wie vielfältigen Erkenntnissen und Ergebnissen, die auf unterschiedliche Altersgruppen und Fähigkeitsstufen zugeschnitten sind. In vielen der daraus hervorgehenden Produkte kommt nickelhaltiger Edelstahl zum Einsatz, dessen Eigenschaften wie Festigkeit, Widerstandsfähigkeit und Korrosionsbeständigkeit Geräte hervorbringen, die so resilient sind wie die lieben Kleinen, die sie täglich auf die Probe stellen. Kinder können sich auf Spielplätzen naturgemäß verletzen, einfach weil sie Kinder sind – nicht aber aufgrund irgendeines Materialversagens. Angesichts gut konstruierter, robuster Spielgeräte aus nickelhaltigem Edelstahl können sich nervöse, um die Gesundheit ihrer Kleinen besorgte Eltern erst einmal entspannen.

BRUCE MCKEAN

Kinder gehen selbst beim Spielen in eine harte Schule. Sie stürzen von Geräten herunter. Sie schätzen Distanzen oder ihre eigene Kraft falsch ein. Die Folgen können peinlich, schmerzhaft oder beides sein. Eltern wissen das und erwarten es sogar, wenn sie ihre Kinder auf Spielplätzen die dort aufgestellten Geräte benutzen lassen. Sie sind an Geschrei und Tränen und das ein oder andere aufgeschürfte Knie gewöhnt. Was sie aber nicht akzeptieren, sind Verletzungen, die auf Mängel und Defekte eines eigentlich als sicher erachteten Geräts zurückzuführen sind.

Diese kräftigen und manipulationsfesten Befestigungsteile aus nickelhaltigem Edelstahl gewährleisten eine hohe Stabilität von Spielgeräten, ohne ihre Ästhetik oder Funktion zu beeinträchtigen. Eltern können sich sicher sein, dass sie sich zumindest wegen möglicher Gerätemängel keine Gedanken machen müssen.

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NICKEL ÜBERZEUGT MIT HARTEN ARGUMENTEN ZUM THEMA WINDKRAFT Die Windkraft ist ein von schnellem Wachstum geprägter Energiesektor: Ende 2018 waren Anlagen mit einer Leistung von fast 600 Gigawatt in Betrieb, die ca. 5 % der weltweiten Stromerzeugung beisteuerten. Windkraft ist zusammen mit Solarenergie, Biomasse und Wasserkraft eine der erneuerbaren Energiequellen, die fossile Brennstoffe ersetzen sollen. Windturbinen für die VersorgerenergieErzeugung verzeichnen jetzt Outputs von mehr als fünf Megawatt (MW). Gemessen an den pro MW verbrauchten Materialtonnen verwendet die Windkraft von allen Stromerzeugungsverfahren am meisten Eisen und Stahl. Bei den vorhandenen Konstruktionen werden ca. 300 Tonnen Eisen und Stahl pro installiertem MW verbaut. In Tabelle 1 sind einige wichtige Komponenten einer Windkraftanlage, die typischen Baumaterialien und deren Zweck angegeben. Nickelhaltige Materialien können (wie unten dargestellt) in verschiedenen Komponenten vorhanden sein.

Widerstandsfähigkeit und höhere Festigkeit Ausferritisches Gusseisen (Austempered Ductile Iron, ADI) hoher Festigkeit ist ein Gusseisen mit Kohlenstoff als Kugelgraphit in einer Matrix, die aus Ausferrit, einer Mischung von Ferrit und Austenit, besteht. Dieses Material sorgt für die hohe Festigkeit und Leitfähigkeit von ADI. Durch die Zugabe von Nickel, Molybdän und Kupfer (siehe Tabelle 2) wird die Perlitbildung verzögert, um die Ausferritbildung und Durchhärtbarkeit zu fördern. ADI weist die doppelte Zug- und Biegefestigkeit von Standardgusseisen und eine um 50 % höhere Dauerfestigkeit

Tabelle 1

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Komponente

Funktion/Anmerkungen

Materialien

Getriebe

Getriebe erhöhen die Drehzahl der Rotorwelle auf die für den Antrieb des Generators erforderliche hohe Geschwindigkeit.

