AT143623B - Herstellung von Gegenständen, die gegen den Angriff entkohlender Gase, insbesondere bei hohen Temperaturen und Drücken, widerstandsfähig sein müssen. - Google Patents

Description

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  Ilerstellung von Gegenständen, die gegen den Angriff entkohlender Gase, insbesondere bei hohen 
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Es ist bekannt, die beim Arbeiten mit Wasserstoff und wasserstoffhaltigen Gasgemischen unter Druck und bei erhöhter Temperatur verwendeten drucktragenden Apparateteile aus legierten Edelstählen herzustellen, die Chrom, Wolfram, Molybdän oder Vanadium und gegebenenfalls Nickel enthalten. Ferner ist auch die Verwendung von Spezialstählen, die Mangan, Titan, Chrom, Wolfram, Vanadium oder Molybdän enthalten, zur Herstellung von Apparaten und Apparateteilen, die gegen den entkohlend wirkenden Angriff von Wasserstoff bei hohen Drücken und Temperaturen widerstandsfähig sein müssen, bekannt. Mit vanadiumhaltigen Stahllegierungen angestellte Versuche zeigten jedoch nur eine unwesentliche Verbesserung der Widerstandsfähigkeit von Stahllegierungen gegen Wasserstoff.

   Beispielsweise wurde eine Stahllegierung, die 0-25% C, 0-26% Si, 0-48% Mn, 2-08% Cr und 0-3% V enthielt, bei einer Temperatur von   6000 C durch   Wasserstoff, der sich unter einem Druck von 300 Atm. befand, in 59 Stunden bis zu einer Tiefe von   3-8 mit   entkohlt, während z. B. ein Stahl mit   0. 23% C, 0. 26% Si,     0. 50% Mn, 1. 97% er   und   0. 44%   Mo unter denselben Bedingungen nach 300 Stunden nur eine Entkohlungstiefe von 2-1 mm zeigte. Der Einfluss des Vanadiumgehaltes auf die Widerstandsfähigkeit des Stahles gegen entkohlende Gase war demnach nur gering, jedenfalls wesentlich geringer als der des Molybdäns. 



   Die Erfindung bezieht sich ebenfalls auf die Herstellung von Gegenständen (z. B. von Apparaten und deren Teilen zum Spalten und Hydrieren von Ölen und Kohlen sowie zur Ammoniaksynthese), die gegen den Angriff entkohlender Gase (z. B. Wasserstoff und wasserstoffhaltige Gasgemische), insbesondere bei hohen Temperaturen und Drucken, widerstandsfähig sein müssen. Erfindungsgemäss werden diese Gegenstände aus   Stahllegierungen   hergestellt, die Vanadium, Niob, Tantal, einzeln oder gemischt, in einer solchen Menge enthalten, dass praktisch der ganze Kohlenstoff abgebunden ist. 
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 gegen entkohlende Gase verleiht als Chrom, Wolfram und Molybdän. Ausser Vanadium verleihen auch die übrigen, im Stahl Karbide bildenden Elemente der V.

   Gruppe des periodischen Systems, nämlich Niob und Tantal, dem Stahl eine hohe Widerstandsfähigkeit gegen entkohlende Gase. 



   Stäbe mit einem Querschnitt von 10 x 10 mm aus Stählen folgender Zusammensetzung : 
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<tb> 
<tb> 0-09% <SEP> C, <SEP> 0. <SEP> 39% <SEP> Si, <SEP> 0-48% <SEP> Mn, <SEP> 0-62% <SEP> V,
<tb> 0'09% <SEP> C, <SEP> 0-39% <SEP> Si, <SEP> 0-54% <SEP> Mn, <SEP> 1. <SEP> 24% <SEP> V,
<tb> 0-10% <SEP> C, <SEP> 0-22% <SEP> Si, <SEP> 0-45% <SEP> Mn, <SEP> 0-87% <SEP> Nb,
<tb> 0-09% <SEP> C, <SEP> 0. <SEP> 25% <SEP> Si, <SEP> 048% <SEP> mon, <SEP> 1-70% <SEP> Ta
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 zeigten, nachdem sie im Hochdruekrohr 100 Stunden lang dem Angriff von Wasserstoff bei einem Druck von 300 Atm. und einer Temperatur von 600  C ausgesetzt worden waren, keine analytisch und metallegraphisch nachweisbar Entkohlung.

   Dagegen waren Stähle mit 
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<tb> 
<tb> 0. <SEP> 10% <SEP> C, <SEP> 0. <SEP> 38% <SEP> Si, <SEP> 0. <SEP> 51% <SEP> Mn, <SEP> 1. <SEP> 96% <SEP> Cr,
<tb> 0. <SEP> 10% <SEP> C, <SEP> 0-38% <SEP> Si, <SEP> 0-55% <SEP> Mn, <SEP> 2. <SEP> 08% <SEP> W,
<tb> 0-13% <SEP> C, <SEP> 0-23% <SEP> Si, <SEP> 0. <SEP> 52% <SEP> Mn, <SEP> 1. <SEP> 22% <SEP> Mo
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 unter denselben Bedingungen schon nach zehn Stunden stark angegriffen und nach 100 Stunden fast vollständig entkohlt. 

