DE102016124588A1 - Verwendung einer nickel-chrom-molybdän-legierung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft die Verwendung einer Legierung der Zusammensetzung (in Masse-%)Cr 20,0 - 23,0%Mo 18,5 - 21,05%Fe ≤ 1,5%Mn ≤ 0,5%Si ≤ 0,1%Co ≤ 0,3%W ≤ 0,3%Cu ≤ 0,5%Al ≤ 0,4%C ≤ 0,01%P ≤ 0,015%S ≤ 0,01%N 0,02 - 0,15%bedarfsweiseV ≤ 0,3%Nb ≤ 0,2%Ti ≤ 0,02%Ni Rest sowie erschmelzungsbedingte Verunreinigungenals Auftragsschweißwerkstoff im Bereich einer Müllverbrennungsanlage.

Description

• Die Erfindung betrifft die Verwendung einer Nickel-Chrom-Molybdän-Legierung mit hoher Korrosionsbeständigkeit gegenüber aggressiven Medien, sowohl unter oxidierenden als auch unter reduzierenden Bedingungen.
• Die WO 98/55661 offenbart eine knetbare homogene austenitische Nickellegierung mit einer hohen Korrosionsbeständigkeit gegenüber aggressiven Medien, sowohl unter oxidierenden als auch reduzierenden Bedingungen, einer ausgezeichneten Beständigkeit gegenüber Lokalkorrosion in sauren, chloridhaltigen Medien. Die Legierung besteht aus (Masse-%) Chrom 20,0 - 23,0%, Molybdän 18,5 - 21,0%, Eisen max. 1,5%, Mangan max. 0,5%, Silizium max. 0,1%, Kobalt max. 0,3%, Wolfram max. 0,3%, Kupfer max. 0,3%, Aluminium 0,1 - 0,3%, Magnesium 0,001 - 0,15%, Kalzium 0,001 - 0,01%, Kohlenstoff max. 0,01%, Stickstoff 0,05 - 0,15%, Vanadium 0,1 - 0,3%, Rest Nickel und weiteren verschmelzungsbedingten Verunreinigungen. Die Legierung eignet sich als Werkstoff für Gegenstände, die gegenüber chemischem Angriff beständig sein müssen und als überlegierter Schweißzusatz für andere Nickel-Basiswerkstoffe.
• Als Plattierwerkstoffe werden z.Zt. hauptsächlich eingesetzt FM 625, FM 622 sowie FM 686. Obwohl Wärmetauscherrohre vielfach durch Plattieren gegen Korrosion geschützt werden, treten je nach eingesetztem Werkstoff Betriebsbedingungen und Zeitdauerabzehrungen an den Überhitzerohren auf, die den Betreiber zu kostenintensiven Wartungsarbeiten zwingen.
• Ziel der Erfindung ist es, die gemäß Stand der Technik seit Jahren eingesetzte Legierung einem neuen Anwendungsbereich im Bereich der Schweißplattierung zuzuführen.
• Dieses Ziel wird erreicht durch die Verwendung einer Legierung der Zusammensetzung (in Masse-%)

  Cr	20,0 - 23,0%
  Mo	18,5-21,0%
  Fe	≤ 1,5%
  Mn	≤ 0,5%
  Si	≤ 0,1%
  Co	≤ 0,3%
  W	≤ 0,3%
  Cu	≤ 0,5%
  Al	≤ 0,4%
  C	≤ 0,01%
  P	≤ 0,015%
  S	≤ 0,01%
  N	0,03 - 0,15%
  bedarfsweise
  V	≤0,3%
  Nb	≤ 0,2%
  Ti	≤ 0,02%
  Ni	Rest sowie erschmelzungsbedingte Verunreinigungen

  als Auftragsschweißwerkstoff im Bereich einer Müllverbrennungsanlage.
• Vorteilhafte Weiterbildungen des Erfindungsgegenstandes sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
• Bevorzugte chemische Zusammensetzungen (in Masse-%) werden nachstehend angeführt:

  Cr	> 20,0 - < 23,0 %
  Mo	>18,5 - <21,0 %
  Fe	> 0,1 - < 1,0%
  Mn	> 0,05 - < 0,4 %
  Si	> 0,001 - < 0,08 %
  Co	≤ 0,2 %
  W	≤ 0,25 %
  Cu	≤ 0,4 %
  Al	≤ 0,3 %
  C	≤ 0,05 %
  P	≤ 0,015 %
  S	≤ 0,005 %
  N	0,04 - < 0,1 %
  bedarfsweise
  V	≤ 0,25 %
  Nb	≤ 0,2 %
  Ti	≤ 0,02 %
  Ni	Rest sowie erschmelzungsbedingte Verunreinigungen