Aushärtbarer Aufkohlungsstahl 18CrNiMo7-6; ausferritisches Gusseisen (Austempered Ductile Iron, ADI)

Generator

Wandelt mechanische in elektrische Energie um

Aushärtbare CrNiMo-Stähle

Hauptrahmen

Stützt den gesamten Turbinengetriebestrang

Niedrig legierte Platten hoher Festigkeit; Gusseisen mit Kugelgraphit oder ADI

Hauptwelle

Überträgt die Drehkraft des Rotors auf das Getriebe

Aushärtbarer CrMo-Stahl; Gusseisen mit Kugelgraphit oder ADI

Rotornabe

Hält die Blätter während des Drehens in Position

Gusseisen mit Kugelgraphit oder ADI

Schrauben, Bolzen

Fixieren die Komponenten; auf extreme Belastungen ausgelegt

Aushärtbare CrMo- und CrNiMo-Stähle

auf. Dadurch bietet ADI beträchtliche Gewichtseinsparungen im Vergleich zu Standardgusseisen für die Herstellung größerer Gusserzeugnisse wie Naben, Hohlwellen und Getriebegehäuse. Hochleistungs-Getriebestähle Windturbinen-Getriebeanwendungen erfordern eine lange Lebensdauer vor der Materialermüdung sowie eine hohe Zähigkeit. Ein verschleißfestes Getriebe, das mit hohen Stoßbelastungen umgehen kann, entsteht durch ein hartes Gehäuse und einen widerstandsfähigen Kern. NiCrMo-Hochleistungs-Aufkohlungsstähle (siehe Tabelle 2) bieten eine sehr gute Durchhärtbarkeit und hohe Widerstandsfähigkeit gegen eine Materialermüdung. Derzeit ist die Güte 18CrNiMo7-6 der Standardstahl für Windturbinengetriebe. Das Windenergiegeschäft wirkt sich auch stark auf andere Maschinen und Ausrüstungen aus, z. B. auf große

Tabelle 2

Mobilkrane, die zum Aufstellen der Turbinen benötigt werden. Aufgrund der erforderlichen Hubhöhen und -gewichte sind Kranausleger aus ultrafestem Stahl erforderlich. Die verwendbaren Stahlgüten reichen von S690 bis S960 (siehe Tabelle 2). Kranausleger werden in der Regel aus abgeschrecktem und vergütetem Stahl hergestellt, mit einem Nickelzusatz von bis zu 2 %. Weiter vom Ufer entfernt herrschen stärkere und beständigere Winde vor. Meist befinden sich diese OffshoreAnlagen in mehr als 60 m tiefem Wasser, weshalb Turbinen mit festem Sockel unpraktisch sind. Die Windkraftindustrie testet derzeit schwimmende Windturbinen, z. B. die Hywind Scotland-Farm, die aus fünf schwimmenden Turbinen mit einer Gesamtleistung von 30 MW besteht. Die Branche fasst sogar noch größere Turbinen mit einem Einzeloutput von mehr als 10 MW ins Auge.

Legierungsgehalt (Gew.-%, min./max.)

Stahlgüte

Materialnummer

18CrNiMo7-6

1.6587

ADI S690QL

1,8928

S890QL

1,8983

S960QL

1,8933

0,15 /0,21

≤0,40

1,50 /1,80

0,25 /0,35

1,40 /1,70

3,5 /3,7

1,9 /2,3

0,15 /0,30

0,6 /2,5

0,6 /1,0

0,02 max.

0,80 max.

0,70 max.

2,0 max.

0,50 max.

1,50 max.

Mindestbiegefestigkeit MPa <5 cm Stärke

Das Potenzial von Offshore-Windkraftanlagen Der weltweite Offshore-Windkraftmarkt wird laut einem kürzlichen Bericht der Internationalen Energieagentur IEA in den nächsten 20 Jahren signifikant expandieren. Die IEA prognostiziert, dass die Kapazitäten dank unterstützender Regierungspolitik sowie technologischer Fortschritte bei größeren Turbinen und schwimmenden Fundamenten bis 2040 um das Fünfzehnfache zunehmen werden. Potenziell kann die OffshoreWindkraft pro Jahr weltweit mehr als 420.000 TWh erzeugen, was dem 18-fachen des derzeitigen weltweiten Elektrizitätsbedarfs entspricht. Nickel wird aufgrund seiner Leistung in stark korrosiven Meeresumgebungen eine entscheidende Rolle spielen. www.iea.org/offshorewind2019/

690 890 960

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FRAGEN AN EXPERTEN FAQ VON DER TECHNISCHEN BERATUNGSLEITUNG DES NICKEL INSTITUTE

F A

F: Was ist unter Beizen und Passivieren von Edelstahl zu verstehen?

