DE10392186T5

DE10392186T5 - Auf Nickel-basierende Legierung mit herausragender Korrosionsbeständigkeit gegen superkritische Wasser-Umgebungen, die anorganische Säuren enthalten

Info

Publication number: DE10392186T5
Application number: DE10392186T
Authority: DE
Inventors: Katsuo Kitamoto Sugahara
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 2002-01-08
Filing date: 2003-01-08
Publication date: 2005-01-05
Also published as: US7485199B2; CN100338247C; CN1639368A; US20050158203A1; WO2003057933A1

Abstract

Eine auf Nickel-basierende Legierung mit herausragender Korrosionsbeständigkeit gegenüber superkritischen Wasser-Umgebungen, die anorganische Säuren enthalten, umfassend:
Cr: von mehr als 43% bis 50 % oder weniger, Mo: 0,1 % bis 2%, Mg: 0,001% bis 0,05%, N: 0,001% bis 0,04%, Mn: 0,05% bis 0,5%,
und den Rest als Nickel und unvermeidliche Verunreinigungen, wobei die Menge an C unter den unvermeidlichen Verunreinigungen auf 0,05% oder weniger begrenzt ist.

Description

Auf Nickel-basierende Legierung mit herausragender Korrosionsbeständigkeit gegen superkritische Wasser-Umgebungen, die anorganische Säuren enthalten.
Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine auf Nickel-basierende Legierung mit herausragender Korrosionsbeständigkeit gegen (i) superkritisches Wasser, das anorganische Säuren, wie beispielsweise Salzsäure, Schwefelsäure, Phosphorsäure und Fluorwasserstoffsäure enthält, die durch die Zersetzung und Oxidierung organischer toxischer Materialien wie beispielsweise VX-Gas, GB (Sarin) -Gas und Senfgas erzeugt werden, die in chemischen Waffen und ähnlichem verwendet werden, oder (ii) superkritisches Wasser, das anorganische Säuren, wie beispielsweise Salzsäure, enthält, die durch die Zersetzung und Oxidierung organischer, toxischer Materialien wie beispielsweise PCBs und Dioxin gebildet werden, welche industrielle Abfallprodukte darstellen, für die eine Entsorgung schwierig ist. Die Erfindung betrifft ebenfalls einen Teil eines Apparats für Reaktionsverfahren mit superkritischem Wasser, das aus solch einer auf Nickelbasierenden Legierung gebildet wird.
Außerdem betrifft die vorliegende Erfindung auch eine auf Nickel-basierende Legierung, die herausragende Beständigkeit gegenüber Stresskorrosionsbrüchen in superkritischen Wasser-Umgebungen aufweist, welches anorganische Säuren enthält, und ein Teil eines Apparats für Reaktionsverfahren mit superkritischem Wasser, das auf einer solchen auf Nickelbasierenden Legierung gebildet wird, und noch genauer eine auf Nickel-basierende Legierung, die eine herausragende Beständigkeit gegenüber Stresskorrosionsbrüchen in (i) superkritischen Wasser-Umgebungen aufweist, welche nicht auf Chlor-basierende anorganische Säuren enthalten, wie beispielsweise Schwefelsäure, Phosphorsäure und Fluorwasserstoffsäure, welche durch die Zersetzung und Oxidierung von organischen toxischen Materialien wie beispielsweise VX-Gas, GB (Sarin)-Gas und Senfgas erzeugt werden, die in chemischen Waffen und ähnlichen verwendet werden, oder (ii) superkritische Wasser-Umgebungen, die anorganische Säuren enthalten, die Chlor umfassen, wie beispielsweise Salzsäure, welche durch die Zersetzung und Oxidierung organischer toxischer Materialien, wie beispielsweise PCBs und Dioxin erzeugt werden, welche industrielle Abfallprodukte darstellen, für die eine Ablagerung schwierig ist, wie auch einen Teil eines Apparats für Reaktionsverfahren mit superkritischem Wasser, das aus einer solchen auf Nickel-basierenden Legierung gebildet wird.

Stand der Technik

Wasser bei einer Temperatur/Druck, die/der den kritischen Punkt überschreitet (spezifischer gesagt, Wasser bei einer Temperatur/Druck, das 374°C/22,1 MPa überschreitet) ist als superkritisches Wasser bekannt, und ist in der Lage, eine große Anzahl an Materialien zu lösen. Wasser in diesem superkritischen Zustand existiert in einem nicht kondensierbaren, hochdichten, gasförmigen Zustand, und ist in der Lage, nicht-polare oder sehr leicht polare Materialien zu lösen (wie beispielsweise Kohlenwasserstoffverbindungen oder Gase), welche nur eine sehr begrenzte Löslichkeit in Wasser bei Raumtemperatur aufweisen, und es wird berichtet, dass auch durch das Hinzugeben von Sauerstoff zum superkritischen Wasser diese gelösten Materialien oxidiert und zersetzt werden können.

Die organischen toxischen Materialien, die in chemischen Waffen und Ähnlichem verwendet werden, sind keine Ausnahme, und können vollständig in superkritischem Wasser gelöst werden, und indem auch gelöster Sauerstoff in dem superkritischen Wasser eingeschlossen ist, und die organischen, toxischen Materialien, die in den chemischen Waffen oder ähnlichen enthalten sind, in dem superkritischen Wasser umgesetzt werden, kann eine Oxidierung und Zersetzung in nichttoxische Materialien, wie beispielsweise Kohlendioxid, Wasser, Schwefelsäure und Phosphorsäure, erreicht werden. VX-Gas kann beispielsweise oxidiert werden und in Schwefelsäure und Phosphorsäure zersetzt werden und GB-Gas kann in Fluorwasserstoffsäure und Phosphorsäure oxidiert und zersetzt werden. Dementsprechend sind in den USA in den vergangenen Jahren Tests zur Verwendung von superkritischem Wasser bei der Beseitigung von chemischen Waffen, die VX-Gas, GB (Sarin) -Gas, Senfgas oder Ähnliches enthalten, durch das Zersetzen und Oxidieren und dadurch das Entgiften der organischen, toxischen Materialien von VX-Gas, GB (Sarin) -Gas und Senfgas durchgeführt worden, welche unter normalen Bedingungen schwer abzubauen sind. Sobald dieses Verfahren zum Zersetzen, Oxidieren und Entgiften der organischen, toxischen Materialien aus VX-Gas, GB (Sarin) Gas und Senfgas und Ähnlichen unter Verwendung superkritischen Wassers sich etabliert haben wird, wird es ein viel umweltfreundlicheres Verfahren bereitstellen, als konventionelle Veraschungsbehandlungsverfahren, da das superkritische Wasser und das Oxidationsmittel auf die Umwelt keine nachteiligen Effekte ausüben. Außerdem können organische, toxische Materialien, wie beispielsweise VX-Gas, GB (Sarin) -Gas und Senfgas innerhalb einer kurzen Zeitspanne zersetzt, oxidiert und entgiftet werden, da superkritisches Wasser hochreaktiv ist. Zusätzlich kann die Zersetzungsbehandlung in einem geschlossenen System durchgeführt werden, was bedeutet, dass es keine Gefahr für eine Umweltverschmutzung gibt, die durch Emissionen oder Freisetzung verursacht wird.

Außerdem sind organische, toxische Materialien, wie beispielsweise PCBs und Dioxin, die industrielle Abfallprodukte darstellen, deren Beseitigung schwierig ist, keine Ausnahme, und sie können in superkritischem Wasser vollständig gelöst werden. Durch die Hinzugabe von Sauerstoff und das Umsetzen der organischen, toxischen Materialien in dem superkritischen Wasser kann eine Oxidierung und Zersetzung in nichttoxische Materialien wie Kohlendioxid, Wasser und Salzsäure erreicht werden. Dieses Verfahren kann in einem geschlossenen System durchgeführt werden, was bedeutet, dass es im Vergleich mit konventionellen Veraschungsbehandlungsverfahren keine Gefahr einer Umweltverschmutzung gibt, die durch Emission oder Freisetzung verursacht wird.

Wenn superkritisches Wasser als Reaktionslösungsmittel zum Zersetzen und Oxidieren organischer, toxischer Materialien, wie beispielsweise VX-Gas, GB (Sarin) -Gas und Senfgas verwendet wird, erzeugt die Oxidierung und Zersetzung in Hochtemperatur-, Hochdruck- (400°C bis 650°C, 22,1 MPa bis 80 MPa) superkritischem Wasser ein Gemisch aus anorganischen Säuren, wie beispielsweise Schwefelsäure und Phosphorsäure, mit einer hohen Konzentration an Sauerstoff. Infolgedessen, und um zu ermöglichen, dass superkritisches Wasser als Reaktionslösungsmittel zum Zersetzen, Oxidieren und Entgiften von organischen, toxischen Materialien, wie beispielsweise VS-Gas, GB (Sarin) -Gas und Senfgas verwendet werden kann, muss der Apparat für Reaktionsverfahren in dem System, das zum Entgiften dieser organischen, toxischen Materialien verwendet wird, und insbesondere das Material, das zum Herstellen des Reaktionsgefäßes des Verfahrens verwendet wird, eine gute Korrosionsbeständigkeit gegenüber dieser Art von superkritischer Wasser-Umgebung aufweisen, welche anorganische Säuren enthält.

Wenn superkritisches Wasser außerdem als Reaktionslösungsmittel zum Zersetzen und Oxidieren organischer, toxischer Materialien wie beispielsweise PVBs und Dioxin verwendet wird, erzeugt die Oxidierung und Zersetzung in Hochtemperatur-, Hochdruck- (400°C bis 650°C, 22,1 MPa bis 80 MPa) superkritischem Wasser zusammen mit einer hohen Konzentration an Sauerstoff ein Gemisch aus anorganischen Säuren, die Chlor enthalten, wie beispielsweise Salzsäure. Als Ergebnis, um zu ermöglichen, dass superkritisches Wasser als Reaktionslösungsmittel zum Zersetzen, Oxidieren und Entgiften von organischen, toxischen Materialien, wie beispielsweise PCBs und Dioxin verwendet werden kann, muss das Material zum Herstellen des Gefäßes für Reaktionsverfahren in dem System, das zum Entgiften der organischen, toxischen Materialien verwendet wird, eine gute Korrosionsbeständigkeit gegenüber dieser Art von superkritischer Wasser-Umgebung aufweisen, die anorganische Säuren enthält.

Dementsprechend sind auf Nickel-basierende, korrosionsbeständige Legierungen, die als hochwiderstandsfähig gegenüber Korrosion bekannt sind, als eine Möglichkeit für ein Metallmaterial vorgeschlagen worden, das als Apparat für Reaktionsverfahren verwendet werden kann, der mit superkritischem Wasser verwendet wird. Spezifische Beispiele solcher auf Nickel-basierender korrosionsbeständiger Legierungen schließen Inconel (eine registrierte Handelsmarke) 625 (wie gemäß ASTM UNS N06625 vorgeschrieben, mit einer Zusammensetzung, die als Gewichtsprozente ausgedrückt wird, welche z. B. umfasst Cr: 21,0%, Mo: 8,4%, Nb + Ta: 3,6%, Fe: 3,8%, Co: 0,6%, Ti: 0,2% und Mn: 0,2%, wobei der Rest Ni und unvermeidbare Unreinheiten sind) und Hastelloy (eine registrierte Handelsmarke) C-276 (wie in ASTM UNS N10276 vorgeschrieben, mit einer Zusammensetzung, die z. B. Cr: 15,5%, Mo: 16,1%, W: 3,7%, Fe: 5,7%, Co: 0,5% und Mn: 0,5% umfasst, wobei der Rest Ni und unvermeidbare Unreinheiten sind). Rezente Berichte haben besagt, dass auf Nickel-basierende Legierungen mit noch höheren Cr-Gehalten eine noch bessere Korrosionsbeständigkeit gegenüber superkritischem Wasser aufweisen, das anorganische Säuren enthält. Als Ergebnis ziehen Nickellegierungen mit hohem Cr-Gehalt, wie beispielsweise die MC-Legierung (mit einer Zusammensetzung, umfassend Cr: 44,1%, Mo: 1,0%, Mn: 0,2% und Fe 0,1%, wobei der Rest Ni und unvermeidliche Unreinheiten ist) und Hastelloy G-30 (wie in ASTM UNS N06030 mit einer Zusammensetzung, welche umfasst z. B.: Cr: 28,7%, Mo: 5,0%, Mn: 1,1%, Fe: 14,6%, Cu: 1,8%, W: 2,6% und Co: 1,87%, wobei der Rest Ni und unvermeidliche Unreinheiten sind) jetzt beträchtliche Aufmerksamkeit als potenzielle Materialien für einen Reaktionsapparat auf sich.

Unter den konventionellen, auf Nickel-basierenden Legierungen stellen Inconel 625 und Hastelloy C-276 jedoch keine adäquate Korrosionsbeständigkeit gegenüber superkritischem Wasser dar, das Säuren, wie beispielsweise Schwefelsäure, Phosphorsäure und Fluorwasserstoffsäure enthält, und konsequenterweise, wenn irgendeines dieser Materialien in einem Prozess in einem Apparat für Reaktionsverfahren in einem System benutzt wird, das zum Entgiften organischer, toxischer Materialien verwendet wird, besonders wenn es als Material zum Herstellen des Gefäßes für Reaktionsverfahren benutzt wird, ist der Langzeitbetrieb dieses Systems unmöglich. Demgegenüber weist die MC-Legierung eine gute anfängliche Korrosionsbeständigkeit gegenüber superkritischem Wasser auf, das Säuren, wie beispielsweise Schwefelsäure, Phosphorsäure und Fluorwasserstoffsäure enthält, auf. Da jedoch die Phasenstabilität der Legierung nicht vollkommen befriedigend ist, neigt es bei der Arbeitstemperatur dazu, eine Phasenumwandlung zu erfahren, was zur Verschlechterung der Korrosionsbeständigkeit führt. Wenn die MC-Legierung in einem Reaktionsapparat verwendet wird, ist der Langzeitbetrieb des Systems konsequenterweise unmöglich.

Außerdem weisen Inconel 625 und Hastelloy C-276 keine adäquate Korrosionsbeständigkeit auf, wobei es zum Lochfraß kommt, welches an den Kontaktoberflächen zwischen der Legierung und dem superkritischen Wasser auftritt, das die Salzsäure enthält. Zusammengefasst, wenn eines dieser Materialien als Material zum Herstellen eines Gefäßes für Reaktionsverfahren in einem System, das zum Entgiften dieser Arten organischer, toxischer Materialien verwendet wird, benutzt wird, ist eine Langzeitinbetriebnahme des Systems unmöglich. Eine MC-Legierung weist andererseits eine gute anfängliche Korrosionsbeständigkeit gegenüber superkritischem Wasser auf, das Salzsäure enthält. Da jedoch die Phasenstabilität der Legierung nicht vollkommen befriedigend ist, gibt es die Neigung dazu, dass bei Arbeitstemperatur eine Phasentransformation auftritt, was zur Verschlechterung der Korrosionsbeständigkeit führt. Konsequenterweise ist die Langzeitinbetriebnahme des Systems unmöglich, wenn eine MC-Legierung in einem Reaktionsapparat verwendet wird.

Wenn außerdem ein Reaktionsgefäß oder eine Leitung unter Verwendung von Inconel (eine registrierte Handelsmarke) 625, Hastelloy (registrierte Handelsmarke) C-276 oder Hastelloy (registrierte Handelsmarke) G-30 verwendet wird, dann muss dieses Verfahrensmaterial nach dem Herstellen in Form einer Schicht oder einer Leitung, um das Verfahrensmaterial herzustellen, einem weiteren Bearbeitungsschritt, wie beispielsweise Walzen oder Biegen, unterworfen werden, um die Herstellung des Reaktionsgefäßes oder der Leitung für den Apparat für Reaktionsverfahren zu beenden. Bei einem Reaktionsgefäß oder einer Leitung, die auf diese Weise mit einem Herstellungsverfahren hergestellt wurde, verbleiben innere Spannungen oder innere Verformungen in dem Produkt. Von den konventionellen, auf Nickel-basierenden korrosionsbeständigen Legierungen, ist bekannt, dass Inconel 625 und Hastelloy C-276 Spannungs-Korrosions-Risse beim Kontakt mit superkritischem Wasser entwickeln, das nicht auf Chlor-basierende anorganische Säuren, wie Schwefelsäure, Phosphorsäure und Fluorwasserstoffsäure enthält. Dementsprechend ist der Langzeitbetrieb des Systems unmöglich, wenn Inconel 625 oder Hastelloy C-276 als Material zum Herstellen des Reaktionsgefäßes oder einer Leitung in einem System zum Entgiften organischer, toxischer Materialien verwendet wird. Hastelloy (registrierte Handelsmarke) G-30 andererseits weist gute anfängliche Beständigkeit gegenüber Spannungs-Korrosions-Rissen auf, wenn es superkritischem Wasser ausgesetzt wird, das Säuren, wie Schwefelsäure, Phosphorsäure und Fluorwasserstoffsäure enthält. Da jedoch die Phasenstabilität der Legierung nicht vollkommen zufriedenstellend ist, neigt eine Phasentransformation graduierlich bei der Arbeitstemperatur (400°C bis 650°C) voranzuschreiten. Wenn ein Spannungsfeld, wie eines, das durch Hochtemperatur-, Hochdruck- superkritisches Wasserumfeld erzeugt wird, wenn diese Phasentransformation bereits signifikant vorangeschritten ist, kann es zu Spannungs-Korrosions-Rissen kommen. Dementsprechend ist Hastelloy G-30 kein ideales Material zum Herstellen eines Apparats für Reaktionsverfahren, der in der Lage ist, lange in Betrieb zu sein.