• Korrosionsbeanspruchungen in Bauteilen von Müllverbrennungsanlagen sind vielfältig und komplex. So treten diverse (diffusionsgesteuerte) Hochtemperaturkorrosionsarten, wie Korrosion durch Aufkohlung, aufgeschmolzene Salze oder Korrosion durch Halogene (insbesondere Chlor) auf. Darüber hinaus können die eingesetzten Werkstoffe in Stillstands- und Wartungszeiten durch Nasskorrosionsmechanismen stark beansprucht werden.
• Es hat sich herausgestellt, dass der an sich bekannte Werkstoff hervorragend geeignet ist, um als Auftragsschweißwerkstoff im Bereich einer Müllverbrennungsanlage eingesetzt zu werden. In verschiedenen Untersuchungen wurde nachgewiesen, dass dieser Werkstoff über eine ausgezeichnete Schweißbarkeit (hohe Risssicherheit und gutes Benetzungsvermögen) gerade in Bezug auf das Auftragsschweißen verfügt.
• Im Prüfmedium „grüner Tod“ liegt die kritische Lochfrasstemperatur ab der zweiten Auftragsschweißlage bei ca. 135°. Damit erscheinen verstärkte Nasskorrosionsangriffe durch Lochfrasskorrosion in Stillstands- und Wartungszeiten eher unwahrscheinlich.
• Ferner zeigte sich, dass das reine Schweißgut mit mindestens 600 MPa über eine außergewöhnlich hohe Dehngrenze verfügt.
• Es ist zu erwarten, dass unter den harten Bedingungen einer Müllverbrennungsanlage nicht nur die diffusionsgesteuerte/elektrochemische Korrosion eine Rolle spielt, sondern diese insbesondere auch in Kombination mit dem Widerstand eines Werkstoffes gegen mechanische Beanspruchung, z.B. durch Streu- und Rauchpartikel über ein sehr gutes Eigenschaftsprofil verfügt.
• Anhand eines Beispiels wird die Erfindung nachfolgend näher erläutert:
• 1 zeigt als Beispiel ein Wärmetauscherrohr 1, das in einer Müllverbrennungsanlage (nicht dargestellt) eingesetzt werden kann. Das Rohr 1 soll in diesem Beispiel ein wassergekühltes Bauteil aus einem C-Stahl sein. Mittels eines nur angedeuteten Schweißbrenners 2 (z.B. MSG oder WIG) wird unter Rotation 3 des Rohres 1 ein Auftragsschweißwerkstoff 4 aufgebracht.
• In Tabelle 1 sind die Zusammensetzungen einerseits des erfindungsgemäßen Auftragsschweißwerkstoffes sowie bisher zum Einsatz gelangender alternativer Werkstoffe angeführt. Tabelle 1

  Werkstoff	FM 2120	FM 625	FM622
  Chg. Nr.	115544*)	115949	122001
  C	0,003	0,015	0,005
  S	0,002	0,002	0,004
  N	0,068	0,018	0,016
  Cr	20,7	22,3	21,4
  Ni	59,2 (Rest)	64,3 (Rest)	59,2 (Rest)
  Mn	0,13	0,01	0,16
  Si	0,04	0,07	0,03
  Mo	18,83	9,21	13,7
  Fe	0,52	0,20	2,2
  Al	0,19	0,06	0,11
  B	0,002	<0,001	0,001
  V	0,15	<0,01	0,17
  W	0,10	0,02	2,87
  * Erschmelzungsbedingte Verunreinigungen: Co, Cu, P, Nb, Ti

• In Tabelle 2 sind Werkstoffdaten der in Tabelle 1 angeführten Werkstoffe aufgelistet. Tabelle 2

  	FM 2120	FM 625	FM 622
  R p 0,2 (MPa)	648	519	512
  Rm (MPa)	841	768	746
  A5 (%)	40	41	46
  KV (RT, J)	33	164	148
  Korrosionsbeständigkeit	ISO 3651-2 o.K.	SEP 1877 II o.K.	SEP 1877 II o.K.

• Der Werkstoff FM 2120, einsetzbar für Bauteile in Müllverbrennungsanlagen, zeichnet sich gegenüber den Vergleichswerkstoffen durch höhere Festigkeitswerte RP 0,2 sowie Rm aus. Diese werden unter anderem hervorgerufen durch die Bildung intermetallischer Phasen, wie zum Beispiel die P-Phase.
• ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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• Zitierte Patentliteratur
• WO 9855661 [0002]

Claims (6)

1. Verwendung einer Legierung der Zusammensetzung (in Masse-%) Cr 20,0 - 23,0% Mo 18,5 - 21,05% Fe ≤ 1,5% Mn ≤ 0,5% Si ≤ 0,1% Co ≤ 0,3% W ≤ 0,3% Cu ≤ 0,5% Al ≤ 0,4% C ≤ 0,01% P ≤ 0,015% S ≤ 0,01% N 0,02 - 0,15% bedarfsweise V ≤ 0,3% Nb ≤ 0,2% Ti ≤ 0,02% Ni Rest sowie erschmelzungsbedingte Verunreinigungen als Auftragsschweißwerkstoff im Bereich einer Müllverbrennungsanlage.
2. Verwendung nach Anspruch 1 mit folgender Zusammensetzung (in Masse-%): Cr > 20,0 - < 23,0 % Mo >18,5 - < 21,0 % Fe > 0,1 - < 1,0% Mn > 0,05 - < 0,4 % Si > 0,001 - < 0,08 % Co ≤ 0,2 % W ≤ 0,25 % Cu ≤ 0,4 % Al ≤ 0,3 % C ≤ 0,05 % P ≤ 0,015 % S ≤ 0,005 % N 0,04 - < 0,1 % bedarfsweise V ≤ 0,25 % Nb ≤ 0,2 % Ti ≤ 0,02 % Ni Rest sowie erschmelzungsbedingte Verunreinigungen.
3. Verwendung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Auftragsschweißwerkstoff im Bereich von Wärmetauscherrohren der Müllverbrennungsanlage eingesetzt wird.
4. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Auftragsschweißwerkstoff eine Dehngrenze Rp02 von min. 600 MPa aufweist.
5. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Auftragsschweißwerkstoff eine Dehngrenze Rp02 (Mpa) oberhalb von 600, insbesondere oberhalb von 640, aufweist.
6. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Auftragsschweißwerkstoff eine Zugfestigkeit Rm (MPa) oberhalb von 800, insbesondere oberhalb von 840, aufweist.

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