Beizen ist ein aggressiver chemischer Reinigungsprozess, bei dem eine saure Lösung (in der Regel eine geeignete Salpeter-Flusssäurelösung, die auf Edelstahl korrodierend wirkt) eingesetzt wird. Diese Säure entfernt die oben angegebenen Oberflächenkontaminierungsstoffe sowie eine sehr dünne Edelstahlschicht einschließlich der chromreduzierten Schicht. Nach dem Beizen wird die Oberfläche mit Wasser gespült und die saubere Oberfläche spontan passiviert. Passivierung ist eine chemische Reinigung, bei der eine für Edelstahl nicht korrosive Lösung verwendet wird, die aber das freie Eisen auf der Oberfläche entfernt, das die Bildung einer passiven Oxidschicht verhindert. Säuren wie Salpeter-, Zitronen- und Phosphorsäure oder auch stark oxidierte Lösungen wie Wasserstoffperoxid können zur Passivierung verwendet werden. Durch

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Oxidationschemikalien wird die bestehende passive Oxidschicht ebenfalls verstärkt, wodurch die Korrosionsbeständigkeit leicht erhöht wird. Die eigentliche Verbesserung ist aber auf das Entfernen des freien Eisens auf der Oberfläche zurückzuführen. Passivierungschemikalien sind nicht stark genug, um Anlauffarben oder die chromreduzierte Schicht zu entfernen. Nach der Passivierungsbehandlung wird die Oberfläche mit Wasser gespült. Dann ist sie einsatzbereit. Besuchen Sie: inquiries.nickelinstitute.org

NICKEL

O N L I N E

Geir Moe P.Eng. ist der Technical Inquiry Service Coordinator beim Nickel Institute. Zusammen mit anderen Werkstoffexperten in aller Welt hilft Geir Moe Endanwendern und Spezifikateuren von nickelhaltigen Materialien, die technische Unterstützung benötigen. Das Team steht bereit, um kostenlose technische Beratungsleistungen zu einer breiten Palette von Anwendungen wie Edelstahl, Nickellegierungen und Vernickelung anzubieten, damit Nickel bedenkenlos eingesetzt werden kann.

A: Eine Edelstahlfläche, die mit Sauerstoff in Kontakt kommt (ob in der Luft oder in einer wässrigen Lösung) bildet spontan eine korrosionsbeständige, passive Schutzschicht. Eine optimale Korrosionsbeständigkeit wird durch eine saubere Oberfläche ohne Oberflächenkontaminierungsstoffe wie „freies Eisen“ oder Rost (durch Kontakt mit nicht legiertem Stahl), Oberflächenablagerungen und Anlauffarben durch Schweißen mit der darunterliegenden chromreduzierten Schicht erzielt. Ist die Oberfläche nicht sauber, bildet sie keine angemessene passive Schicht.

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NEUE PUBLIKATION Alloy selection for service in caustic soda (10019) (Legierungsauswahl für die Verwendung in Ätzlauge) behandelt die korrosive Wirkung von Ätzlauge (d. h. Natronlauge oder Natriumhydroxid) in allen Konzentrationen. In dieser Publikation wird das Korrosionsverhalten verschiedener Legierungen in Ätzlauge, der in der Ätzlaugenproduktion und für bestimmte Ausrüstungen verwendeten Legierungen sowie von Legierungen besprochen, die in verschiedenen

KNOWLEDGE FOR A BRIGHTER FUTURE

Prozessen verwendet werden, bei denen Ätzlauge zur Anwendung kommt. Ätzlauge wird in Branchen wie der Zellstoff- und Papierindustrie, Aluminiumoxidraffination und als Reinigungsmittel eingesetzt. Diese vollständig überarbeitete Veröffentlichung des Nickel Institute bietet praktische Anleitungen für Materialtechniker. Zum kostenlosen Download unter www. nickelinstitute.org verfügbar