Gleichermaßen, wenn konventionelle, auf Nickel-basierende, korrosionsbeständige Legierungen, wie Inconel 625 und Hastelloy C-276 mit restlicher innerer Spannung oder inneren Verformungen mit superkritischem Wasser, das Salzsäure oder ähnliche enthält, in Kontakt gebracht wird, treten Spannungs-Korrosions-Risse auf. Wenn demzufolge irgendeine dieser Legierungen zum Herstellen des Reaktionsgefäßes oder einer Leitung in einem Prozessreaktionsapparat zum Herstellen des Reaktionsgefäßes oder einer Leitung in einem Prozessreaktionsapparat zum Entgiften organischer, toxischer Materialien verwendet wird, ist eine Langzeitinbetriebnahme des Systems unmöglich. Hastelloy (registrierte Handelsmarke) G-30 andererseits weist kein Spannungs-Korrosions-Rissen aufgrund anfänglicher Operationen mit superkritischem Wasser, das Salzsäure enthält, auf. Da die Phasenstabilität dieser Legierung jedoch nicht vollkommen befriedigend ist, gibt es die Neigung, dass eine Phasentransformation graduierlich bei der Bearbeitungstemperatur (400°C bis 650°C) auftritt. Wenn ein Spannungsfeld, wie ein solches, das durch Hochtemperatur-Hochdruck-superkritisches Wasserumfeld erzeugt wird, sobald diese Phasentransformation bereits signifikant vorangeschritten ist, kann es zu Spannungs-Korrosions-Rissen kommen. Dementsprechend ist Hastelloy (registrierte Handelsmarke) G-30 kein ideales Material zum Herstellen eines Apparats für Reaktionsverfahren, der für eine Langzeitinbetriebnahme in der Lage ist.

Offenbarung der Erfindung

Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben intensive Forschung durchgeführt, die darauf zielte, eine auf Nickelbasierende Legierung herzustellen, die eine befriedigende Korrosionsbeständigkeit gegenüber den Arten superkritischer Wasser-Umgebungen aufzuweisen, die anorganische Säuren, welche oben beschrieben wurden, enthalten, und auch eine herausragende Phasenstabilität bei 400 bis 650°C aufweisen, was Arbeitsschritte ermöglichen würde, die über längere Zeiträume fortgesetzt werden. Als Ergebnis dieser Recherche haben sie entdeckt, dass eine auf Nickel-basierende Legierung, umfassend Cr: von mehr als 43% bis 50% oder weniger (alle %-Werte beziehen sich auf Gewichtsprozentwerte), Mo: 0,1 bis 2%, Mg: 0,001 bis 0,05%, N: 0,001 bis 0,04%, Mn: 0,05 bis 0,5%, falls notwendig auch umfassend entweder eines oder beide aus Fe: 0,05 bis 1,0% und Si: 0,01 bis 0,1%, und der Rest als Nickel und unvermeidliche Unreinheiten, wobei die Menge an C unter den unvermeidlichen Unreinheiten auf 0,05% oder weniger beschränkt ist, herausragende Korrosionsbeständigkeit gegenüber superkritischen Wasser-Umgebungen aufweist, die anorganische Säuren enthalten, und auch eine herausragende Phasenstabilität aufweist. Sie haben außerdem entdeckt, dass wenn diese auf Nickel-basierende Legierung als Material zum Herstellen eines Apparats für Reaktionsverfahren in einem System zum Entgiften organischer, toxischer Materialien verwendet wird, eine verlängerte Inbetriebnahme des Systems möglich wird.

Ein Aspekt A der vorliegenden Erfindung beruht auf diesen Befunden, uns stellt bereit:

(A1) eine auf Nickel-basierende Legierung mit herausragender Korrosionsbeständigkeit gegenüber superkritischen Wasser-Umgebungen, die anorganische Säuren enthalten, umfassend Cr: von mehr als 43% bis 50% oder weniger, Mo: 0,1 bis 2%, Mg: 0,001 bis 0,05%, N: 0,001 bis 0,04, Mn: 0,05 bis 0,5% und den Rest als Nickel und unvermeidliche Unreinheiten, wobei die Menge an C unter den unvermeidlichen Unreinheiten auf 0,05% oder weniger beschränkt ist,
(A2) eine auf Nickel-basierende Legierung mit herausragender Korrosionsbeständigkeit gegenüber superkritischen Wasser-Umgebungen, die anorganische Säuren enthalten, umfassend Cr: von mehr als 43% bis 50% oder weniger, Mo: 0,1 bis 2%, Mg: 0,001 bis 0,05%, N: 0,001 bis 0,04%, Mn: 0,05 bis 0,5% ferner umfassend eines oder beide aus Fe: 0,05 bis 1,0% und Si: 0,01 bis 0,1%, und der Rest als Nickel und unvermeidliche Unreinheiten, wobei die Menge an C unter den unvermeidlichen Unreinheiten auf 0,05 oder weniger beschränkt ist, und
(A3) ein Teil eines Apparats für Reaktionsverfahren mit superkritischem Wasser, der aus der auf Nickelbasierenden Legierung mit einer Zusammensetzung gemäß einer aus den obigen (A1) oder (A2) gebildet ist.

Was folgt, ist eine detaillierte Beschreibung der Gründe des Beschränkens der Menge jedes Elements in der Zusammensetzung der auf Nickel-basierenden Legierungen gemäß dem oben erwähnten Aspekt A der vorliegenden Erfindung.

Cr

In einer superkritischen Wasser-Umgebung, enthaltend Schwefelsäure ist Cr sehr wirksam bei der Förderung der Korrosionsbeständigkeit der zuvor erwähnten Legierung A. Um diese korrosionsbeständige Wirkung zu erreichen, muss die Menge an Cr 43% überschreiten, obwohl Mengen, die 50% überschreiten, die Verarbeitung der Legierung schwierig machen. Demgemäß ist der Cr-Gehalt in der auf Nickelbasierenden Legierung gemäß dieses Aspekts der vorliegenden Erfindung auf einen Wert innerhalb eines Bereichs von mehr als 43% bis 50% oder weniger eingestellt, und liegt bevorzugt von 43,1 bis 47%.

Mo

Mo hat eine besonders starke Wirkung beim Verbessern der Korrosionsbeständigkeit der Legierung A in superkritischen Wasser-Umgebungen, die Phosphorsäure enthalten. Diese Wirkung tritt bei Mo-Mengen von weniger als 0,1% auf, obwohl die Phasenstabilität bei Mengen, die 2% überschreiten, dazu neigt, abzunehmen. Demgemäß ist der Mo-Gehalt in einer auf Nickel-basierenden Legierung gemäß dieses Aspekts der vorliegenden Erfindung auf einen Wert innerhalb eines Bereichs von 0,1 bis 2% festgesetzt, und beträgt bevorzugt von mehr als 0,1% bis weniger als 0,5%.

N, Mn und Mg

Indem gemeinsam N, Mn und Mg eingeschlossen werden, kann die Phasenstabilität der Legierung A verbessert werden. Anders gesagt, stabilisieren N, Mn und Mg die Ni-fcc-Matrix und helfen, die Präzipitierung einer zweiten Phase zu verhindern. Wenn der Gehalt an N weniger als 0,01% ist, dann verschwindet jedoch die phasenstabilisierende Wirkung, während, wenn der N-Gehalt 0,04% überschreitet, Nitride gebildet werden, was zur Verschlechterung der Korrosionsbeständigkeit gegenüber superkritischen Wasser-Umgebungen, die anorganische Säuren enthalten, führt. Demgemäß ist der N-Gehalt auf einen Wert innerhalb eines Bereichs von 0,001% bis 0,04% (und bevorzugt von 0,005 bis 0,03%) eingestellt. Gleichermaßen, wenn der Mn-Gehalt weniger als 0,05% ist, dann verschwindet die phasenstabilisierende Wirkung, während die Korrosionsbeständigkeit gegenüber superkritischen Wasser-Umgebungen, die anorganische Säuren enthalten, abnimmt, wenn der Mn-Gehalt 0,5% überschreitet. Demgemäß ist der Mn-Gehalt auf einen Wert innerhalb eines Bereichs von 0,05% bis 0,5% (und bevorzugt von 0,06% bis 0,1%) eingestellt. Gleichermaßen verschwindet die phasenstabilisierende Wirkung, wenn der Mg-Gehalt weniger als 0,001% beträgt, während die Korrosionsbeständigkeit gegenüber superkritischen Wasser-Umgebungen, die anorganische Säuren enthalten, abnimmt, wenn der Mg-Gehalt 0,05% überschreitet. Demgemäß ist der Mg-Gehalt auf einen Wert innerhalb eines Bereichs von 0,001% bis 0,05% (und bevorzugt von 0,002% bis 0,04%) eingestellt.

Fe und Si

Fe und Si haben eine verstärkende Wirkung auf die zuvor erwähnte Legierung A, und werden dementsprechend hinzugegeben, wo eine erhöhte Stärke benötigt wird. Fe weist eine die Stärke verbessernde Wirkung bei Mengen von mindestens 0,05% auf, während Mengen, die 1% überschreiten, zu einer unerwünschten Abnahme der Korrosionsbeständigkeit gegenüber superkritischen Wasser-Umgebungen, die anorganische Säuren enthalten, führt. Demgemäß ist der Fe-Gehalt auf einen Wert innerhalb eines Bereichs von 0,05% bis 1% (und bevorzugt von 0,1% bis 0,5%) eingestellt.

Gleichermaßen weist Si einen starken Verbesserungseffekt bei Mengen von mindestens 0,01% auf, während Mengen, die 0,1% überschreiten, in einer ungewünschten Abnahme der Korrosionsbeständigkeit gegenüber superkritischen Wasser-Umgebungen führen, die anorganische Säuren enthalten. Demgemäß wird der Si-Gehalt auf einen Wert innerhalb eines Bereichs von 0,01% bis 0,1% eingestellt (und bevorzugt von 0,02% bis 0,08%).

C

C ist in der Legierung A als unvermeidliche Verunreinigung eingeschlossen, und wenn die Menge zu hoch ist, dann kann dieses C mit Cr in der Nähe der Körnergrenzen Carbide bilden, was zur Abnahme der Korrosionsbeständigkeit führt. Deswegen sind niedrigere C-Gehalt-Werte bevorzugt, und der maximale Wert für den C-Gehalt in den unvermeidlichen Verunreinigungen ist auf 0,05% eingestellt.

Zusätzlich haben die Erfinder der vorliegenden Erfindung dann weitere intensive Recherchen durchgeführt, die darauf zielten, eine auf Nickel-basierende Legierung herzustellen, die befriedigende Korrosionsbeständigkeit gegenüber Arten von superkritischen Wasser-Umgebungen aufweist, die anorganische Säuren, die oben beschrieben wurden, enthalten, und auch eine herausragende Phasenstabilität bei 400°C bis 650°C aufweisen, was ermöglichen würde, dass die Inbetriebnahmen über noch längere Zeiträume fortgesetzt werden. Als Ergebnis dieser Untersuchung haben sie herausgefunden, dass eine auf Nickelbasierende Legierung, umfassend Cr von 29% bis weniger als 42% (alle Prozentwerte beziehen sich auf Gewichtsprozentwerte), Ta: von mehr als 1% bis 3% oder weniger, Mg: 0,001% bis 0,05%, N: 0,001% bis 0,04%, Mn: 0,05% bis 0,5%, falls notwendig, auch umfassend Mo: 0,1% bis 2% und/oder entweder eines oder beide aus Fe: 0,05% bis 1,0% und Si: 0,01% bis 0,1%, und der Rest als Ni und unvermeidliche Verunreinigungen, wobei die Menge an C unter den unvermeidlichen Verunreinigungen auf 0,05% oder weniger begrenzt ist, eine herausragende Korrosionsbeständigkeit gegenüber superkritischen Wasser-Umgebungen aufweist, die anorganische Säuren enthalten, und auch eine herausragende Phasenstabilität aufweist. Außerdem haben sie herausgefunden, dass wenn diese auf Nickel-basierende Legierung als Material zum Herstellen eines Apparats für Reaktionsverfahren in einem System zum Entgiften von organischen, toxischen Materialien verwendet wird, eine noch längere Inbetriebnahme des Systems möglich wird.

Ein weiterer Aspekt B dieser Erfindung beruht auf diesen Befunden und stellt bereit:

(B1) eine auf Nickel-basierende Legierung mit herausragender Korrosionsbeständigkeit gegenüber superkritischen Wasser-Umgebungen, die anorganische Säuren enthalten, umfassend Cr: von 29% bis weniger als 42%, Ta: von mehr als 1% bis 3% oder weniger, Mg: 0,001% bis 0,05%, N: 0,001% bis 0,04%, Mn: 0,05% bis 0,5% und der Rest als Nickel und unvermeidlichen Verunreinigungen, wobei die Menge an C unter den unvermeidlichen Verunreinigungen auf 0,05% oder weniger begrenzt ist,
(B2) eine auf Nickel-basierende Legierung mit herausragender Korrosionsbeständigkeit gegenüber superkritischen Wasser-Umgebungen, die anorganische Säuren enthalten, umfassend Cr: von 29% oder weniger als 42%, Ta: von mehr als 1% bis 3% oder weniger, Mg: 0,001% bis 0,05%, N: 0,001% bis 0,04%, Mn: 0,05% bis 0,5%, auch umfassend Mo: 0,1% bis 2% und der Rest als Nickel und unvermeidliche Verunreinigungen, wobei die Menge an C unter den unvermeidlichen Verunreinigungen auf 0,05% oder weniger begrenzt ist,
(B3) eine auf Nickel-basierende Legierung mit herausragender Korrosionsbeständigkeit gegenüber superkritischen Wasser-Umgebungen, enthaltend anorganische Säuren, umfassend Cr: von 29% bis weniger als 42%, Ta: von mehr als 1% bis 3% oder weniger, Mg: 0,001% bis 0,05%, N: 0,001% bis 0,04%, Mn: 0,05% bis 0,5%, weiter umfassend entweder eines oder beide aus Fe: 0,05% bis 1,0% und Si: 0,01% bis 0,1% und der Rest als Nickel und unvermeidliche Verunreinigungen, wobei die Menge an C unter den unvermeidlichen Verunreinigungen auf 0,05% oder weniger begrenzt ist,
(B4) eine auf Nickel-basierende Legierung mit herausragender Korrosionsbeständigkeit gegenüber superkritischen Wasser-Umgebungen, enthaltend anorganische Säuren, umfassend Cr: von 29% oder weniger 42%, Ta: von mehr als 1% bis 3% oder weniger, Mg: 0,001 bis 0,05%, N: 0,001 bis 0,04%, Mn: 0,05 bis 0,5%, auch umfassend Mo: 0,1 bis 2%, weiter umfassend eines oder beide von Fe: 0,05 bis 1,0% und Si: 0,01 bis 0,1% und der Rest als Nickel und unvermeidliche Verunreinigungen, wobei die Menge an C unter den unvermeidlichen Verunreinigungen auf 0,05% oder weniger begrenzt ist,
(B5) ein Teil eines superkritischen Wasserverfahren-Reaktionsapparats, gebildet aus einer auf Nickelbasierenden Legierung mit einer Zusammensetzung gemäß einer aus (B1), (B2), (B3) und (B4) oben.

Folgend eine detaillierte Beschreibung der Gründe, des Beschränkens der Menge jedes Elements in der Zusammensetzung der auf Nickel-basierenden Legierungen gemäß dieses Aspekts B der vorliegenden Erfindung.

Cr und Ta

In einer superkritischen Wasser-Umgebung, enthaltend Salzsäure, verursacht das Einschließen von sowohl Cr und Ta in die zuvor erwähnte Ni-basierende Legierung B eine markante Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit. Die Menge an Cr muss mindestens 29% sein. Wenn der Cr-Gehalt jedoch 42% oder mehr ist, dann verursacht die Kombination mit Ta eine Verschlechterung der Phasenstabilität, was zu einer Reduzierung des Niveaus der Korrosionsbeständigkeit führt, und infolgedessen ist der Cr-Gehalt auf einen Wert innerhalb eines Bereichs von 29% bis weniger als 42% und bevorzugt von 30% bis weniger als 38% eingestellt.

Außerdem muss die auf Nickel-basierende Legierung B auch mehr als 1% Ta enthalten, obwohl, wenn der Ta-Gehalt 3% überschreitet, die Kombination mit Cr eine Verschlechterung der Phasenstabilität verursacht, was zu einer unerwünschten Reduzierung des Niveaus an Korrosionsbeständigkeit führt. Demgemäß ist der Ta-Gehalt auf einen Wert innerhalb eines Bereichs von mehr als 1% bis 3% oder weniger eingestellt (und bevorzugt von 1,1% bis 2,5%).