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   Der günstige Einfluss des Vanadiums macht sich besonders dann bemerkbar, wenn der Vanadiumgehalt mindestens etwa das Vierfache des Kohlenstoffgehaltes beträgt, so dass eine bestimmte Menge des Kohlenstoffes als Vanadiumkarbid gebunden ist. Das Höchstmass an Beständigkeit wird dann erreicht, 
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 gesamte Kohlenstoff als   VC,   gebunden ist. 



   Der Kohlenstoffgehalt der erfindungsgemäss verwendeten Stahllegierungen soll   zweckmässig   1% nicht übersteigen. Der Vanadiumgehalt beträgt zweckmässig etwa bis 5%, er muss aber grösser als   0-3% sein. Auch   der Gehalt an Niob oder Tantal kann bis etwa 5% betragen. Ferner können die erfindungsgemäss verwendeten Stahllegierungen zur Verbesserung der mechanischen Eigenschaften und der Zunderund Korrosionsbeständigkeit noch weitere Legierungselemente, wie Silizium, Mangan (bis zu   15%),   Nickel, Kobalt, Chrom, Wolfram,   Molybdän   (bis zu 30%), enthalten. Im allgemeinen wird man jedoch mit einem Gehalt bis zu   15%   an Zusatzbestandteilen auskommen.

   Auch bei Anwesenheit dieser Elemente bleiben Vanadium, Niob und Tantal infolge ihrer grossen Affinität zum Kohlenstoff die Hauptträger der Widerstandsfähigkeit gegen Entkohlung. 



   Als besonders für den Verwendungszweck nach der Erfindung geeignet haben sieh solche Stahllegierungen erwiesen, die etwa bis   0'4% Kohlenstoff,   bis 2% Vanadium, Niob oder Tantal, bis 3% Molybdän und gegebenenfalls bis zu   10%   Chrom enthalten. Für Apparate zum Spalten und Hydrieren von Ölen und Kohlen und zur Ammoniaksynthese können z. B.

   Stahllegierungen von folgender Zusammensetzung vorteilhaft verwendet werden : 
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<tb> 1. <SEP> 0. <SEP> 10% <SEP> c, <SEP> 0. <SEP> 3% <SEP> Si, <SEP> 0-5% <SEP> Mn, <SEP> 0. <SEP> 8% <SEP> V,
<tb> 2. <SEP> 0-08% <SEP> C, <SEP> 0. <SEP> 3% <SEP> Si, <SEP> 0. <SEP> 5% <SEP> Mn, <SEP> 1% <SEP> Cr, <SEP> 0. <SEP> 5% <SEP> V,
<tb> 3. <SEP> 0. <SEP> 10% <SEP> C, <SEP> 1-5% <SEP> Si, <SEP> 0. <SEP> 5% <SEP> Mn, <SEP> 6% <SEP> Cr, <SEP> 0. <SEP> 4% <SEP> Mo, <SEP> 0. <SEP> 6% <SEP> V.
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   PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Herstellung von Gegenständen, die gegen den Angriff entkohlender Gase, insbesondere bei hohen Temperaturen und Drücken, widerstandsfähig sein müssen, aus Stahllegierungen, dadurch gekennzeichnet, dass diese Vanadium, Niob, Tantal, einzeln oder gemischt, in einer solchen Menge enthalten, dass praktisch der ganze Kohlenstoff abgebunden ist.

Claims (1)

1. 2. Herstellung von Gegenständen nach Anspruch 1 aus Stahllegierungen, bei denen der Vanadiumgehalt mehr als 0'3% und mindestens das Vierfache, vorteilhaft über das 5-6fache des Kohlenstoffgehaltes beträgt.

   3. Herstellung von Gegenständen nach den Ansprüchen 1 und 2, aus Stahllegierungen, die höchstens 5% eines oder mehrerer der Elemente Vanadium, Niob und Tantal und bis zu 1% Kohlenstoff enthalten.

   4. Herstellung von Gegenständen nach den Ansprüchen 1 bis 3 aus Stahllegierungen, die ausserdem Silizium, Mangan (bis 15%), Nickel, Kobalt, Chrom, Wolfram, Molybdän (bis 30%), einzeln oder gemischt, enthalten.

   5. Herstellung von Gegenständen nach den Ansprüchen 1 bis 4 aus Stahllegierungen, die etwa bis 0-4% Kohlenstoff, bis 2% Vanadium, Niob oder Tantal, bis 3% Molybdän und gegebenenfalls bis 10% Chrom enthalten.