AT152173B - Verfahren zur Herstellung von Gefäßen oder sonstigen Apparaten, die der Einwirkung von Wasserstoff unter Druck bei erhöhter Temperatur ausgesetzt werden. - Google Patents

Description

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   Bei der Herstellung von Druckgefässen, in denen chemische Reaktionen mit Wasserstoff durchgeführt werden sollen, ist bekanntlich mit einer Einwirkung des Wasserstoffes auf den Gefässwerkstoff zu rechnen, unter dessen Einfluss die Festigkeitseigenschaften der Behälter eine Verminderung erfahren. 



  Man hat zuerst geglaubt, diese Erscheinung durch Anwendung von   Legierungszusätzen,   wie z. B. 



  Chrom, Molybdän, Vanadin usw., bekämpfen zu können, indem man von der Vorstellung ausging, dass die Veränderung in den Festigkeitseigensehaften durch die Einwirkung des Wasserstoffes auf das Eisen verursacht wird. 



   Die früheren Annahmen über die Vorgänge in   Druckgefässen-was   die Einwirkung auf den Werkstoff anbetrifft-haben sich als unzutreffend erwiesen. Der Druckwasserstoff wirkt nicht auf die eigentliche Metallmasse, sondern im wesentlichen nur auf die Korngrenzensubstanz ein. Die Ver- änderung des Gefässmetalls ist demnach als eine Auflösung der Korngrenzensubstanzen anzusehen, in deren Folge sich das Gefüge der Metallmasse lockert und eine Versprödung der Stähle in kurzer Zeit eintritt. 



   Es wurde deshalb schon vorgeschlagen, die Korngrenzen möglichst weitgehend von solchen Stoffen freizuhalten, welche durch Druckwasserstoff verändert und gewissermassen aufgelöst (hydriert) werden. 



   Für die Herstellung von Gefässen oder sonstigen Apparaten, die der Einwirkung von Wasserstoff unter Druck bei erhöhter Temperatur ausgesetzt werden, empfiehlt sieh daher die Verwendung eines Stahles, dessen Gesamtmenge an Kohlenstoff, Sauerstoff, Phosphor und Schwefel höchstens   0. 2%, möglichst   aber weniger als 0-12% beträgt, wobei der Einzelgehalt für Kohlenstoff   0. 09%,   für Phosphor   0-025% und   für   Sehwefel     0. 007% nicht übersteigen   soll. Diese geringe Menge an Korngrenzensubstanz wird erfindungsgemäss durch einen unter   0. 5%, zweckmässig   sogar unter 0-2% liegenden Aluminiumgehalt im fertigen Stahl in eine unschädliche Form übergeführt. 



   Bei der Bemessung der nichtmetallischen Stahlbegleiter ist zu beachten, dass der Gehalt eines Teiles dieser Bestandteile etwas höher bemessen werden kann, wenn die andern Elemente dafür noch unterhalb der angegebenen Grenzen liegen. Z. B. kann der Kohlenstoffgehalt etwas höher sein, wenn die Gehalte der übrigen Metalloide besonders niedrig sind und wenn man dafür Sorge trägt, dass ein Teil des nichtgelösten Kohlenstoffes an ein karbidbildendes Legierungselement, z. B. Vanadin oder Titan, gebunden ist. 



   Es wurde nun gefunden, dass von denjenigen Korngrenzensubstanzen, die von Druckwasserstoff nicht angegriffen werden und deren Anwesenheit daher keine ungünstige Wirkung ausübt, der Tonerde eine wertvolle Wirkung zukommt, die durch die an sich bekannte weitgehende Desoxydation eines Stahles mit Aluminium nicht erreicht wird. Es muss vielmehr für einen gewissen Gehalt an metallischem Aluminium im fertigen Stahl Sorge getragen werden. Das Aluminium spielt dabei aber auch nicht   ausschliesslich   die Rolle eines Legierungszusatzes, der die Aufgabe erfüllen soll. die Eigenschaften des Eisens in   ähnlicher   Weise zu beeinflussen, wie es geschieht, wenn die Zunderung des Eisens vermindert werden soll. Vielmehr ist es ausserdem die Aufgabe des Aluminiums, als ein zuverlässiges und festes Bindemittel für den Sauerstoff zu dienen.