N und Mn

Durch das gleichzeitige Einschließen von N und Mn kann die Phasenstabilität der auf Ni-basierenden Legierung B verbessert werden. Anders gesagt, stabilisieren N und Mn die Ni-fcc-Matrix und helfen, die Präzipitierung einer zweiten Phase zu verhindern. Wenn der N-Gehalt jedoch weniger als 0,001% beträgt, dann verschwindet der phasenstabilisierende Effekt, während Nitride gebildet werden, wenn der N-Gehalt 0,04% überschreitet, was zur Verschlechterung der Korrosionsbeständigkeit gegenüber superkritischen Wasser-Umgebungen, die anorganische Säuren enthalten, führt. Demgemäß ist der N-Gehalt auf einen Wert innerhalb eines Bereichs von 0,001% bis 0,04%, (und bevorzugt von 0,005% bis 0,03%) eingestellt. Gleichermaßen, wenn der Mn-Gehalt weniger als 0,05% beträgt, dann verschwindet der phasenstabilisierende Effekt, während wenn der Mn-Gehalt 0,5% überschreitet, die Korrosionsbeständigkeit gegenüber superkritischen Wasser-Umgebungen, enthaltend anorganische Säuren, abnimmt. Demgemäß ist der Mn-Gehalt auf einen Wert innerhalb eines Bereichs von 0,05% bis 0,5% eingestellt, und bevorzugt auf 0,06% bis 0,1%).

Mg

Mg ist ebenfalls ein Bestandteil, der die Phasenstabilität der zuvor erwähnten, auf Nickel-basierenden Legierung B verbessert, obwohl, wenn der Mg-Gehalt weniger als 0,001% beträgt, der phasenstabilisierende Effekt verschwindet, während, wenn der Mg-Gehalt 0,05% überschreitet, die Korrosionsbeständigkeit gegenüber superkritischen Wasser-Umgebungen, enthaltend anorganische Säuren, abnimmt. Demgemäß ist der Mg-Gehalt auf einen Wert innerhalb eines Bereichs von 0,001% bis 0,05% (und bevorzugt von 0,002% bis 0,04%) eingestellt.

Mo

Mo hat eine besonders starke Wirkung beim weiteren Verbessern der Korrosionsbeständigkeit der auf Ni-basierenden Legierung B in superkritischen Wasser-Umgebungen, die Salzsäure enthalten, und kann, wenn benötigt, hinzugegeben werden. Diese Wirkung manifestiert sich Mengen an Mo von mindestens 0,1%, obwohl die Phasenstabilität bei Mengen, die 2% überschreiten, dazu neigt abzunehmen. Demgemäß ist der Mo-Gehalt in der auf Ni-basierenden Legierung dieses Aspekts B auf einen Wert innerhalb eines Bereichs von 0,1% bis 2% eingestellt, und ist bevorzugt von mehr als 0,1% auf weniger als 0,5%.

Fe und Si

Fe und Si haben einen verstärkenden Effekt auf die zuvor erwähnte, auf Ni-basierende Legierung B, und werden konsequenterweise hinzugegeben, wenn eine verbesserte Stärke benötigt wird. Fe weist einen stärkeverbessernden Effekt bei Mengen von mindestens 0,05% auf, während Mengen, die 1 überschreiten, zu einer unerwünschten Abnahme der Korrosionsbeständigkeit gegenüber superkritischen Wasser-Umgebungen führen, die anorganische Säuren enthalten. Demgemäß ist der Fe-Gehalt auf einen Wert innerhalb eines Bereichs von 0,05% bis 1% eingestellt (und bevorzugt von 0,1% bis 0,5%). Gleichermaßen weist Si einen stärkeverbessernden Effekt in Mengen von mindestens 0,01% auf, während Mengen, die 0,1% überschreiten, zu einer unerwünschten Abnahme der Korrosionsbeständigkeit gegenüber superkritischen Wasser-Umgebungen, die anorganische Säuren enthalten, führt. Demgemäß ist der Si-Gehalt auf einen Wert innerhalb eines Bereichs von 0,01% bis 0,1% (und bevorzugt von 0,02% bis 0,1%) eingestellt.

C

C ist in der auf Ni-basierenden Legierung B als unvermeidliche Verunreinigung eingeschlossen, und wenn die Menge zu hoch ist, dann kann dieses C mit Cr in der Nähe der Körnerränder Carbide formen, was zu einer Verschlechterung der Korrosionsbeständigkeit führt. Daher sind niedrigere C-Gehaltwerte bevorzugt, und der maximale Wert des C-Gehalts innerhalb der unvermeidlichen Verunreinigungen ist auf 0,05% eingestellt.

Außerdem haben die Erfinder der vorliegenden Erfindung intensive Forschung durchgeführt, die darauf zielte, eine auf Nickel-basierende Legierung zu entwickeln, die keine Spannungskorrosionsrisse entwickelt, selbst in superkritischen Wasser-Umgebungen, die anorganische Säuren enthalten, und außerdem eine herausragende Phasenstabilität aufweist, selbst wenn sie bei einer Betriebstemperatur (400°C bis 650°C) über ausgedehnte Zeiträume gehalten wird, was bedeutet, dass die Phasentransformation unterdrückt werden kann und ein befriedigendes Niveau und einer Beständigkeit gegenüber Spannungs-Korrosions-Rissen gesichert werden kann, selbst in den obigen Arten von superkritischen Wasser- Umgebungen, die anorganische Säuren enthalten. Unter Verwendung dieser auf Nickel-basierenden Legierung haben die Erfinder Teile für einen superkritischen Wasser-Verfahrens-Reaktionsapparat entwickelt, der für eine verlängerte Inbetriebnahme in superkritischen Wasser-Umgebungen, enthaltend anorganische Säuren, geeignet ist. Die Ergebnisse dieser Forschung schließen die folgenden Befunde ein:

(Ca) eine auf Nickel-basierende Legierung, umfassend Cr: von mehr als 35% bis weniger als 42% (alle Prozentwerte beziehen sich auf Gewichtsprozentwerte), W: von mehr als 0,01% bis weniger als 0,5%, Mg: 0,001% bis 0,05%, N: 0,001% bis 0,04%, Mn: 0,05% bis 0,5%, und den Rest als Ni und unvermeidliche Verunreinigungen, wobei die Menge an C unter den unvermeidlichen Verunreinigungen auf 0,05% oder weniger begrenzt ist, weist herausragende Beständigkeit gegenüber Spannungs-Korrosions-Rissen in superkritischen Wasser-Umgebungen auf, die nicht auf Chlor-basierende anorganische Säuren, wie beispielsweise Schwefelsäure, Phosphorsäure und Fluorwasserstoffsäure enthalten, und weist auch eine herausragende Phasenstabilität auf, und dementsprechend kann, selbst wenn sie bei einer Arbeitstemperatur (400°C bis 650°C) für ausgedehnte Zeiträume gehalten wird, die Phasentransformation unterdrückt werden und Spannungskorrosionsrisse können verhindert werden, und wenn diese auf Nickel-basierende Legierung als Material für den Reaktionsapparat in einem System verwendet wird, das superkritisches Wasser zum Entgiften organischer, toxischer Materialien verwendet, dann kann eine noch längere Inbetriebnahme des Systems möglich werden,
(Cb) in einer auf Nickel-basierenden Legierung mit der in der oben in (Ca) beschriebenen Zusammensetzung, wenn der relative Anteil des zuvor erwähnten Restteils reduziert wird und Nb: von mehr als 1,0% bis 6% oder weniger hinzugegeben wird, dann kann die Beständigkeit gegenüber Spannungs-Korrosions-Rissen weiter verbessert werden,
(Cc) in einer auf Nickel-basierenden Legierung mit der Zusammensetzung, die oben in (Ca) beschrieben wurde, wenn der relative Anteil des zuvor erwähnten Restteils reduziert wird und entweder ein oder beide aus Mo: von 0,01% bis weniger als 0,5% und Hf: 0,01% bis 0,1% hinzugegeben werden, dann kann die Beständigkeit gegenüber Schwankungs-Korrosions-Rissen weiter verbessert werden, und
(Cd) in einer auf Nickel-basierenden Legierung mit der oben in (Ca) beschriebenen Zusammensetzung, wenn der relative Anteil des zuvor erwähnten Restteils reduziert wird und entweder eines oder beide aus Fe: 0,1% bis 10% und Si: 0,01% bis 0,1% hinzugegeben werden, dann kann die Stärke der Legierung verbessert werden.
Ein weiterer Aspekt C der vorliegenden Erfindung, basierend auf diesen Untersuchungsbefunden stellt bereit:
(C1) eine auf Nickel-basierende Legierung mit herausragender Beständigkeit gegenüber Spannungs-Korrosions-Rissen in superkritischen Wasser-Umgebungen enthaltende anorganische Säuren, umfassend Cr: von mehr als 36% bis weniger als 42%, W: von mehr als 0,01% bis weniger als 0,5%, Mg: 0,001% bis 0,05%, N: 0,001% bis 0,04%, Mn: 0,05% bis 0,5%, und den Rest als Ni und unvermeidliche Verunreinigungen, wobei die Menge an C unter den unvermeidlichen Verunreinigungen auf 0,05% oder weniger eingeschränkt ist,
(C2) eine auf Nickel-basierende Legierung mit herausragender Beständigkeit gegenüber Spannungs-Korrosions-Rissen in superkritischen Wasser-Umgebungen, die anorganische Säuren enthalten, umfassend Cr: von mehr als 35% bis weniger als 42%, W: von mehr als 0,01% bis weniger als 0,5%, Mg: 0,001% bis 0,05%, N: 0,001% bis 0,04 $, Mn: 0,05% bis 0,5%, auch enthaltend Nb: von mehr als 1,0% bis 6% oder weniger und unvermeidliche Verunreinigungen, wobei die Menge an C unter den unvermeidlichen Verunreinigungen auf 0,05% oder weniger eingeschränkt ist,
(C3) eine auf Nickel-basierende Legierung mit herrausragender Beständigkeit gegenüber Spannungs-Korrosions-Rissen in superkritischen Wasser-Umgebungen, die anorganische Säuren enthalten, umfassend Cr: von mehr als 36% bis weniger als 42%, W: von mehr als 0,01% bis weniger als 0,5%, Mg: 0,001% bis 0,05%, N: 0,001% bis 0,04%, Mn: 0,05% bis 0,5%, weiter enthaltend jedes eines oder beide von Mo: von 0,01% oder weniger als 0,5% und Hf: 0,01% bis 0,1% und den Rest als Nickel und unvermeidliche Verunreinigungen, wobei die Menge an C unter den unvermeidlichen Verunreinigungen auf 0,05% oder weniger eingeschränkt ist,
(C4) eine auf Nickel-basierende Legierung mit herausragender Beständigkeit gegenüber Spannungs-Korrosions-Rissen in superkritischen Wasser-Umgebungen, die anorganische Säuren enthalten, umfassend Cr: von mehr als 36% bis weniger als 42%, W: von mehr als 0,01% bis weniger als 0,5%, Mg: 0,001% bis 0,05%, N: 0,001% bis 0,04%, Mn: 0,05% bis 0,5%, weiter enthaltend jedes eines oder beide von Fe: 0,1% bis 10% und Si: 0,01% bis 0,1% und den Rest als Nickel und unvermeidliche Verunreinigungen, wobei die Menge an C unter den unvermeidlichen Verunreinigungen auf 0,05% oder weniger eingeschränkt ist,
(C5) eine auf Nickel-basierende Legierung mit herausragender Beständigkeit gegenüber Spannungs-Korrosions-Rissen in superkritischen Wasser-Umgebungen, die anorganische Säuren enthalten, umfassend Cr: von mehr als 36% bis weniger als 42%, W: von mehr als 0,01% bis weniger als 0,5%, Mg: 0,001% bis 0,05%, N: 0,001% bis 0,04%, Mn: 0,05% bis 0,5%, weiter enthaltend Nb: von mehr als 1,0% bis 6% oder weniger, weiter enthaltend jedes eines oder beide von Mo: von 0,01% oder weniger als 0,5% und Hf: 0,01% bis 0,1% und den Rest als Nickel und unvermeidliche Verunreinigungen, wobei die Menge an C unter den unvermeidlichen Verunreinigungen auf 0,05% oder weniger eingeschränkt ist,
(C6) eine auf Nickel-basierende Legierung mit herausragender Beständigkeit gegenüber Spannungs-Korrosions-Rissen in superkritischen Wasser-Umgebungen, die anorganische Säuren enthalten, umfassend Cr: von mehr als 36% bis weniger als 42%, W: von mehr als 0,01% bis weniger als 0,5%, Mg: 0,001% bis 0,05%, N: 0,001% bis 0,04%, Mn: 0,05% bis 0,5%, weiter enthaltend Nb: von mehr als 1,0% bis 6% oder weniger, weiter enthaltend jedes eines oder beide von Fe: 0,1% bis 10% und Si: 0,01 bis 0,1% und den Rest als Nickel und unvermeidliche Verunreinigungen, wobei die Menge an C unter den unvermeidlichen Verunreinigungen auf 0,05% oder weniger eingeschränkt ist,
(C7) eine auf Nickel-basierende Legierung mit herausragender Beständigkeit gegenüber Spannungs-Korrosions-Rissen in superkritischen Wasser-Umgebungen, die anorganische Säuren enthalten, umfassend Cr: von mehr als 36% bis weniger als 42%, W: von mehr als 0,01% bis weniger als 0,5%, Mg: 0,001% bis 0,05%, N: 0,001% bis 0,04%, Mn: 0,05% bis 0,5%, weiter enthaltend jedes ein oder beide von Mo: von 0,01% oder weniger als 0,5% und Hf: 0,01% bis 0,1%, weiter enthaltend eines oder beide von Fe: 0,1% bis 10% und Si: 0,01% bis 0,1% und den Rest als Nickel und unvermeidliche Verunreinigungen, wobei die Menge an C unter den unvermeidlichen Verunreinigungen auf 0,05% oder weniger eingeschränkt ist,
(C8) eine auf Nickel-basierende Legierung mit herausragender Beständigkeit gegenüber Spannungs-Korrosions-Rissen in superkritischen Wasser-Umgebungen, die anorganische Säuren enthalten, umfassend Cr: von mehr als 36% bis weniger als 42%, W: von mehr als 0,01% bis weniger als 0,5%, Mg: 0,001% bis 0,05%, N: 0,001% bis 0,04%, Mn: 0,05% bis 0,5%, weiter enthaltend Nb: von mehr als 1,0% bis 6% oder weniger, weiter enthaltend eines oder beide von Mo: von 0,01% oder weniger als 0,5% und Hf: 0,01% bis 0,1%, weiter enthaltend eines oder beide von Fe: 0,1% bis 10% und Si: 0,01% bis 0,1% und den Rest als Nickel und unvermeidliche Verunreinigungen, wobei die Menge an C unter den unvermeidlichen Verunreinigungen auf 0,05% oder weniger eingeschränkt ist,
(C9) einen Teil für einen superkritischen Wasser-Verfahrens-Reaktionsapparat, gebildet aus einer auf Nickelbasierenden Legierung mit einer Zusammensetzung gemäß einer aus (C1), (C2), (C3), (C4), (C5), (C6), (C7) und (C8) oben.

Es folgt eine detaillierte Beschreibung der Gründe des Beschränkens der Menge eines jeden Elementes in den Zusammensetzungen der auf Nickel-basierenden Legierungen gemäß dieses Aspekts C der vorliegenden Erfindung.

Cr und W

Durch das Einschließen eines Cr-Gehalts, der 36% überschreitet und eines W-Gehalts, der 0,01% innerhalb der auf Nickel-basierenden Legierung überschreitet, kann die Beständigkeit gegenüber Spannungs-Korrosions-Rissen in superkritischen Wasser-Umgebungen, enthaltend nicht auf Chlor-basierende anorganische Säuren, wie Schwefelsäure, Phosphorsäure und Fluorwasserstoffsäure, markant verbessert werden. Wenn der Cr-Gehalt jedoch 42% oder mehr beträgt, dann kann die Kombination mit W eine Verschlechterung der Beständigkeit gegenüber Spannungs-Korrosions-Rissen verursachen, und dementsprechend ist der Cr-Gehalt auf einen Wert innerhalb eines Bereichs von mehr als 36% bis weniger als 42% eingestellt, und bevorzugt von mehr als 38% bis 41,5% oder weniger. Gleichermaßen, wenn der W-Gehalt 0,5% oder mehr beträgt, dann verursacht die Kombination mit Cr eine unerwünschte Abnahme der Verarbeitbarkeit der Legierung. Demgemäß ist der W-Gehalt auf einen Wert innerhalb eines Bereichs von mehr als 0,01% bis weniger als 0,5% eingestellt, und bevorzugt von 0,1% bis 0,45%.

N, Mn und Mg

Durch das gleichzeitige Einschließen von N, Mn und Mg kann die Phasenstabilität der auf Nickel-basierenden Legierung C verbessert werden. Anders gesagt, stabilisieren N, Mn und Mg die Ni-fcc-Matrix und helfen, die Präzipitierung einer zweiten Phase zu verhindern. Wenn der N-Gehalt jedoch weniger als 0,001 $ beträgt, dann verschwindet die phasenstabilisierende Wirkung, während Nitride gebildet werden, wenn der N-Gehalt 0,04% überschreitet, was zu einer Verschlechterung der Korrosionsbeständigkeit in superkritischen Wasser-Umgebungen führt. Demgemäß ist der N-Gehalt auf einen Wert innerhalb eines Bereichs von 0,001% bis 0,04% (und bevorzugt von 0,005% bis 0,03%) eingestellt. Gleichermaßen, wenn der Mn-Gehalt weniger als 0,05% beträgt, dann verschwindet die phasenstabilisierende Wirkung, während die Beständigkeit gegenüber Spannungs-Korrosions-Rissen in superkritischen Wasser-Umgebungen, die anorganische Säuren enthalten, abnimmt, wenn der Mn-Gehalt 0,5% überschreitet. Demgemäß ist der Mn-Gehalt auf einen Wert innerhalb eines Bereichs von 0,05% bis 0,5% eingestellt (und bevorzugt von 0,1% bis 0,4%).