$OOR\ VHOHFWLRQ IRU VHUYLFH LQ FDXVWLF VRGD A GUIDE TO THE USE OF NICKEL-CONTAINING ALLOYS

NICKEL – DAS VIDEO Das Nickel Institute hat ein kurzes Video produziert, mit dem Nickel Nichteingeweihten vorgestellt werden soll. „Wir wissen, dass viele Benutzer unserer Website an grundlegenden Informationen über Nickel interessiert sind“, so Isaline de Baré, Kommunikationsspezialistin beim Nickel Institute, die das Video produziert hat. „In etwa zwei Minuten erklären wir, was Nickel ist, woher es

kommt, welche Eigenschaften es besitzt und was für tolle Dinge man damit anfangen kann.“ Und wenn Besucher mehr erfahren möchten, bietet die Website des Nickel Institute viele weiterführende, ausführliche Informationen. Das Video ist auf dem YouTube-Kanal des Nickel Institute und auf der Nickel Institute-Website verfügbar.

UNS-DETAILS

Chemische Zusammensetzung (in Gewichtsprozent) der Legierungen und Edelstahltypen in dieser Ausgabe von Nickel Magazine.

UNS

N06059 S, 8

0,10,4

0,01 max.

0,30 max.

22,024,0

0,05 max.

1,5 max.

0,5 max.

15,016,5

Rest

0,015 max.

0,010 max.

0,10 max.

N08031 S, 8

0,015 max.

26,028,0

1,01,4

Rest

2,0 max.

6,07,0

0,150,25

30,032,0

0,020 max.

0,010 max.

0,3 max.

N10276 S, 8

0,02 max.

2,5 max.

14,516,5

4,07,0

1,0 max.

15,017,0

Rest

0,04 max.

0,030 max.

0,08 max.

3,04,5

0,35 max.

S30400 S, 2

0,08 max.

18,020,0

Rest

2,00 max.

8,010,5

0,045 max.

0,030 max.

1,00 max.

S31600 S, 5, 16

0,08 max.

16,018,0

Rest

2,00 max.

2,003,00

10,014,0

0,045 max.

0,030 max.

1,00 max.

NICKEL, JHRG. 34, NR. 3, 2019 | 15

WOMAN OF WORDS („FRAU DER WORTE“)

VIRGINIA KING

Katherine Mansfield ist eine der international bekanntesten literarischen Persönlichkeiten Wellingtons und Neuseelands. Ihr Leben und ihr Werk wurden von der neuseeländischen Bildhauerin Virginia King gewürdigt. Mansfields Ziel war es, „zuallererst als Schriftstellerin und erst dann als Frau wahrgenommen zu werden“. Die Skulptur von Virginia King erfasst das Wesen von Katherine Mansfield und feiert ihr literarisches Werk.

Abmessungen: 3,4 m hoch x 1,2 m breit Materialien: 2,5 mm „Marine Grade“-Edelstahl des Typs 316 (UNS S31600). Hände und Gesicht wurden aus RecyclingEdelstahl 316 gegossen.

16 NICKEL, | NICKEL, JHRG. 3, 2019 JHRG. 34,34, NR.NR. 3, 2019

In die drei Meter hohe Edelstahlstatue der Schriftstellerin sind Wörter und Zitate aus Mansfields Werk lasergeschnitten, darunter „This is not a letter but my arms around you for a brief moment“ (etwa: Dies ist kein Brief, sondern eine kurze Umarmung) auf ihrem ausgestreckten rechten Arm sowie „Regret is an appalling waste of energy“ (etwa: Bedauern ist eine entsetzliche Energieverschwendung). Mansfields Haar besteht aus lasergeschnittenen Einkaufslisten, die in ihrem Tagebuch von 1922 gefunden wurden. Eine der größten Herausforderungen für die Künstlerin bestand darin, den Wurf

und die weichen Falten von Stoff mit Edelstahl wiederzugeben. Die Landschaft, die Katherine Mansfield so leidenschaftlich beschrieb, findet ihren Widerhall in den geätzten Formstahlpaneelen. Tagsüber reflektiert die Statue die Farbe und Schönheit ihrer Umgebung, und nachts wird sie zu einer von innen beleuchteten Laterne. Die Statue wurde im Midland Park am Lambton Quay in Wellington aufgestellt. Das Projekt geht aus einer Partnerschaft zwischen dem Wellington Sculpture Trust, der Katherine Mansfield Society und dem Stadtrat von Wellington hervor.