   Demgemäss muss der Aluminiumgehalt so bemessen werden, dass mit Sicherheit der nicht zu vermeidende Teil an   oxydiseher   Korngrenzensubstanz 

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 hauptsächlich aus Tonerde besteht. Dies ist eben deshalb von grosser Bedeutung, weil die Tonerde im Gegensatz zu den meisten andern Desoxydationsprodukten von Wasserstoff nicht angegriffen, d. h. nicht hydriert wird. 



   Als geeignet haben sich Gehalte des Stahles an Aluminium erwiesen, die unter   0-5%, zweck-   mässig sogar unter   0, 2%   liegen. Bei Zusatz von Aluminiummengen, die erheblich über diejenigen Beträge hinausgehen, die zur Bindung des Sauerstoffes erforderlich sind, bildet der bei gewissen Hoch-   druckwasserstoffreaktionen,   z. B. bei der Ammoniaksynthese, vorhandene Stickstoff mit dem Aluminium Nitride, die eine harte und sogar spröde   Oberflächenschichte   hervorrufen nach Art der Nitrierstähle. Hält man den Aluminiumgehalt aber niedrig, so tritt eine schädliche Nitrierung nicht ein. Bei Arbeitsverfahren, bei denen kein Stickstoff vorhanden ist, kann daher der Aluminiumgehalt bis unter 2% betragen. 



   Die Anwendung von andern Legierungszusätzen kann auch in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung von Nutzen sein. Sie erfolgt aber nicht in der Absicht und zu dem Zweck, die Beständigkeit der Gefässe gegenüber Druckwasserstoff zu erhöhen, da dies nur oder doch in erster Linie von dem Verhalten der Korngrenzensubstanz abhängt. Wohl aber ist es möglich, die Korrosionsbeständigkeit oder die allgemeine Festigkeit, besonders die Warmfestigkeit, oder sonstige Eigenschaften durch den Zusatz von Legierungsmetallen zu verbessern. So können beispielsweise auch in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung Chrom, Molybdän, Vanadin, Titan, Kupfer, Beryllium, Nickel, Mangan, Silizium und Wolfram als Legierungselemente Anwendung finden.

   Aber auch bei derart legierten Stählen wird es stets darauf ankommen, die Regeln der Erfindung zu beachten, da, wenn dies nicht geschieht, auch die legierten Stähle verspröden. Einige der genannten Legierungselemente wirken auch günstig, weil sie in an sich bekannter Weise den restlichen,   nichtgelösten   Teil des geringen Kohlenstoffgehaltes als Karbid binden ; hiezu gehören z. B. die Elemente Vanadin und Titan. 



   PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung von Gefässen oder sonstigen Apparaten, die der Einwirkung von Wasserstoff unter Druck bei erhöhter Temperatur ausgesetzt werden, aus einem Stahl, dessen Gesamtmenge an Kohlenstoff, Sauerstoff, Phosphor und Schwefel höchstens   0-2%, möglichst   aber weniger als   0-12%   beträgt, wobei der Einzelgehalt für Kohlenstoff   0. 09%, für   Phosphor 0. 025% und für Schwefel   0. 007%   nicht übersteigen soll, dadurch gekennzeichnet, dass die vorhandene geringe Menge an Korngrenzensubstanz durch einen unter   0-5%, zweckmässig   sogar unter   0-2%   liegenden Aluminiumgehalt im fertigen Stahl in eine unschädliche Form übergeführt wird.

Claims (1)

1. 2. Verfahren zur Herstellung von Druckwasserstoffbehältern gemäss Anspruch 1 für Arbeitsverfahren, bei denen kein Stickstoff vorhanden ist, dadurch gekennzeichnet, dass Aluminium in einer Menge bis unter 2% verwendet wird.

   3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als weitere Legierungselemente Chrom bis zu 18%, Molybdän bis zu 1-2%, Vanadin bis zu 0-6%, Titan bis zu 0-4%, Kupfer bis zu 3%, Beryllium bis zu 0-3%, Nickel bis zu 10%, Mangan bis zu 2%, Silizium bis zu 3%, Wolfram bis zu 1%, einzeln oder gemeinsam, zu dem Zweck zugesetzt werden, um die Sonderwirkung dieser Elemente in der gemäss Anspruch 1 zusammengesetzten Stahllegierungen hervorzurufen.