Gleichermaßen wirkt Mg auch als Bestandteil, der in der Lage ist, die Phasenstabilität zu verbessern, obwohl die phasenstabilisierende Wirkung verschwindet, wenn der Mg-Gehalt weniger als 0,001% beträgt, während die Beständigkeit gegenüber Spannungs-Korrosions-Rissen in superkritischen Wasser-Umgebungen, enthaltend anorganische Säuren, abnimmt, wenn der Mg-Gehalt 0,05% überschreitet. Demgemäß ist der Mg-Gehalt auf einen Wert innerhalb eines Bereichs von 0,001% bis 0,05% eingestellt (und bevorzugt von 0,010% bis 0,040%).

Nb

Durch das Hinzugeben von Nb zu einer auf Nickel-basierenden Legierung mit einem Cr-Gehalt, der 36% überschreitet und einem W-Gehalt, der 0,01% überschreitet, kann die Gesamt-Korrosions-Beständigkeit der Legierung in superkritischen Wasser-Umgebungen, die Sauerstoff enthalten, aber kein Chlor enthalten, weiter verbessert werden, und demgemäß kann Nb, falls benötigt, hinzugegeben werden. Der Beständigkeits-Verbesserungs-Effekt wird in Mengen, die 1% überschreiten, manifestiert, aber wenn dem Nb-Gehalt 6% überschreitet, dann nimmt die Phasenstabilität ab. Demgemäß ist der Nb-Gehalt in einer auf Ni-basierenden Legierung des Aspekts C auf einen Wert innerhalb eines Bereichs von mehr als 1,0% bis 6% oder weniger eingestellt, und bevorzugt von 1,1% bis weniger als 3,0%.

Mo und Hf

Durch das Hinzugeben von Mo und Hf zu einer auf Nickelbasierenden Legierung mit einem Cr-Gehalt, der 36% überschreitet und einem W-Gehalt, der 0,01% überschreitet, kann die Beständigkeit der Legierung gegenüber Spannungs-Korrosions-Rissen in superkritischen Wasser-Umgebungen, die Sauerstoff enthalten, aber kein Chlor enthalten, weiter verbessert werden, und demgemäß können Mo und Hf, falls benötigt, hinzugegeben werden. Diese Wirkung manifestiert sich bei Mo-Mengen, die 0,01% überschreiten, obwohl die Phasenstabilität bei Mengen von mindestens 0,5% dazu neigt, abzunehmen, was eine unerwünschte Verschlechterung der Beständigkeit der Legierung gegenüber Spannungs-Korrosions-Rissen in superkritischen Wasser-Umgebungen verursacht, die anorganische Säuren enthalten. Demgemäß ist der Mo-Gehalt auf einen Wert innerhalb eines Bereichs von mehr als 0,01% bis weniger als 0,5% eingestellt (und bevorzugt von mehr als 0,1% bis weniger als 0,5%).

Gleichermaßen weist Hf einen Beständigkeits-Verbesserungs-Effekt in Mengen von mindestens 0,01% auf, während Mengen, die 0,1% überschreiten, zu einer unerwünschten Verschlechterung der Beständigkeit gegenüber Spannungs-Korrosions-Rissen in superkritischen Wasser-Umgebungen, die anorganische Säuren enthalten, führt. Demgemäß ist der Hf-Gehalt auf einen Wert innerhalb eines Bereichs von 0,01% bis 0,15 eingestellt (und bevorzugt von 0,02% bis 0,05%).

Fe und Si

Fe und Si haben einen Verstärkungseffekt, und werden konsequenterweise hinzugegeben, wenn eine verbesserte Stärke benötigt wird. Fe weist eine Stärken-Verbesserungswirkung bei Mengen von mindestens 0,1% auf, während Mengen, die 10% überschreiten, zu einer unerwünschten Abnahme der Gesamt-Korrosionsbeständigkeit in superkritischen Wasser-Umgebungen, die anorganische Säuren enthalten, führt. Demgemäß ist der Fe-Gehalt auf einen Wert innerhalb eines Bereichs von 0,1% bis 10% eingestellt (und bevorzugt von 0,5% bis 4%).

Gleichermaßen weist Si ein die Stärke verbessernde Wirkung bei Mengen von mindestens 0,01% auf, während Mengen, die 0,1% überschreiten, zu einer Verschlechterung der Phasenstabilität führen, was zu einer unerwünschten Abnahme der Beständigkeit gegenüber Spannungs-Korrosions-Rissen in superkritischen Wasser-Umgebungen, die anorganische Säuren enthalten, führt. Demgemäß ist der Si-Gehalt auf einen Wert innerhalb eines Bereichs von 0,01% bis 0,1% eingestellt (und bevorzugt von 0,02% bis 0,05%).

C

C ist in der Legierung als unvermeidliche Verunreinigung eingeschlossen, und wenn die Menge zu hoch ist, dann kann sie mit Cr in der Nähe der Körnergrenzen Carbide bilden, was zu einer allgemeinen Verschlechterung der Gesamt-Korrosionsbeständigkeit führt. Daraus folgt, dass niedrigere C-Gehaltwerte bevorzugt werden, und der maximale Wert für den C-Gehalt innerhalb der unvermeidlichen Verunreinigungen ist auf 0,05% eingestellt.

Zusätzlich haben die Erfinder der vorliegenden Erfindung intensive Forschung durchgeführt, die darauf ausgerichtet ist, eine auf Nickel-basierende Legierung zu entwickeln, die keine Spannungs-Korrosions-Risse entwickelt, selbst in superkritischen Wasser-Umgebungen, die anorganische Säuren enthalten, und außerdem eine herausragende Phasenstabilität aufweisen, selbst wenn sie bei einer Betriebstemperatur (400°C bis 650°C) über ausgedehnte Zeiträume gehalten wird, was bedeutet, dass eine Phasentransformation unterdrückt werden kann und ein befriedigendes Niveau der Beständigkeit gegenüber Spannungs-Korrosions-Rissen gesichert werden kann, selbst in den obengenannten Arten von superkritischen Wasser-Umgebungen, die anorganische Säuren enthalten. Unter Verwendung dieser auf Nickel-basierenden Legierung haben die Erfinder Teile für einen superkritischen Wasser-Verfahrens-Reaktionsapparat entwickelt, der zu einer ausgedehnten Inbetriebnahme unter superkritischen Wasser-Umgebungen, die anorganische Säuren enthalten, in der Lage ist. Die Ergebnisse dieser Forschung schließen die folgenden Befunde ein:

(Da) eine auf Nickel-basierende Legierung, umfassend Cr: von mehr als 28% bis weniger als 34% (alle Prozentwerte beziehen sich auf Gewichtsprozentwerte), W: von mehr als 0,1% bis weniger als 1,0%, Mg: 0,001% bis 0,05%, N: 0,001% bis 0,04%, Mn: 0,05% bis 0,5%, und der Rest als Nickel und unvermeidliche Verunreinigungen, wobei die Menge an C unter den unvermeidlichen Verunreinigungen auf 0,05% oder weniger begrenzt ist, herausragende Beständigkeit gegenüber Spannungs-Korrosions-Rissen in superkritischen Wasser-Umgebungen aufweist, die anorganische Säuren enthalten, und insbesondere superkritische Wasser-Umgebungen, die auf Chlor-basierende anorganische Säuren enthalten, und auch herausragende Phasenstabilität aufweist, und entsprechend kann, selbst wenn diese bei einer Betriebstemperatur (400°C bis 650°C) über ausgedehnte Zeiträume gehalten wird, eine Phasentransformation unterdrückt werden und Spannungs-Korrosions-Risse verhindert werden, und wenn diese auf Nickel-basierende Legierung als Material für einen Verfahrens-Reaktions-Apparat in einem System verwendet wird, das superkritisches Wasser zum Entgiften organischer, toxischer Materialien verwendet, dann ist eine ausgedehnte Inbetriebnahme des Systems möglich geworden,
(Db) eine auf Nickel-basierende Legierung mit der Zusammensetzung, die oben in (Da) beschrieben wurde, falls der relative Anteil des zuvor erwähnten Restteils reduziert ist, und Nb: von mehr als 1,0% bis 6% oder weniger hinzugegeben wird, dann kann die Beständigkeit gegenüber Spannungs-Korrosions-Rissen weiter verbessert werden,
(Dc) in einer auf Nickel-basierenden Legierung mit der Zusammensetzung, die oben in (Da) beschrieben wurde, falls der relative Anteil des oben erwähnten Restteils reduziert ist und entweder eines oder beide aus Mo: von 0,01% bis weniger als 0,5% und Hf: 0,01% bis 0,1% hinzugegeben werden, dann kann die Beständigkeit gegenüber Spannungs-Korrosions-Rissen weiter verbessert werden, und
(Dd) in einer auf Nickel-basierenden Legierung mit der Zusammensetzung, die oben in (Da) beschrieben wurde, falls der relative Anteil des oben erwähnten Restteils reduziert ist und entweder eines oder beide aus Fe: 0,1% bis 10% und Si: 0,01% bis 0,1% hinzugegeben werden, dann kann die Stärke dieser Legierung verbessert werden.

Ein weiterer Aspekt D der vorliegenden Erfindung basiert auf diesen Recherchenergebnissen, und stellt bereit:

(D1) eine auf Nickel-basierenden Legierung mit herausragender Beständigkeit gegenüber Spannungs-Korrosions-Rissen in superkritischen Wasser-Umgebungen, enthaltend anorganische Säuren, umfassend Cr: von mehr als 28% bis weniger als 34%, W: von mehr als 0,1% bis weniger als 1,0%, Mg: 0,001% bis 0,05%; N: 0,001% bis 0,04%, Mn: 0,05% bis 0,5% und der Rest als Nickel und unvermeidliche Verunreinigungen, wobei die Menge an C unter den unvermeidlichen Verunreinigungen auf 0,05% oder weniger beschränkt ist,
(D2) eine auf Nickel-basierenden Legierung mit herausragender Beständigkeit gegenüber Spannungs-Korrosions-Rissen in superkritischen Wasser-Umgebungen, enthaltend anorganische Säuren, umfassend Cr: von mehr als 28% bis weniger als 34%, W: von mehr als 0,1% bis weniger als 1,0%, Mg: 0,001% bis 0,05%; N: 0,001% bis 0,04%, Mn: 0,05% bis 0,5%, ferner enthaltend Nb: von mehr als 1,0% bis 6% oder weniger und der Rest als Nickel und unvermeidliche Verunreinigungen, wobei die Menge an C unter den unvermeidlichen Verunreinigungen auf 0,05% oder weniger beschränkt ist,
(D3) eine auf Nickel-basierenden Legierung mit herausragender Beständigkeit gegenüber Spannungs-Korrosions-Rissen in superkritischen Wasser-Umgebungen, enthaltend anorganische Säuren, umfassend Cr: von mehr als 28% bis weniger als 34%, W: von mehr als 0,1% bis weniger als 1,0%, Mg: 0,001% bis 0,05%; N: 0,001% bis 0,04%, Mn: 0,05% bis 0,5%, weiter umfassend jeder eines oder beide von Mo: von 0,01% bis weniger als 0,5% und Hf: 0,01% bis 0,1% und der Rest als Nickel und unvermeidliche Verunreinigungen, wobei die Menge an C unter den unvermeidlichen Verunreinigungen auf 0,05% oder weniger beschränkt ist,
(D4) eine auf Nickel-basierenden Legierung mit herausragender Beständigkeit gegenüber Spannungs-Korrosions-Rissen in superkritischen Wasser-Umgebungen, enthaltend anorganische Säuren, umfassend Cr: von mehr als 28% bis weniger als 34%, W: von mehr als 0,1 bis weniger als 1,0%, Mg: 0,001% bis 0,05%; N: 0,001% bis 0,04%, Mn: 0,05% bis 0,5%, ferner umfassend jeder eines oder beide von Fe: 0,1% bis 10% und Si: 0,01% bis 0,1% und der Rest als Nickel und unvermeidliche Verunreinigungen, wobei die Menge an C unter den unvermeidlichen Verunreinigungen auf 0,05% oder weniger beschränkt ist,
(D5) eine auf Nickel-basierenden Legierung mit herausragender Beständigkeit gegenüber Spannungs-Korrosions-Rissen in superkritischen Wasser-Umgebungen, enthaltend anorganische Säuren, umfassend Cr: von mehr als 28% bis weniger als 34%, W: von mehr als 0,1% bis weniger als 1,0%, Mg: 0,001% bis 0,05%; N: 0,001% bis 0,04%, Mn: 0,05% bis 0,5%, ferner umfassend Nb: von mehr als 1,0% bis 6% oder weniger, ferner umfassend jeder eines oder beide von Mo: von 0,01% bis weniger als 0,5% und Hf: 0,01% bis 0,1% und der Rest als Nickel und unvermeidliche Verunreinigungen, wobei die Menge an C unter den unvermeidlichen Verunreinigungen auf 0,05% oder weniger beschränkt ist,
(D6) eine auf Nickel-basierenden Legierung mit herausragender Beständigkeit gegenüber Spannungs-Korrosions-Rissen in superkritischen Wasser-Umgebungen, enthaltend anorganische Säuren, umfassend Cr: von mehr als 28% bis weniger als 34%, W: von mehr als 0,1% bis weniger als 1,0%, Mg: 0,001% bis 0,05%; N: 0,001% bis 0,04%, Mn: 0,05% bis 0,5%, ferner umfassend Nb: von mehr als 1,0% bis 6% oder weniger, ferner umfassend jeder eines oder beide von Fe: 0,1% bis 10% und Si: 0,01% bis 0,1% und der Rest als Nickel und unvermeidliche Verunreinigungen, wobei die Menge an C unter den unvermeidlichen Verunreinigungen auf 0,05% oder weniger beschränkt ist,
(D7) eine auf Nickel-basierende Legierung mit herausragender Beständigkeit gegenüber Spannungs-Korrosions-Rissen in superkritischen Wasser-Umgebungen, enthaltend anorganische Säuren, umfassend Cr: von mehr als 28% bis weniger als 34%, W: von mehr als 0,1% bis weniger als 1,0%, Mg: 0,001% bis 0,05%; N: 0,001% bis 0,04%, Mn: 0,05% bis 0,5%, ferner umfassend jeder eines oder beide von Mo: von 0,01% bis weniger als 0,5% und Hf: 0,01% bis 0,1%, ferner umfassend jeder eines oder beide von Fe: 0,1% bis 10% und Si: 0,01% bis 0,1% und der Rest als Nickel und unvermeidliche Verunreinigungen, wobei die Menge an C unter den unvermeidlichen Verunreinigungen auf 0,05% oder weniger beschränkt ist,
(D8) eine auf Nickel-basierenden Legierung mit herausragender Beständigkeit gegenüber Spannungs-Korrosions-Rissen in superkritischen Wasser-Umgebungen, enthaltend anorganische Säuren, umfassend Cr: von mehr als 28% bis weniger als 34%, W: von mehr als 0,1% bis weniger als 1,0%, Mg: 0,001% bis 0,05%; N: 0,001% bis 0,04%, Mn: 0,05% bis 0,5%, ferner umfassend Nb: von mehr als 1,0% bis 6% oder weniger, ferner umfassend jeder eines oder beide von Mo: von 0,01% bis weniger als 0,5% und Hf: 0,01% bis 0,1%, ferner umfassend jedes eines oder beide von Fe: 0,1% bis 10% und Si: 0,01% bis 0,1% und der Rest als Nickel und unvermeidliche Verunreinigungen, wobei die Menge an C unter den unvermeidlichen Verunreinigungen auf 0,05% oder weniger beschränkt ist, und
(D9) ein Teil für einen Apparat für Reaktionsverfahren mit superkritischem Wasser, gebildet aus einer auf Nickelbasierenden Legierung mit einer Zusammensetzung gemäß einem aus (D1), (D2), (D3), (D4), (D5), (D6), (D7) und (D8) oben.

Folgend eine detaillierte Beschreibung der Gründe zum Beschränken der Menge jedes Elements in den Zusammensetzungen der auf Nickel-basierenden Legierungen gemäß dieses Aspekts D der vorliegenden Erfindung.

Cr und W

In einer superkritischen Wasser-Umgebung, enthaltend Salzsäure, kann die Beständigkeit gegenüber Spannungs-Korrosions-Rissen markant durch das Einschließen von sowohl Cr und W in der auf Nickel-basierenden Legierung des Aspekts D verbessert werden. Der Cr-Gehalt muss 28% überschreiten. Wenn der Cr-Gehalt jedoch 34% oder mehr ist, dann verursacht die Kombination mit W eine Verschlechterung der Gesamt-Korrosionsbeständigkeit, und entsprechend ist der Cr-Gehalt auf einen Wert innerhalb eines Bereichs von mehr als 28% bis weniger als 34% eingestellt, und bevorzugt von 28,5% bis weniger als 33%.

Gleichermaßen muss der W-Gehalt in einer auf Nickelbasierenden Legierung des Aspekts D 0,1% überschreiten. Wenn der W-Gehalt jedoch 1,0% oder mehr beträgt, dann verursacht die Kombination mit Cr eine Verschlechterung der Phasenstabilität, was zu einer unerwünschten Abnahme der Beständigkeit gegenüber Spannungs-Korrosions-Rissen führt. Demgemäß ist der W-Gehalt auf einen Wert innerhalb eines Bereichs von mehr als 0,1% bis weniger als 1,0% (und bevorzugt von mehr als 0,1% bis 0,5% oder weniger) eingestellt.

N, Mn und Mg

Durch das gleichzeitige Einschließen von N, Mn und Mg kann die Phasenstabilität der auf Nickel-basierenden Legierung D verbessert werden. Anders gesagt, stabilisieren N, Mn und Mg die Ni-fcc-Matrix und helfen, die Präzipitierung einer zweiten Phase zu verhindern. Wenn der N-Gehalt jedoch weniger als 0,001% ist, dann verschwindet die phasenstabilisierende Wirkung, während Nitride gebildet werden, wenn der N-Gehalt 0,04% überschreitet, was zu einer Verschlechterung der Korrosionsbeständigkeit gegenüber superkritischen Wasser-Umgebungen führt. Demgemäß ist der N-Gehalt auf einen Bereich von 0,001% bis 0,04% eingestellt (und bevorzugt von 0,005% bis 0,03%). Gleichermaßen, wenn der Mn-Gehalt weniger als 0,05% beträgt, dann verschwindet die phasenstabilisierende Wirkung, während die Beständigkeit gegenüber Spannungs-Korrosions-Rissen in superkritischen Wasser-Umgebungen, die anorganische Säuren enthalten, abnimmt, wenn der Mn-Gehalt 0,5% überschreitet. Demgemäß ist der Mn-Gehalt auf einen Wert innerhalb eines Bereichs von 0,05% bis 0,5% eingestellt (und bevorzugt von 0,1% bis 0,4%). Gleichermaßen funktioniert Mg auch als Bestandteil, der in der Lage ist, die Phasenstabilität zu verbessern, obwohl die phasenstabilisierende Wirkung verschwindet, wenn der Mg-Gehalt weniger als 0,001% beträgt, während die Beständigkeit gegenüber Spannungs-Korrosions-Rissen in superkritischen Wasser-Umgebungen, die anorganische Säuren enthalten abnimmt, wenn der Mg-Gehalt 0,05% überschreitet. Demgemäß ist der Mg-Gehalt auf einen Wert innerhalb eines Bereichs von 0,001% bis 0,05% eingestellt (und bevorzugt von 0,010% bis 0,040%).

Nb

Nb ist wirksam beim Verbessern der Gesamt-Korrosionsbeständigkeit der Legierung, insbesondere in superkritischen Wasser-Umgebungen, die Salzsäure enthalten, und wird zu der Legierung, wenn benötigt, hinzugegeben. Die beständigkeitsverbessernde Wirkung stellt sich bei Mengen, die 1,0% überschreiten ein, aber wenn der Nb-Gehalt 6% überschreitet, nimmt die Phasenstabilität ab. Demgemäß ist der Nb-Gehalt in einer auf Nickel-basierenden Legierung des Aspekts D auf einen Wert innerhalb eines Bereichs von mehr als 1,0% bis 6% oder weniger eingestellt, und bevorzugt von 1,1% bis weniger als 3,0%.

Mo und Hf

Mo und Hf sind wirksam im Verbessern der Resistenz gegenüber Spannungs-Korrosions-Rissen, insbesondere in superkritischen Wasser-Umgebungen, die Salzsäure enthalten, und demgemäß werden sie zu der Legierung, wenn benötigt, hinzugegeben. Diese Wirkung spiegelt sich bei Mo-Mengen, die 0,01% überschreiten wieder, obwohl die Phasenstabilität bei Mengen von 0,5% oder mehr dazu neigt, abzunehmen, was zu einer unerwünschten Verschlechterung der Beständigkeit der Legierung gegenüber Spannungs-Korrosions-Rissen in superkritischen Wasser-Umgebungen, die anorganische Säuren enthalten, führt. Demgemäß ist der Mo-Gehalt auf einen Wert innerhalb eines Bereichs von mehr als 0,01% bis weniger als 0,5% eingestellt (und bevorzugt von mehr als 0,1% bis weniger als 0,5%).

Gleichermaßen weist Hf einen beständigkeitsverbessernden Effekt bei Mengen von mindestens 0,01% auf, während Mengen, die 0,1% überschreiten, zu einer unerwünschten Verschlechterung der Beständigkeit gegenüber Spannungs-Korrosions-Rissen in superkritischen Wasser-Umgebungen, die anorganische Säuren enthalten, führt. Demgemäß ist der Hf-Gehalt auf einen Wert von 0,01% bis 0,1% eingestellt (und bevorzugt von 0,02% bis 0,05%).

Fe und Si

Fe und Si haben einen Verstärkungseffekt, und werden dementsprechend hinzugegeben, wenn eine verbesserte Stärke benötigt wird. Fe weist einen stärkenverbessernden Effekt bei Mengen von mindestens 0,1% auf, während Mengen, die 10% überschreiten, zu einer unerwünschten Verschlechterung der Gesamt-Korrosionsbeständigkeit in superkritischen Wasser-Umgebungen, die anorganische Säuren enthalten, führt. Demgemäß ist der Fe-Gehalt auf einen Wert innerhalb eines Bereichs von 0,1% bis 10% eingestellt (und bevorzugt von 0,5% bis 4,0%).

Gleichermaßen weist Si eine stärkenverbessernde Wirkung bei Mengen von mindestens 0,01% auf, während Mengen, die 0,1% überschreiten, zu einer unerwünschten Verschlechterung der Phasenstabilität führen, was zu einer Verschlechterung der Resistenz der Beständigkeit gegenüber Spannungs-Korrosionsrissen in superkritischen Wasser-Umgebungen führt, die anorganische Säuren enthalten. Demgemäß ist der Si-Gehalt auf einen Wert innerhalb eines Bereichs von 0,01% bis 0,1% eingestellt (und bevorzugt von 0,02% bis 0,05%).

C

C ist in der Legierung als unerwünschte Verunreinigung eingeschlossen, und wenn die Menge zu hoch ist, dann kann dieses C Carbide mit Cr in Nähe der Körnergrenzen bilden, was zu einer allgemeinen Verschlechterung der Gesamt-Korrosionsbeständigkeit führt. Infolgedessen sind niedrigere C-Gehaltswerte bevorzugt, und der Maximalwert des C-Gehalts innerhalb der unvermeidlichen Verunreinigungen ist auf 0,05% eingestellt.

Beste Art der Durchführung der Erfindung
Aspekt A
Unter Verwendung eines Ausgangsmaterials mit einem jeweils niedrigen C-Gehalt wurde das Ausgangsmaterial geschmolzen und in einen normalen Hochfrequenz-Induktionsofen gegossen, um einen Gussblock von 12 mm Stärke herzustellen. Der Gussblock wurde dann einer Homogenisierungs-Wärmebehandlung für 10 Stunden bei 1230°C unterworfen. Anschließend wurde Warmwalzen bei einer Temperatur, die innerhalb eines Bereichs von 1000°C bis 1230°C gehalten wurde, durchgeführt, um die Stärke je Wiederholung um 1 mm zu reduzieren, und dieses Verfahren wurde wiederholt, bis eine endgültige Stärke von 5 mm erreicht war. Die Probe wurde dann einer Lösungsbehandlung unterworfen, indem die Probe für 30 Minuten bei 1200°C gehalten wurde, gefolgt von dem Abschrecken in Wasser. Dann wurde die Oberfläche der Probe poliert, was ein auf Nickelbasierendes Legierungsblech A1 bis A21 der vorliegenden Erfindung hervorbrachte, oder ein Vergleichsblech auf einer Nickel-basierenden Legierung AC1 bis AC11, mit einer Zusammensetzung, die in Tabelle A1 bis Tabelle A3 gezeigt ist. Zusätzlich wurden unter Verwendung der Zusammensetzungen, die in Tabelle A3 gezeigt sind, kommerziell erhältliche, auf Nickel-basierende Legierungsbleche AU1 bis AU3 einer Stärke von 5 mm ebenfalls hergestellt.
Jedes der auf Nickel-basierenden Legierungsbleche A1 bis A21 der vorliegenden Erfindung, der Vergleichsbleche auf Nickelbasierender Legierungen AC1 bis AC11, und der konventionellen, auf Nickel-basierenden Legierungsbleche AU1 bis AU3 wurden zerschnitten, um Lösungs-Testprobestücke der Ausmaße 10 mm × 50 mm herzustellen. Zusätzlich – um die Wirkung der Phasenstabilität auf die Korrosionsbeständigkeit gegenüber einer superkritischen Wasser-Umgebung, die anorganische Säuren enthält, zu untersuchen – wurden jedes der auf Nickel-basierenden Legierungsbleche A1 bis A21 der vorliegenden Erfindung, die Vergleichsbleche einer auf Nickel-basierenden Legierung AC1 bis AC11, und die konventionellen Bleche einer auf Nickel-basierenden Legierung AU1 bis AU3 einer Alterungsbehandlung durch das Halten der Bleche bei 550°C für 1000 Stunden unterworfen, und das Blech wurde dann geschnitten, um gealterte Testprobestücke der Ausmaße 10 mm × 50 mm herzustellen.
Als Nächstes wurde ein Korrosions-Testapparat vom Fließtyp unter Verwendung einer Hastelloy C-276-Leitung als Autoklav hergestellt. Durch ein Ende der Hastelloy C-276-Leitung dieses Korrosions-Testapparats vom Fließtyp wird unter Verwendung einer Hochdruckpumpe eine Testlösung eingepumpt, und wird aus dem anderen Ende der Leitung entladen, während die Testlösung innerhalb der Hastelloy C-276-Leitung bei einer vorherbestimmten Fließrate gehalten wird. Die Testlösung wird durch eine Heizvorrichtung, die an der Hastelloy C-276-Leitung angebracht ist, erwärmt, und die Testlösung ist in der Lage, bei einer vorherbestimmten Temperatur gehalten zu werden. Zudem rinnt die Testlösung, die aus dem anderen Ende der Hastelloy C-276-Leitung des Korrosions-Testapparats vom Fließtyp geleitet wird, durch ein Druckreduktionsventil und wird in einem Reservoirtank zurückgehalten.
Unter Verwendung des oben beschriebenen Korrosions-Testapparats vom Fließtyp wurden Korrosionstests unter Verwendung von anorganische Säure enthaltendem superkritischem Wasser in den unten beschriebenen simulierten Lösungen durchgeführt.

(Aa) Eine Testlösung wurde durch das Mischen von 0,2 mol/kg Schwefelsäure und 0,2 mol/kg Phosphorsäure in superkritisches Wasser mit einer Flüssigkeitstemperatur von 550°C, einem Druck von 40 MPa und einem gelösten Sauerstoffniveau von 8 ppm. Diese Lösung ist eine Annäherung an eine superkritische Wasserlösung, die erzeugt wird, wenn VX-Gas zersetzt wird, und in superkritischem Wasser oxidiert wird (und nachfolgend als simulierte VX-Gas-Zersetzungslösung superkritischen Wassers bezeichnet). Diese simulierte VX-Gas-Zersetzungslösung superkritischen Wassers wurde in die Hastelloy C-276-Leitung des zuvor erwähnten Korrosions-Testapparats vom Fließtyp eingeleitet, und die Fließrate der simulierten VX-Gas-Zersetzungslösung superkritischen Wassers innerhalb der Hastelloy C-276-Leitung wurde auf 6 g/min eingestellt, wodurch eine superkritische Wasser-Umgebung gebildet wurde, die anorganische Säuren enthält. Lösungsteststücke der auf Nickel-basierenden Legierungsbleche A1 bis A21 der vorliegenden Erfindung, der Vergleichsbleche der auf Nickel-basierenden Legierungen AC1 bis AC11 und die konventionellen Bleche auf Nickel-basierender Legierungen AU1 bis AU3 wurden dann jeweils für einen Zeitraum von 100 Stunden in diesem superkritische Wasserumfeld gehalten. Die Reduzierung des Gewichts des Lösungsteststücks im Verlauf des Tests wurde durch den Oberflächenbereich des Teststücks geteilt, um den Gewichtsverlust je Einheitsbereich jedes Teststücks zu bestimmen. Die Ergebnisse werden in Tabelle A1 bis Tabelle A3 gezeigt.
Zusätzlich, um die Wirkung der Phasenstabilität auf die Korrosionsbeständigkeit gegenüber einer superkritischen Wasser-Umgebung, enthaltend anorganische Säuren, zu untersuchen, wurden gealterte Teststücke der Bleche, die auf Nickel-basierenden Legierungen A1 bis A21 der vorliegenden Erfindung, die Vergleichsbleche auf Nickelbasierender Legierungen AC1 bis AC11 und die konventionellen Bleche auf Nickel-basierender Legierungen AU1 bis AU3, jeweils über einen Zeitraum von 100 Stunden in die obengenannte superkritische Wasser-Umgebung gehalten, die organische Säuren enthält. Die Reduzierung des Gewichts des Teststücks im Verlauf des Tests wurde durch den Oberflächenbereich des gealterten Teststücks geteilt, um den Gewichtsverlust je Einheitsbereichs jedes Teststücks zu bestimmen. Die Ergebnisse sind in Tabelle A1 bis Tabelle A3 gezeigt.
(Ab) Eine Testlösung wurde durch das Mischen von 0,4 mol/kg Phosphorsäure und 0,1 mol/kg Fluorwasserstoffsäure in superkritischem Wasser mit einer Flüssigkeitstemperatur von 550°C und einem Druck von 40 MPa und einem gelösten Sauerstoffniveau von 8 ppm hergestellt. Diese Lösung ist eine Annäherung an eine superkritische Wasserlösung, die erzeugt wird, wenn GB (Sarin)-Gas in superkritischem Wasser zersetzt und oxidiert wird (und wird nachfolgend als simulierte GB-Gas-Zersetzungslösung superkritischen Wassers bezeichnet). Diese simulierte GB-Gas-Zersetzungslösung superkritischen Wassers wurde in die Hastelloy C-276-Leitung des zuvor erwähnten Korrosions-Testapparats vom Fließtyp eingeleitet, und die Fließrate der simulierten GB-Gas-Zersetzungslösung superkritischen Wassers innerhalb der Hastelloy C-276-Leitung wurde auf 6 g/min eingestellt, wodurch eine superkritische Wasser-Umgebung gebildet wurde, die anorganische Säuren enthält. Lösungsteststücke der auf Nickel-basierenden Legierungsbleche A1 bis A21 der vorliegenden Erfindung, die Vergleichsbleche auf Nickel-basierender Legierungen AC1 bis AC11 und die konventionellen Bleche auf Nickelbasierender Legierungen AU1 bis AU3 wurden dann jeweils über einen Zeitraum von 100 Stunden in dieser superkritischen Wasser-Umgebung gehalten. Die Reduktion des Gewichts der Lösungsteststücke im Verlauf des Tests wurde durch den Oberflächenbereich des Teststücks geteilt, um den Gewichtsverlust je Einheitsbereichs jedes Teststücks zu bestimmen. Die Ergebnisse sind in Tabelle A1 bis Tabelle A3 gezeigt.

Zusätzlich – um die Wirkung der Phasenstabilität auf die Korrosionsbeständigkeit gegenüber der superkritischen Wasser-Umgebung, enthaltend anorganische Säuren, zu untersuchen – wurden gealterte Teststücke der auf Nickel-basierenden Legierungsbleche A1 bis A21 der vorliegenden Erfindung, der Vergleichsbleche auf Nickel-basierender Legierung AC1 bis AC11, und der konventionellen Bleche auf Nickel-basierender Legierungen AU1 bis AU3 jeweils in die obengenannte superkritische Wasser-Umgebung gehalten, die anorganische Säuren enthält, über einen Zeitraum von 100 Stunden. Die Reduzierung im Gewicht der Teststücke über den Verlauf des Tests wurde durch den Oberflächenbereich des gealterten Teststücks geteilt, um den Gewichtsverlust je Einheitsbereich jedes Teststücks zu bestimmen. Die Ergebnisse sind in Tabelle A1 bis Tabelle A3 gezeigt.
Aus den Ergebnissen, die in Tabelle A1 bis A3 gezeigt werden wird offensichtlich, dass sowohl das Lösungsteststück und das gealterte Teststück für jedes der A1 bis A21 der erfindungsgemäßen, auf Nickel-basierenden Legierung eine geringere Reduktion im Gewicht je Einheitsbereich aufwies als entweder die konventionellen Bleche auf Nickel-basierender Legierungen AU1 oder AU2, was ein überlegenes Niveau der Korrosionsbeständigkeit anzeigt. Zusätzlich, verglichen mit den konventionellen, auf Nickel-basierenden Legierungen AU3, wiesen die auf Nickel-basierenden Legierungsbleche A1 bis A21 der vorliegenden Erfindung eine geringere Reduktion im Gewicht je Einheitsbereich der gealterten Teststücke auf. Diese Ergebnisse bestätigen das herausragende Niveau der Korrosionsbeständigkeit, das mit den gealterten Teststücken der Bleche A1 bis A21 der erfindungsgemäßen, auf Nickelbasierenden Legierungen bereitgestellt wird. Außerdem, im Fall der Vergleichslegierungen, die auf Nickel basieren, AC1 bis AC11, die Zusammensetzungen außerhalb der Bereiche, die in der vorliegenden Erfindung angegeben sind, haben, ist es offensichtlich, dass sowohl die Korrosionsbeständigkeit der Lösungsteststücke und/oder die Korrosionsbeständigkeit der gealterten Teststücke in jedem Fall nicht zufriedenstellend ist.
Aspekt 8
Unter Verwendung eines Ausgangsmaterials mit einem niedrigen Zielgehalt in jedem Fall wurde das Ausgangsmaterial geschmolzen und in einen normalen Hochfrequenz-Induktionsofen gegossen, um ein Gußstück von einer Stärke von 12 mm herzustellen. Das Gußstück wurde dann für 10 Stunden bei 1230°C einer Homogenisierungs-Wärmebehandlung unterworfen. Anschließend wurde bei einer Temperatur, die innerhalb eines Bereichs von 1000 bis 1230°C gehalten wurde, Heißwalzen durchgeführt, um die Stärke je Wiederholung um 1 mm zu reduzieren, und dieses Verfahren wurde wiederholt, bis eine endgültige Stärke von 5 mm erreicht war. Die Probe wurde dann einer Lösungsbehandlung unterworfen, indem die Probe für 30 Minuten auf 1200°C gehalten wurde, gefolgt vom Abschrecken in Wasser. Die Oberfläche der Probe wurde dann poliert, was ein Blech einer auf Nickel-basierenden Legierung B1 bis B21 der vorliegenden Erfindung, oder ein Vergleichsblech einer auf Nickel-basierenden Legierung BC1 bis BC11, mit einer Zusammensetzung, die in Tabelle B1 bis Tabelle B3 gezeigt ist, hervorbrachte. Zusätzlich wurden kommerziell erhältliche Bleche auf Nickel-basierenden Legierungen BU1 bis BU3 mit einer Stärke von 5 mm unter der Verwendung von Zusammensetzungen, die in Tabelle B3 gezeigt sind, ebenfalls hergestellt.
Jedes der auf Nickel-basierenden Legierungsbleche B1 bis B21 der vorliegenden Erfindung, der Vergleichsbleche auf Nickelbasierender Legierungen BC1 bis BC11, und der konventionellen Bleche auf Nickel-basierender Legierungen BU1 bis BU3 wurde geschnitten, um Lösungsteststücke von den Ausmaßen 10 mm × 50 mm herzustellen. Zusätzlich, um die Wirkung der Phasenstabilität auf die Korrosionsbeständigkeit gegenüber einer superkritischen Wasser-Umgebung, enthaltend organische Säuren, zu untersuchen, wurde jedes der erfindungsgemäßen, auf Nickel-basierenden Legierungsbleche B1 bis B21, der Vergleichsbleche auf Nickel-basierender Legierungen BC1 bis BC11, und der konventionellen Bleche auf Nickel-basierender Legierungen BU1 bis BU3 einer Alterungsbehandlung durch das Halten der Bleche auf 550°C für 1000 Stunden unterworfen, und das Blech wurde dann zerschnitten, um gealterte Teststücke der Ausmaße 10 mm × 50 mm herzustellen.
Als nächstes wurde ein Korrosions-Testapparat vom Fließtyp unter Verwendung von Hastelloy C-276-Leitung als Autoklav hergestellt. Eine Testlösung wird an einem Ende der Hastelloy C-276-Leitung dieses Korrosions-Testapparats vom Fließtyp unter Verwendung einer Hochdruckpumpe eingeleitet, und wird am anderen Ende der Leitung herausgelassen, während die Testlösung innerhalb der Hastelloy C-276-Leitung bei einer vorherbestimmten Fließrate gehalten wird. Die Testlösung wird durch eine Heizvorrichtung, die an der Hastelloy C-276-Leitung angebracht ist, erwärmt, und die Testlösung kann so auf einer vorherbestimmten Temperatur gehalten werden. Zusätzlich läuft die Testlösung von einem Ende der Hastelloy C-276-Leitung des Korrosions-Testapparats vom Fließtyp herausgelassen wird durch ein Druckreduktionsventil, und wird in einem Auffangtank zurückgehalten.
Unter Verwendung des oben beschriebenen Korrosions-Testapparats vom Fließtyp wurden Korrosionstests unter Verwendung von simulierten superkritischen Wasserlösungen, die anorganische Säuren enthalten, die unten beschrieben werden, durchgeführt. Das heißt, dass eine Testlösung durch das Mischen von 0,05 mol/kg Salzsäure in dem superkritischen Wasser mit einer Flüssigkeitstemperatur von 550°C, einem Druck von 40 MPa und einem gelösten Sauerstoffniveau von 8 ppm hergestellt wurde. Diese Lösung ist eine Annäherung an eine superkritische Wasserlösung, die erzeugt wird, wenn PCBs oder Dioxin in superkritischem Wasser zersetzt und oxidiert werden (und wird nachfolgend als simulierte PCB oder Dioxin-Zersetzungslösung superkritischen Wassers bezeichnet). Diese simulierte PCB oder Dioxin-Zersetzungslösung superkritischen Wassers wurde in die Hastelloy C-276-Leitung des zuvor erwähnten Korrosions-Testapparats vom Fließtyp eingeleitet, und die Fließrate der simulierten PCB oder Dioxin-Zersetzungslösung superkritischen Wassers innerhalb der Hastelloy C-276-Leitung wurde auf 6 g/min eingestellt, wodurch eine superkritische Wasser-Umgebung gebildet wurde, die eine anorganische Säure enthält. Lösungsteststücke der auf Nickel-basierenden Legierungsbleche B1 bis B21 der vorliegenden Erfindung, der Vergleichsbleche auf Nickelbasierender Legierungen BC1 bis BC11, und der konventionellen Bleche auf Nickel-basierender Legierungen BU1 bis BU3 wurden dann jeweils in diese superkritische Wasser-Umgebung über einen Zeitraum von 100 Stunden gehalten. Die Oberfläche jedes Teststücks wurde auf Rostfraß untersucht. Die Ergebnisse werden in Tabelle B1 bis Tabelle B3 gezeigt.
Zusätzlich wurden gealterte Teststücke der auf Nickelbasierenden Legierungsbleche B1 bis B21 der vorliegenden Erfindung, der Vergleichsbleche auf Nickel-basierender Legierungen BC1 bis BC11 und der konventionellen Bleche auf Nickel-basierender Legierungen BU1 bis BU3 jeweils in den obengenannten superkritischen Wasser-Umgebungen gehalten, die anorganische Säure enthalten, für einen Zeitraum von 100 Stunden, um die Wirkung der Phasenstabilität auf die Korrosionsbeständigkeit gegenüber der superkritischen Wasser-Umgebung, die anorganische Säure enthält, zu untersuchen. Die Oberfläche jedes gealterten Teststücks wurde dann auf Rostfraß untersucht. Die Ergebnisse werden in Tabelle B1 bis Tabelle B3 gezeigt.
Aus den Ergebnissen, die in Tabelle B1 bis Tabelle B3 gezeigt werden, wird offensichtlich, dass sowohl die Lösungsteststücke und die gealterten Teststücke für jedes der auf Nickel-basierenden Legierungsbleche B1 bis B21 der vorliegenden Erfindung weitaus weniger Rostfraß aufwiesen, als jedes der konventionellen Bleche auf Nickel-basierender Legierungen BU1 oder BU2, was ein verbessertes Niveau einer Korrosionsbeständigkeit anzeigt. Im Fall der Vergleichsbleche BC1 bis BC11 der auf Nickel-basierenden Legierungen, die Zusammensetzungen außerhalb der in der vorliegenden Erfindung angegebenen Bereiche haben, ist offensichtlich, dass sowohl die Korrosionsbeständigkeit der Lösungsteststücke und/oder die Korrosionsbeständigkeit der gealterten Teststücke in jedem Fall nicht zufriedenstellend ist.
Aspekt C
Ausgangsmaterial wurde geschmolzen und in einen normalen Hochfrequenz-Induktions-Brennofen gegossen, um Gußstücke von einer Stärke von 12 mm herzustellen, mit den Zusammensetzungen, die in Tabelle C1 bis Tabelle C4 gezeigt sind. Jedes Gußstück wurde dann einer Homogenisierungs-Wärmebehandlung für 10 Stunden bei 1230°C unterworfen. Anschließend wurde Heißwalzen bei einer Temperatur, die innerhalb eines Bereichs von 1000 bis 1230°C gehalten wurde verwendet, um die Stärke um 1 mm je Wiederholung zu reduzieren, und dieses Verfahren wurde wiederholt, bis eine endgültige Stärke von 5 mm erreicht war. Jede Probe wurde dann einer Lösungsbehandlung unterworfen, indem die Probe für 30 Minuten auf 1200°C gehalten wurde, gefolgt vom Abschrecken in Wasser. Die Oberfläche jeder Probe wurde dann unter Verwendung von Schleifpapier #600 poliert, um eine Serie von Blechen auf Nickel-basierender Legierungen C1 bis C42 der vorliegenden Erfindung hervorzubringen, eine Serie an Vergleichsblechen auf Nickel-basierender Legierungen CC1 bis CC11 und eine Serie konventioneller Bleche auf Nickelbasierender Legierungen CU1 bis CU3.
Um jedem der erfindungsgemäßen, auf Nickel-basierenden Legierungsbleche C1 bis C42, jedem der Vergleichsbleche auf Nickel-basierender Legierung CC1 bis CC11, und jedem der konventionellen Bleche auf Nickel-basierender Legierung CU1 bis CU3 eine innere Spannung und eine innere Verzerrung zu verleihen, wurde jedes Legierungsblech einem Kaltwalzen mit einem Zug von 30% unterworfen, was ein Blech von einer Stärke mit 3,5 mm in jedem Fall hervorbrachte. Jedes dieser Bleche wurde dann zerschnitten, um eine Serie rechteckiger, blockförmiger Lösungsteststücke herzustellen, mit Ausmaßen einer Länge von 4 mm, einer Breite von 4 mm und einer Höhe von 3,5 mm.
Zusätzlich wurde das unten beschriebene Verfahren verwendet, um die Wirkung der Phasenstabilität auf die Beständigkeit der Spannungs-Korrosions-Risse in einer superkritischen Wasser-Umgebung, die anorganische Säuren enthält, zu untersuchen. Zuerst wurde jedes der auf Nickel-basierenden Legierungsbleche C1 bis C42 der vorliegenden Erfindung, der Vergleichsbleche auf Nickel-basierender Legierungen CC1 bis CC11 und der konventionellen Bleche auf Nickel-basierender Legierungen CU1 bis CU3 einer Alterungsbehandlung durch das Halten des Blechs auf 450°C über 10.000 Stunden unterworfen. Das Blech wurde dann unter Verwendung von Schmirgelpapier #600 poliert und wurde anschließend einem Kaltwalzen mit einem Zug von 30% unterzogen, um eine innere Spannung und eine innere Zerrung des Blechs zu erzeugen, wodurch ein Blech mit einer Stärke von jeweils 3,5 mm hervorgebracht wurde. Jedes dieser Bleche wurde dann zerschnitten, um eine Serie rechteckiger, blockartiger, gealterter Teststücke mit Ausmaßen einer Länge von 4 mm, Breite von 4 mm und Höhe von 3,5 mm herzustellen.
Als Nächstes wurde ein Korrosions-Testapparat vom Fließtyp unter Verwendung einer Titan/Hastelloy C-276-Doppelschichtleitung hergestellt, die Titan auf der Innenseite und Hastelloy C-276 auf der Außenseite als Autoklav umfasst. Eine Testlösung wird in ein Ende der Titan/Hastelloy C-276-Doppelschichtleitung dieses Korrosions-Testapparats vom Fließtyp unter Verwendung einer Hochdruckpumpe gepumpt, und durch das Erwärmen der Testlösung mit einer Heizvorrichtung, die an einem Ende der Leitung angebracht ist, können vorherbestimmte Korrosions-Testbedingungen etabliert werden. Die Testlösung wird vom anderen Ende der Leitung ausgelassen, gelangt durch ein druckreduzierendes Ventil und wird in einem Reservoirtank aufgefangen.
Eine Testlösung wurde durch das Mischen von 0,2 mol/kg Schwefelsäure und 0,2 mol/kg Phosphorsäure in superkritischem Wasser mit einer Flüssigkeitstemperatur von 500°C, einem Druck von 60 MPa und einem gelösten Sauerstoffgehalt von 800 ppm (erreicht durch das Hinzugeben von Wasserstoffperoxid) hergestellt. Dieses superkritische Wasser, das Schwefelsäure und Phosphorsäure enthält, ist eine Annäherung an eine superkritische Wasserlösung, die erzeugt wird, wenn VX-Gas zersetzt wird und in superkritischem Wasser oxidiert wird, und nachfolgend wird diese superkritische Wasserlösung, enthaltend Schwefelsäure und Phosphorsäure, als simulierte VX-Gas-Zersetzungslösung bezeichnet.
Zusätzlich wurde eine weitere Testlösung durch das Mischen von 0,4 mol/kg Phosphorsäure und 0,14 mol/kg Fluorwasserstoffsäure in superkritischem Wasser mit einer Flüssigkeitstemperatur von 500°C, einem Druck von 60 MPa und einem gelösten Sauerstoffgehalt von 800 ppm (erreicht durch das Hinzugeben von Wasserstoffperoxid) hergestellt. Dieses superkritische Wasser, das Phosphorsäure und Fluorwasserstoffsäure enthält, ist eine Abschätzung einer superkritischen Wasserlösung, die erzeugt wird, wenn GB (Sarin) -Gas zersetzt und in superkritischem Wasser oxidiert wird, und danach wird diese superkritische Wasserlösung, die Phosphorsäure und Fluorwasserstoffsäure enthält, als simulierte GB-Gas-Zersetzungslösung bezeichnet.
Die simulierte VX-Gas-Zersetzungslösung und die simulierte GB-Gas-Zersetzungslösung wurden in die Titan/Hastelloy C-276-Doppelschichtleitung des zuvor erwähnten Korrosionstestappuarats vom Fließtyp eingeleitet, und die Fließrate der simulierten VX-Gas-Zersetzungslösung oder simulierten GB-Gas-Zersetzungslösung in der Doppelschichtleitung wurde auf 6 g/min eingestellt, wodurch eine superkritische Wasser-Umgebung gebildet wurde, die anorganische Säuren enthält. Lösungsteststücke der auf Nickel-basierenden Legierungsbleche C1 bis C42 der vorliegenden Erfindung, die Vergleichszwecke einer auf Nickel-basierenden Legierung CC1 bis CC11 und die konventionellen Bleche einer auf Nickel-basierenden Legierung CuU1 bis CU3 wurden dann jeweils in diese superkritische Wasser-Umgebung für einen Zeitraum von 100 Stunden gehalten. Die Oberfläche jedes Teststücks wurde dann auf Spannungs-Korrosions-Risse untersucht. Die Ergebnisse sind in Tabelle C5 und Tabelle C6 gezeigt.
Zusätzlich wurden gealterte Teststücke der auf Nickelbasierenden Legierungsbleche C1 bis C42 der vorliegenden Erfindung, die Vergleichsbleche der auf Nickel-basierenden Legierung CC1 bis CC11, und die konventionellen Bleche der auf Nickel-basierenden Legierung CU1 bis CU3 jeweils für einen Zeitraum von 100 Stunden in die obengenannte superkritische Wasser-Umgebung gehalten, die anorganische Säuren enthält, um die Wirkung der Phasenstabilität auf die Beständigkeit gegenüber Spannungs-Korrosions-Rissen in einer superkritischen Wasser-Umgebung, die anorganische Säuren enthält, zu untersuchen. Die Oberfläche jedes gealterten Teststücks wurde dann auf Spannungs-Korrosions-Risse untersucht. Die Ergebnisse sind in Tabelle C5 und Tabelle C6 gezeigt.
Aus den Ergebnissen, die in Tabelle C1 bis Tabelle C6 gezeigt werden wird ersichtlich, dass sowohl das Lösungs-Teststück und das gealterte Teststück der auf einer Nickel-basierenden Legierungsfläche C1 bis C42 der vorliegenden Erfindung keines der Spannungs-Korrosions-Risse aufwies, die bei konventionellen Blechen, die auf einer Nickel-basierenden Legierung CU1 und CU2 gesehen werden, was ein überlegenes Niveau der Beständigkeit gegenüber Spannungs-Korrosions-Rissen anzeigt. Im Fall der Vergleichsbleche auf Nickelbasierenden Legierungen CC1 bis CC11, die Zusammensetzungen außerhalb der durch die vorliegende Erfindung spezifizierten Bereiche haben, ist es jedoch offensichtlich, dass Spannungs-Korrosions-Risse sich in sowohl dem Lösungsteststück und/oder dem gealterten Teststück entwickelten, und es gab auch einen markanten Anstieg der Korrosion im allgemeinen.
Aspekt D
Ausgangsmaterialien wurden in einem normalen Hochfrequenz-Induktionsofen geschmolzen und gegossen, um Gußstücke einer Stärke von 12 mm herzustellen, die die Zusammensetzungen haben, die in Tabelle D1 bis Tabelle D4 gezeigt werden. Jedes Gußstück wurde dann einer Homogenisierungs-Wärmebehandlung bei 1230°C für 10 Stunden unterworfen. Anschließend wurde die Temperatur auf einen Bereich von 1000 bis 1230°C gehalten, wobei Warmwalzen verwendet wurde, um die Stärke bei jeder Wiederholung um 1 mm zu reduzieren, und dieses Verfahren wurde wiederholt, bis eine endgültige Stärke von 5 mm erreicht war. Jede Probe wurde dann einer Lösungsbehandlung unterworfen, indem die Probe für 30 Minuten bei 1200°C gehalten wurde, gefolgt vom Abschrecken in Wasser. Die Oberfläche jeder Probe wurde dann poliert, was eine Reihe auf Nickel-basierender Legierungsbleche D1 bis D42 der vorliegenden Erfindung, eine Reihe von Vergleichsblechen auf Nickel-basierender Legierungen DC1 bis DC11, und eine Serie konventioneller Bleche auf Nickel-basierenden Legierungen DUl bis DU3 erbrachte.
Um eine innere Spannung und eine innere Verzerrung auf jedes dieser auf einer Nickel-basierenden Legierungsbleche D1 bis D42 der vorliegenden Erfindung, jedes der Vergleichsbleche einer auf Nickel-basierenden Legierung DC1 bis DC11, und jedes der konventionellen Bleche einer auf Nickel-basierenden Legierung DU1 bis DU3 auszuüben, wurde jedes Legierungsblech Kaltwalzen mit einem Zug von 20% unterworfen, was ein Blech einer Stärke von 4 mm in jedem Fall erbrachte. Jedes dieser Bleche wurde dann zerschnitten, um eine Reihe würfelförmiger Lösungsteststücke mit Ausmaßen einer Länge von 4 mm, Breite von 4 mm und Höhe von 4 mm herzustellen.
Zusätzlich wurde das unten beschriebene Verfahren verwendet, um die Auswirkungen der Phasenstabilität auf die Beständigkeit gegenüber Spannungs-Korrosions-Rissen in einer superkritischen Wasser-Umgebung, enthaltend anorganische Säuren, zu untersuchen. Zuerst wurde jedes der erfindungsgemäßen, auf Nickel-basierenden Legierungsbleche D1 bis D42, der Vergleichsbleche einer auf Nickel-basierenden Legierung DC1 bis DC11 und die konventionellen Bleche einer auf Nickel-basierenden Legierung DU1 bis DU3 einer Alterungsbehandlung durch das Halten der Fläche bei 600°C für 1000 Stunden unterworfen. Das Blech wurde dann Kaltwalzen mit einem Zug von 20% unterworfen, um eine innere Spannung und eine innere Verzerrung im Blech hervorzurufen, wodurch ein Blech einer Stärke von 4 mm in jedem Fall hervorgebracht wurde. Jedes dieser Bleche wurde dann zerschnitten, um eine Serie würfelförmiger gealterter Teststücke herzustellen, die Dimensionen einer Länge von 4 mm, einer Breite von 4 mm und einer Höhe von 4 mm haben.
Als Nächstes wurde ein Korrosions-Testapparat vom Fließtyp unter Verwendung von Titan/Hastelloy C-276-Doppelschichtleitung, umfassend Titan auf der Innenseite und Hastelloy C-276 auf der Außenseite als Autoklav hergestellt. Eine Testlösung wird an einem Ende der Titan-Hastelloy C-276-Doppelschichtleitung dieses Korrosions-Testapparats vom Fließtyp unter Verwendung einer Hochdruckpumpe eingepumpt, und durch das Erwärmen der Testlösung mit einer Heizvorrichtung, die an einem Ende der Leitung angebracht ist, können vorherbestimmte Korrosions-Testbedingungen etabliert werden. Die Testlösung wird an dem anderen Ende der Leitung ausgelassen, läuft durch ein Druck-Reduktionsventil und wird in einem Reservoirtank rückgewonnen.
Eine Testlösung wurde durch das Mischen von 0,03 mol/kg Salzsäure in superkritischem Wasser mit einer Flüssigkeitstemperatur von 500°C, einem Druck von 60 MPa und einem gelösten Sauerstoffgehalt von 800 ppm (erreicht durch das Hinzugeben von Wasserstoffperoxid) hergestellt.
Dieses superkritische Wasser, das Salzsäure enthält, ist eine Annäherung an eine superkritische Wasserlösung, die erzeugt wird, wenn PCBs über Dioxin zersetzt werden und in superkritischem Wasser oxidiert werden, und nachfolgend wird diese superkritische Wasserlösung, die Salzsäure enthält, als simulierte PCB- oder Dioxin-Zersetzungslösung bezeichnet.
Diese simulierte PCB- oder Dioxin-Zersetzungslösung wurde in die Titan/Hastelloy C-276-Doppelschichtleitung des zuvor erwähnten Korrosions-Testapparats vom Fließtyp eingeleitet, und die Fließrate der simulierten PCB- oder Dioxin-Zersetzungslösung innerhalb der Doppelschichtleitung wurde auf 6 g/min eingestellt, wodurch eine superkritische Wasser-Umgebung gebildet wird, die eine anorganische Säure enthält. Lösungsteststücke der auf Nickel-basierenden Legierungsbleche D1 bis D42 der vorliegenden Erfindung, der Vergleichsbleche auf Nickel-basierender Legierungen DC1 bis DC11 und der konventionellen Bleche auf Nickel-basierender Legierungen DU1 bis DU3 wurden dann jeweils in diese superkritische Wasser-Umgebung für einen Zeitraum von 100 Stunden gehalten. Die Oberfläche jedes Teststücks wurde dann auf Spannungs-Korrosions-Risse untersucht. Die Ergebnisse sind in der Tabelle D1 bis Tabelle D4 gezeigt.
Zusätzlich wurden gealterte Teststücke der auf Nickelbasierenden Legierungsbleche D1 bis D42 der vorliegenden Erfindung der Vergleichsbleche auf Nickel-basierender Legierungen DC1 bis DC11 und der konventionellen, auf Nickelbasierenden Legierungsbleche DU1 bis DU3 jeweils in der obengenannte superkritische Wasser-Umgebung gehalten, die eine anorganische Säure enthält für einen Zeitraum von 100 Stunden, um die Wirkung der Phasenstabilität auf die Beständigkeit gegenüber Spannungs-Korrosions-Rissen in einer superkritischen Wasser-Umgebung zu untersuchen, die anorganische Säuren enthält. Die Oberfläche jedes gealterten Teststücks wurde dann auf Spannungs-Korrosions-Risse untersucht. Die Ergebnisse sind in Tabelle D1 bis Tabelle D4 gezeigt.
Aus den in Tabelle D1 bis Tabelle D4 gezeigten Ergebnissen wird klar, dass sowohl das Lösungs-Teststück und das gealterte Teststück jeder auf Nickel-basierenden Legierungsbleche D1 bis D42 der vorliegenden Erfindung keine Spannungs-Korrosions-Risse aufwies, die bei den konventionellen Blechen einer auf Nickel-basierenden Legierung DU1 und DU2 gesehen wurden, was ein überlegenes Niveau der Beständigkeit gegenüber Spannungs-Korrosions-Rissen anzeigt. Im Fall der Vergleichsbleche auf Nickelbasierender Legierungen DC1 bis DC11, die Zusammensetzungen außerhalb der Bereiche, die in der vorliegenden Erfindung spezifiziert sind, haben, ist es jedoch offensichtlich, dass sowohl Spannungskorrosionsrisse in den Lösungsteststücken und/oder den gealterten Teststücken entwickelten oder dass es einen markanten Anstieg der Gesamtkorrosion gab.
Industrielle Anwendbarkeit
Wie oben beschrieben wurde, weist eine auf Nickel-basierende Legierung des Aspekts A der vorliegenden Erfindung eine hervorragende Korrosionsbeständigkeit in superkritischen Wasser-Umgebungen auf, die Schwefelsäure, Phosphorsäure und Fluorwasserstoffsäure enthalten, und kann in solchen Umgebungen über ausgedehnte Zeiträume verwendet werden, was bedeutet, dass die Legierung ein herausragendes industrielles Potenzial in Bereichen hat, wie beispielsweise der Entgiftung von chemischen Waffen und ähnlichen.
Eine auf Nickel-basierende Legierung dieses Aspekts A ist am Effizientesten, wenn sie in superkritischen Wasser-Umgebungen verwendet wird, die Schwefelsäure, Phosphorsäure und Fluorwasserstoffsäure enthalten, obwohl mögliche Verwendungen der Legierung nicht auf diese Art von Umgebung beschränkt sind, und die Legierung auch in superkritischen Wasser-Umgebungen verwendet werden kann, die Salzsäure oder Schwefelsäure enthalten, in superkritischen Wasser-Umgebungen, die Chlorsalze wie Natriumchlorid, Magnesiumchlorid und Calciumchlorid enthalten oder in superkritischen Wasser-Umgebungen, die Harnstoff enthalten. Demgemäß kann die auf Nickel-basierende Legierung auch als Material für Vorrichtungen für superkritisches Wasser verwendet werden, die zur Behandlung von Abfallprodukten, die mit dem Weltraum zusammenhängen, mit Atomabfallprodukten, Stromerzeugungs-Abfallprodukten wie auch mit allgemeinem Industrieabfall.
Wenn außerdem eine auf Nickel-basierende Legierung dieses Aspekts A bei der Herstellung eines Gefäßes für Reaktionsverfahren in einem Behandlungssystem verwendet wird, dann könnte die Außenseite des Gefäßes auch aus einem starken Material, wie Edelstahl oder ähnlichem, gebildet sein, und die auf Nickel-basierende Legierung dann verwendet werden, um die innere Oberfläche des Edelstahlgefäßes auszukleiden oder zu beschichten.
Außerdem weist eine auf Nickel-basierende Legierung des Aspekts B der vorliegenden Erfindung eine herausragende Korrosionsbeständigkeit in superkritischen Wasser-Umgebungen auf, die Salzsäure enthalten, und kann in solchen Umgebungen für ausgedehnte Zeiträume verwendet werden, was bedeutet, dass die Legierung ein herausragendes Umwelt- und Industriepotenzial in Bereichen, wie beispielsweise der Entgiftung von PCBs und Dioxin und ähnlichem hat.
Eine auf Nickel-basierende Legierung dieses Aspekts B ist am effizientesten, wenn sie in superkritischen Wasser-Umgebungen verwendet wird, die Salzsäure enthalten, obwohl mögliche Verwendungen dieser Legierungen nicht auf diese Art von Umgebung beschränkt sind, und die Legierung kann auch in superkritischen Wasser-Umgebungen verwendet werden, die Schwefelsäure, Phosphorsäure, Fluorwasserstoffsäure oder Schwefelsäure enthalten, in superkritischen Wasser-Umgebungen, die Chlorsalze, wie beispielsweise Natriumchlorid, Magnesiumchlorid und Calciumchlorid enthalten, oder in superkritischen Wasser-Umgebungen, die Harnstoff enthalten. Demgemäß kann die auf Nickel-basierende Legierung auch als Material für superkritische Wasservorrichtungen verwendet werden, die zur Behandlung von Abfallprodukten, die mit dem Weltraum zusammenhängen, für Atom-Abfallprodukte, für Stromerzeugungs-Abfallprodukte wie auch für allgemeinen Industrieabfall.
Außerdem, wenn eine auf Nickel-basierende Legierung dieses Aspekts B bei der Herstellung des Verfahrens-Reaktionsgefäßes in einem Behandlungssystem verwendet wird, dann kann die Außenseite des Gefäßes ebenfalls aus einem starken Material, wie beispielsweise Edelstahl oder ähnlichem gebildet sein, und die auf Nickel-basierende Legierung wird dann verwendet, um die innere Oberfläche des Edelstahlgefäßes auszukleiden oder zu beschichten.
Zusätzlich kann eine auf Nickel-basierende Legierung des Aspekts C der vorliegenden Erfindung eine herausragende Beständigkeit gegenüber Spannungs-Korrosions-Rissen in superkritischen Wasser-Umgebungen, die entweder Schwefelsäure oder Phosphorsäure, oder Phosphorsäure und Fluorwasserstoffsäure enthält, aufweisen, und kann in solchen Umgebungen über ausgedehnte Zeiträume verwendet werden, was bedeutet, dass die Legierung herausragende Umwelt- und industrielle Anwendbarkeit in Bereichen, wie beispielsweise der Entgiftung von VX-Gas und GB-Gas und ähnlichen hat.
Eine auf Nickel-basierende Legierung dieses Aspekts C ist am effizientesten, wenn sie in superkritischen Wasser-Umgebungen verwendet wird, die nicht auf Chlor-basierende anorganische Säuren, wie beispielsweise Schwefelsäure, Phosphorsäure und Fluorwasserstoffsäure enthält, obwohl mögliche Verwendungen dieser Legierungen nicht auf diese Art von Umgebung beschränkt sind, und die Legierung auch verwendet werden kann in superkritischen Wasser-Umgebungen, die Salzsäure oder Schwefelsäure enthalten, in superkritischen Wasser- Umgebungen, die Chlorsalze, wie beispielsweise Natriumchlorid, Magnesiumchlorid und Calciumchlorid enthalten, oder in superkritischen Wasser-Umgebungen, die Harnstoff enthalten.
Demgemäß kann die auf Nickel-basierende Legierung auch als Material für superkritische Wasservorrichtungen verwendet werden, die zum Behandeln von Abfallprodukten aus dem Weltraum, Atom-Abfallprodukten, Stromherstellungs-Abfallprodukten wie auch allgemeinen Industrieabfällen verwendet werden.
Außerdem kann die Außenseite einer Kammer auch aus einem starken Material, wie Edelstahl oder ähnlichem, gebildet sein und die auf Nickel-basierende Legierung die Innenoberfläche des Edelstahlgefäßes auskleiden oder beschichten, wenn eine auf Nickel-basierende Legierung dieses Aspekts C zur Herstellung von Reaktionskammern in Behandlungssystemen verwendet wird.
Außerdem kann eine auf Nickel-basierende Legierung des Aspekts D der vorliegenden Erfindung herausragende Beständigkeit gegenüber Spannungs-Korrossions-Rissen in superkritischen Wasser-Umgebungen, die Salzsäure enthalten, aufweisen, und kann auch in solchen Umgebungen über ausgedehnte Zeiträume verwendet werden, was bedeutet, dass die Legierung herausragende Umwelt- und Industriepotenziale in solchen Bereichen wie der Entgiftung von PCBs und Dioxin und ähnlichen hat.
Eine auf Nickel basierende Legierung dieses Aspekts D ist am Effizientesten, wenn sie in superkritischen Wasser-Umgebungen verwendet wird, die Salzsäure enthalten, obwohl mögliche Verwendungen dieser Legierungen nicht auf diese Art von Umgebung beschränkt sind und die Legierung auch in superkritischen Wasser-Umgebungen verwendet werden kann, die Schwefelsäure, Phosphorsäure, Fluorwasserstoffsäure oder Schwefelsäure enthalten, superkritischen Wasser-Umgebungen, die Chlorsalze, wie beispielsweise Natriumchlorid, Magnesiumchlorid und Calciumchlorid enthalten, oder in superkritischen Wasser-Umgebungen, die Harnstoff enthalten. Demgemäß kann die auf Nickel-basierende Legierung auch als Material für Vorrichtungen für superkritisches Wasser, die zum Behandeln von Abfallprodukten aus dem Weltraum zusammenhängen, mit Atom-Abfallprodukten, mit Stromerzeugungs-Abfallprodukten wie auch mit allgemeinen Industrieabfällen.
Wenn eine auf Nickel-basierende Legierung dieses Aspekts D außerdem zur Herstellung einer Reaktionskammer in einem Behandlungssystem verwendet wird, könnte die Außenseite der Kammer auch aus einem starken Material gebildet sein, wie beispielsweise Edelstahl oder ähnlichem, und die auf Nickel basierende Legierung kann dann verwendet werden, um die innere Oberfläche der Edelstahlkammer auszukleiden oder zu beschichten.
ZUSAMMENFASSUNG
Eine auf Nickel-basierende Legierung mit einer Zusammensetzung, die Cr: von mehr als 43% bis 50% oder weniger, Mo: 0,1% bis 2%, Mg: 0,001% bis 0,05%, N: 0,001 bis 0,04%, Mn: 0,05% bis 0,5%, und falls notwendig, ebenfalls eines oder beide aus Fe: 0,05% bis 1,0% und Si: 0,01% bis 0,1% einschließt, wobei der Rest Ni und unvermeidliche Verunreinigungen sind, worin die Menge an C unter den unvermeidlichen Verunreinigungen auf 0,05% oder weniger beschränkt ist. Sie hat eine herausragende Korrosionsbeständigkeit gegenüber superkritischen Wasser-Umgebungen, die anorganische Säuren enthalten. Es wird ebenfalls ein Teil für einen Apparat für Reaktionsverfahren mit superkritischem Wasser bereitgestellt, das die auf Nickel-basierende Legierung umfasst.

Claims

Eine auf Nickel-basierende Legierung mit herausragender Korrosionsbeständigkeit gegenüber superkritischen Wasser-Umgebungen, die anorganische Säuren enthalten, umfassend: Cr: von mehr als 43% bis 50 % oder weniger, Mo: 0,1 % bis 2%, Mg: 0,001% bis 0,05%, N: 0,001% bis 0,04%, Mn: 0,05% bis 0,5%, und den Rest als Nickel und unvermeidliche Verunreinigungen, wobei die Menge an C unter den unvermeidlichen Verunreinigungen auf 0,05% oder weniger begrenzt ist.
Eine auf Nickel basierende Legierung mit herausragender Korrosionsbeständigkeit gegenüber superkritischen Wasser-Umgebungen, enthaltend anorganische Säuren, umfassend: Cr: von mehr als 43% bis 50% oder weniger, Mo: 0,1 bis 2 5, Mg: 0,001% bis 0,05%, N: 0,001% bis 0,04%, Mn: 0,05% bis 0,5%, außerdem umfassend entweder eines oder beide aus Fe: 0,05% bis 1,0% und Si: 0,01% bis 0,1%. und den Rest als Nickel und unvermeidliche Verunreinigungen, wobei die Menge an C unter den unvermeidlichen Verunreinigungen auf 0,05% oder weniger begrenzt ist.
Ein Teil eines Reaktionsverfahrens-Apparats für superkritisches Wasser, wobei dieses Teil eine auf Nickel-basierende Legierung gemäß Anspruch 1 oder 2 umfasst.
Eine auf Nickel-basierende Legierung mit herausragender Korrosionsbeständigkeit gegenüber superkritischen Wasser-Umgebungen, enthaltend anorganische Säuren, umfassend: Cr: von 29% bis weniger als 42%, Ta: von mehr als 1% bis 3% oder weniger, Mg: 0,001% bis 0,05%, N: 0,001% bis 0,4%, Mn: 0,005% bis 0,5%, und den Rest als Nickel und unvermeidliche Verunreinigungen, wobei die Menge an C unter den unvermeidlichen Verunreinigungen auf 0,05% oder weniger begrenzt ist.
Eine auf Nickel-basierende Legierung mit herausragender Korrosionsbeständigkeit gegenüber superkritischen Wasser-Umgebungen, enthaltend anorganische Säuren, umfassend: Cr: von 29% bis weniger als 42%, Ta: von mehr als 1% bis 3% oder weniger, Mg: 0,001% bis 0,05%, N: 0,001% bis 0,4%, Mn: 0,005% bis 0,5%, außerdem umfassend Mo: 0,1% bis 2%, und den Rest als Nickel und unvermeidliche Verunreinigungen, wobei die Menge an C unter den unvermeidlichen Verunreinigungen auf 0,05% oder weniger begrenzt ist.
Eine auf Nickel-basierende Legierung mit herausragender Korrosionsbeständigkeit gegenüber superkritischen Wasser-Umgebungen, enthaltend anorganische Säuren, umfassend: Cr: von 29% bis weniger als 42%, Ta: von mehr als 1% bis 3% oder weniger, Mg: 0,001% bis 0,05%, N: 0,001% bis 0,4%, Mn: 0,005% bis 0,5%, außerdem umfassend entweder eines oder beide aus Fe: 0,05% bis 1,0% und Si: 0,01% bis 0,1%. und den Rest als Nickel und unvermeidliche Verunreinigungen, wobei die Menge an C unter den unvermeidlichen Verunreinigungen auf 0,05% oder weniger begrenzt ist.
Eine auf Nickel-basierende Legierung mit herausragender Korrosionsbeständigkeit gegenüber superkritischen Wasser-Umgebungen, enthaltend anorganische Säuren, umfassend: Cr: von 29% bis weniger als 42%, Ta: von mehr als 1% bis 3% oder weniger, Mg: 0,001% bis 0,05%, N: 0,001% bis 0,4%, Mn: 0,005% bis 0,5%, außerdem umfassend Mo: 0,1% bis 2%, außerdem umfassend entweder eines oder beide aus Fe: 0,05% bis 1,0% und Si: 0,01% bis 0,1%. und den Rest als Nickel und unvermeidliche Verunreinigungen, wobei die Menge an C unter den unvermeidlichen Verunreinigungen auf 0,05% oder weniger begrenzt ist.
Teil eines Reaktionsverfahrens-Apparats für superkritisches Wasser, wobei das Teil eine auf Nickelbasierende Legierung gemäß einem der Ansprüche 4 bis 7 umfasst.
Eine auf Nickel-basierende Legierung mit herausragender Beständigkeit gegenüber Spannungs-Korrosions-Rissen in superkritischen Wasser-Umgebungen, enthaltend anorganische Säuren, umfassend: Cr: von mehr als 36% bis weniger als 42%, W: von mehr als 0,01% bis weniger als 0,5%, Mg: 0,001% bis 0,05%, N: 0,001% bis 0,4%, Mn: 0,05% bis 0,5%. und den Rest als Nickel und unvermeidliche Verunreinigungen, wobei die Menge an C unter den unvermeidlichen Verunreinigungen auf 0,05% oder weniger begrenzt ist.
Eine auf Nickel-basierende Legierung mit herausragender Korrosionsbeständigkeit gegenüber superkritischen Wasser-Umgebungen, enthaltend anorganische Säuren, umfassend: Cr: von mehr als 36% bis weniger als 42%, W: von mehr als 0,01% bis weniger als 0,5%, Mg: 0,001% bis 0,05%, N: 0,001% bis 0,4%, Mn: 0,05% bis 0,5%, außerdem umfassend Nb: von mehr als 1,0% bis 6% oder weniger, und den Rest als Nickel und unvermeidliche Verunreinigungen, wobei die Menge an C unter den unvermeidlichen Verunreinigungen auf 0,05% oder weniger begrenzt ist.
Eine auf Nickel-basierende Legierung mit herausragender Korrosionsbeständigkeit gegenüber superkritischen Wasser-Umgebungen, enthaltend anorganische Säuren, umfassend: Cr: von mehr als 36% bis weniger als 42%, W: von mehr als 0,01% bis weniger als 0,5%, Mg: 0,001% bis 0,05%, N: 0,001% bis 0,04%, Mn: 0,05% bis 0,5%, außerdem umfassend entweder eines oder beide aus Mo: von 0,01% bis weniger als 0,5% und Hf: 0,01% bis 0,1%. und den Rest als Nickel und unvermeidliche Verunreinigungen, wobei die Menge an C unter den unvermeidlichen Verunreinigungen auf 0,05% oder weniger begrenzt ist.
Eine auf Nickel-basierende Legierung mit herausragender Korrosionsbeständigkeit gegenüber superkritischen Wasser-Umgebungen, enthaltend anorganische Säuren, umfassend: Cr: von mehr als 36% bis weniger als 42%, W: von mehr als 0,01% bis weniger als 0,5%, Mg: 0,001% bis 0,05%, N: 0,001% bis 0,04%, Mn: 0,05% bis 0,5%, außerdem umfassend entweder eines oder beide aus Fe: 0,1% bis 10% und Si: 0,01% bis 0,1%. und den Rest als Nickel und unvermeidliche Verunreinigungen, wobei die Menge an C unter den unvermeidlichen Verunreinigungen auf 0,05% oder weniger begrenzt ist.
Eine auf Nickel-basierende Legierung mit herausragender Korrosionsbeständigkeit gegenüber superkritischen Wasser-Umgebungen, enthaltend anorganische Säuren, umfassend: Cr: von mehr als 36% bis weniger als 42%, W: von mehr als 0,01% bis weniger als 0,5%, Mg: 0,001% bis 0,05%, N: 0,001% bis 0,04%, Mn: 0,05% bis 0,5%, außerdem umfassend Nb: von mehr als 1,0% bis 6% oder weniger, außerdem umfassend entweder eines oder beide aus Mo: 0,01% bis weniger als 0,5% und Hf: 0,01% bis 0,1%. und den Rest als Nickel und unvermeidliche Verunreinigungen, wobei die Menge an C unter den unvermeidlichen Verunreinigungen auf 0,05% oder weniger begrenzt ist.
Eine auf Nickel-basierende Legierung mit herausragender Korrosionsbeständigkeit gegenüber superkritischen Wasser-Umgebungen, enthaltend anorganische Säuren, umfassend: Cr: von mehr als 36% bis weniger als 42%, W: von mehr als 0,01% bis weniger als 0,5%, Mg: 0,001% bis 0,05%, N: 0,001% bis 0,04%, Mn: 0,05% bis 0,5%, außerdem umfassend Nb: von mehr als 1,0% bis 6% oder weniger, außerdem umfassend entweder eines oder beide aus Fe: 0,1% bis 10% und Si: 0,01% bis 0,1%. und den Rest als Nickel und unvermeidliche Verunreinigungen, wobei die Menge an C unter den unvermeidlichen Verunreinigungen auf 0,05% oder weniger begrenzt ist.
Eine auf Nickel-basierende Legierung mit herausragender Korrosionsbeständigkeit gegenüber superkritischen Wasser-Umgebungen, enthaltend anorganische Säuren, umfassend: Cr: von mehr als 36% bis weniger als 42%, W: von mehr als 0,01% bis weniger als 0,5%, Mg: 0,001% bis 0,05%, N: 0,001% bis 0,04%, Mn: 0,05% bis 0,5%, außerdem umfassend entweder eines oder beide aus Mo: 0,01% bis weniger als 0,5% und Hf: 0,01% bis 0,1%. außerdem umfassend entweder eines oder beide aus Fe: 0,1% bis 10% und Si: 0,01% bis 0,1%. und den Rest als Nickel und unvermeidliche Verunreinigungen, wobei die Menge an C unter den unvermeidlichen Verunreinigungen auf 0,05% oder weniger begrenzt ist.
Eine auf Nickel-basierende Legierung mit herausragender Korrosionsbeständigkeit gegenüber superkritischen Wasser-Umgebungen, enthaltend anorganische Säuren, umfassend: Cr: von mehr als 36% bis weniger als 42%, W: von mehr als 0,01% bis weniger als 0,5%, Mg: 0,001% bis 0,05%, N: 0,001% bis 0,04%, Mn: 0,05% bis 0,5%, außerdem umfassend: Nb von mehr als 1,0% bis 6% oder weniger, außerdem umfassend entweder eines oder beide aus Mo: 0,01% bis weniger als 0,5% und Hf: 0,01% bis 0,1%. außerdem umfassend entweder eines oder beide aus Fe: 0,1% bis 10% und Si: 0,01% bis 0,1%. und den Rest als Nickel und unvermeidliche Verunreinigungen, wobei die Menge an C unter den unvermeidlichen Verunreinigungen auf 0,05% oder weniger begrenzt ist.
Ein Teil eines Reaktionsverfahrens-Apparats für superkritisches Wasser, wobei dieses Teil eine auf Nickel-basierende Legierung gemäß einem der Ansprüche 9 bis 16 umfasst.
Eine auf Nickel-basierende Legierung mit herausragender Beständigkeit gegenüber Spannungs-Korrosions-Rissen in superkritischen Wasser-Umgebungen, enthaltend anorganische Säuren, umfassend: Cr: von mehr als 28% bis weniger als 34%, W: von mehr als 0,1% bis weniger als 1,0%, Mg: 0,001% bis 0,05%, N: 0,001% bis 0,04%, Mn: 0,05% bis 0,5%, und den Rest als Nickel und unvermeidliche Verunreinigungen, wobei die Menge an C unter den unvermeidlichen Verunreinigungen auf 0,05% oder weniger begrenzt ist.
Eine auf Nickel-basierende Legierung mit herausragender Korrosionsbeständigkeit gegenüber superkritischen Wasser-Umgebungen, enthaltend anorganische Säuren, umfassend: Cr: von mehr als 28% bis weniger als 34%, W: von mehr als 0,01% bis weniger als 1,0%, Mg: 0,001% bis 0,05%, N: 0,001% bis 0,04%, Mn: 0,05% bis 0,5%, außerdem umfassend: Nb von mehr als 1,0% bis 6% oder weniger, und den Rest als Nickel und unvermeidliche Verunreinigungen, wobei die Menge an C unter den unvermeidlichen Verunreinigungen auf 0,05% oder weniger begrenzt ist.
Eine auf Nickel-basierende Legierung mit herausragender Korrosionsbeständigkeit gegenüber superkritischen Wasser-Umgebungen, enthaltend anorganische Säuren, umfassend: Cr: von mehr als 28% bis weniger als 34%, W: von mehr als 0,01% bis weniger als 1,0%, Mg: 0,001% bis 0,05%, N: 0,001% bis 0,04%, Mn: 0,05% bis 0,5%, außerdem umfassend entweder eines oder beide aus Mo: 0,01% bis weniger als 0,5% und Hf: 0,01% bis 0,1%. und den Rest als Nickel und unvermeidliche Verunreinigungen, wobei die Menge an C unter den unvermeidlichen Verunreinigungen auf 0,05% oder weniger begrenzt ist.
Eine auf Nickel-basierende Legierung mit herausragender Korrosionsbeständigkeit gegenüber superkritischen Wasser-Umgebungen, enthaltend anorganische Säuren, umfassend: Cr: von mehr als 28% bis weniger als 34%, W: von mehr als 0,1% bis weniger als 1,0%, Mg: 0,001% bis 0,05%, N: 0,001% bis 0,04%, Mn: 0,05% bis 0,5%, außerdem umfassend entweder eines oder beide aus Fe: 0,1% bis 10% und Si: 0,01% bis 0,1%. und den Rest als Nickel und unvermeidliche Verunreinigungen, wobei die Menge an C unter den unvermeidlichen Verunreinigungen auf 0,05% oder weniger begrenzt ist.
Eine auf Nickel-basierende Legierung mit herausragender Korrosionsbeständigkeit gegenüber superkritischen Wasser-Umgebungen, enthaltend anorganische Säuren, umfassend: Cr: von mehr als 28% bis weniger als 34%, W: von mehr als 0,1% bis weniger als 1,0%, Mg: 0,001% bis 0,05%, N: 0,001% bis 0,04%, Mn: 0,05% bis 0,5%, außerdem umfassend Nb: von mehr als 1,0% bis 6% oder weniger, außerdem umfassend entweder eines oder beide aus Mo: 0,01% bis weniger als 0,5% und Hf: 0,01% bis 0,1%. und den Rest als Nickel und unvermeidliche Verunreinigungen, wobei die Menge an C unter den unvermeidlichen Verunreinigungen auf 0,05% oder weniger begrenzt ist.
Eine auf Nickel-basierende Legierung mit herausragender Korrosionsbeständigkeit gegenüber superkritischen Wasser-Umgebungen, enthaltend anorganische Säuren, umfassend: Cr: von mehr als 28% bis weniger als 34%, W: von mehr als 0,1% bis weniger als 1,0%, Mg: 0,001% bis 0,05%, N: 0,001% bis 0,04%, Mn: 0,05% bis 0,5%, außerdem umfassend Nb: von mehr als 1,0% bis 6% oder weniger, außerdem umfassend entweder eines oder beide aus Fe: 0,1% bis 10% und Si: 0,01% bis 0,1%. und den Rest als Nickel und unvermeidliche Verunreinigungen, wobei die Menge an C unter den unvermeidlichen Verunreinigungen auf 0,05% oder weniger begrenzt ist.
Eine auf Nickel-basierende Legierung mit herausragender Korrosionsbeständigkeit gegenüber superkritischen Wasser-Umgebungen, enthaltend anorganische Säuren, umfassend: Cr: von mehr als 28% bis weniger als 34%, W: von mehr als 0,1% bis weniger als 1,0%, Mg: 0,001% bis 0,05%, N: 0,001% bis 0,04%, Mn: 0,05% bis 0,5%, außerdem umfassend entweder eines oder beide aus Mo: 0,01% bis weniger als 0,5% und Hf: 0,01% bis 0,1%. außerdem umfassend entweder eines oder beide aus Fe: 0,1% bis 10% und Si: 0,01% bis 0,1%. und den Rest als Nickel und unvermeidliche Verunreinigungen, wobei die Menge an C unter den unvermeidlichen Verunreinigungen auf 0,05% oder weniger begrenzt ist.
Eine auf Nickel-basierende Legierung mit herausragender Korrosionsbeständigkeit gegenüber superkritischen Wasser-Umgebungen, enthaltend anorganische Säuren, umfassend: Cr: von mehr als 28% bis weniger als 34%, W: von mehr als 0,1% bis weniger als 1,0%, Mg: 0,001% bis 0,05%, N: 0,001% bis 0,04%, Mn: 0,05% bis 0,5%, außerdem umfassend Nb: von mehr als 1,0% bis 6% oder weniger, außerdem umfassend entweder eines oder beide aus Mo: 0,01% bis weniger als 0,5% und Hf: 0,01% bis 0,1%. außerdem umfassend entweder eines oder beide aus Fe: 0,1% bis 10% und Si: 0,01% bis 0,1%. und den Rest als Nickel und unvermeidliche Verunreinigungen, wobei die Menge an C unter den unvermeidlichen Verunreinigungen auf 0,05% oder weniger begrenzt ist.
Ein Teil eines Reaktionsverfahrens-Apparats für superkritisches Wasser, wobei dieses Teil eine auf Nickel-basierende Legierung gemäß einem der Ansprüche 19 bis 25 umfasst.