DE19645139A1 - Ni-haltiger Stahl und Verfahren zur Herstellung von Walz- und Schmiedeprodukten aus diesem Stahl - Google Patents
Ni-haltiger Stahl und Verfahren zur Herstellung von Walz- und Schmiedeprodukten aus diesem StahlInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Ni-haltigen Stahl zur Herstellung von Walz- und
Schmiedeprodukten, die bei ihrer weiteren Verwendung mit gasförmigen oder
flüssigen Kohlenwasserstoffen, die CO2 und Wasser sowie ggf. geringe Anteile an H2S
enthalten, in Kontakt treten und beständig gegen abtragende Korrosion und
Spannungsrißkorrosion sind, sowie gleichzeitig eine gute Schweißbarkeit und eine
0,2%-Dehngrenze von mindestens 550 N/mm2 aufweisen. Ferner betrifft die Erfindung
ein Verfahren zur Herstellung von Walz- und Schmiedeprodukten aus diesem Stahl
sowie die Herstellung geschweißter Stahlrohre aus entsprechendem Vormaterial.
In der Offshore-Industrie besteht seit vielen Jahren die Notwendigkeit, bei der
Förderung von stark korrosiven Öl- und Gasprodukten entsprechend beständige
Werkstoffe zu verwenden. Hierfür kamen hauptsächlich Duplexstähle zum Einsatz, die
aufgrund ihrer relativ hohen Gehalte an Chrom, Nickel und Molybdän außerordentlich
teuer sind. In den bekannten martensitischen Stählen mit ca. 13% Cr wie etwa dem
X 20 Cr 13 (Werkstoff-Nr. 1.4021) liegt der Chromgehalt nahe an der
Beständigkeitsgrenze, d. h. nahe an dem theoretischen Mindestgehalt an Chrom zur
Ausbildung der Passivität. Diese Stähle gelten als rostfrei und sind korrosionsträge.
Sie sind für die Förderung von Süßgas und unaufbereiteten CO2- und chloridhaltigen
wäßrigen Lösungen mit H2S-Partialdrücken von weniger als 0,001 bar geeignet und
führen unter diesen Bedingungen je nach Legierungszusammensetzung bei
Temperaturen von max. 120°C zu Abtragungsraten von weniger als 0,01 mm pro
Jahr. Da Rohre aus diesem Material unter Baustellenbedingungen praktisch nicht
schweißbar sind, werden sie ausschließlich mit Hilfe von Schraubverbindungen
verbunden. Daher ist dieses Material nur zur Herstellung von Förderrohren, nicht aber
zur Herstellung von Leitungsrohren oder sonstigen Konstruktionsteilen geeignet, die
durch Schweißen miteinander verbunden werden.
Aus der WO 93/11270 ist ein schweißbarer hochfester Baustahl zur Herstellung von
nahtlosen Stahlrohren oder Flachprodukten für Rohre oder Behälter bekannt, die bei
ihrer weiteren Verwendung mit gasförmigen oder flüssigen Kohlenwasserstoffen in
Kontakt treten, die CO2 und Wasser sowie ggf. geringe Anteile an H2S enthalten.
Dabei weisen die aus diesem Stahl hergestellten Gegenstände eine 0,2-Dehngrenze
von mindestens 450 N/mm2 auf. Dieser Stahl hat folgende Zusammensetzung:
C | 0,015% bis 0,035% |
Si | 0,15% bis 0,50% |
Mn | 1,0% bis 2,0% |
P | max. 0,020% |
S | max. 0,003% |
Cr | 12,0% bis 13,8% |
Ni | < 0% bis 0,25% |
Mo | 0,01% bis 1,2% |
N | 0,002% bis 0,02% |
Nb | 0,01% bis 0,05% |
Rest | Eisen und übliche Verunreinigungen |
Gegenüber dem Standardstahl X 20 Cr 13 weist der aus der WO 93/11270 bekannte
Baustahl deutlich bessere Zähigkeitseigenschaften sowie eine signifikant verbesserte
Beständigkeit gegen abtragende Korrosion auf. Je nach Zusammensetzung der
Legierung kann es gelegentlich zu gewissen Beeinträchtigungen im Hinblick auf die
Schweißbarkeit der aus diesem Stahl hergestellten Produkte kommen.
Ölfeld- und Leitungsrohre werden hinsichtlich ihrer technologischen Eigenschaften in
bestimmte Güteklassen eingeteilt. Bei der Güteklasse L 80 (für Ölfeldrohre) bzw. X 80
(für Leitungsrohre) wird eine Streckgrenze (Nennwert 80 ksi) verlangt, die im Bereich
von 552 bis 655 MPa liegt. Bei der Güteklasse P 110 bzw. X 110 muß die
Streckgrenze (Nennwert 110 ksi) im Bereich von 758 bis 965 MPa liegen. Eine
Überschreitung dieses Wertebereichs ist ebenso unerlaubt wie eine Unterschreitung.
Gleichzeitig müssen die Rohre eine gute Zähigkeit aufweisen. Um die Herstellkosten
derartiger Stahlrohre möglichst gering zu halten, wäre es erstrebenswert, die
Spannweite der unterschiedlichen Güteklassen mit einer einzigen Legierung abdecken
zu können und die tatsächlichen technologischen Eigenschaften durch die Art der
Warmumformung und/oder die Art der anschließenden Wärmebehandlung gezielt
einstellen zu können. Dabei muß eine hohe Fertigungssicherheit gewährleistet werden
können, um die Wirtschaftlichkeit nicht durch zu hohe Ausschußquoten wieder
einzubüßen. In dieser Hinsicht kommt es insbesondere darauf an, auch bei den
hochfesten Güteklassen wie etwa C 90 (Streckgrenze im Bereich 621 bis 724 MPa;
Nennwert 90 ksi) Kerbschlagzähigkeitswerte auch bei niedrigen Temperaturen auf
einem ausreichend hohen Niveau in einem möglichst schmalen Streuband
sicherzustellen. Diese Anforderungen können durch den aus der WO 93/11270
bekannten Stahl nicht erfüllt werden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen gattungsgemäßen Stahl so zu
modifizieren, daß er für die Herstellung von Gegenständen im Bereich der
Güteklassen L 80 bis P 110 geeignet ist, ohne das Einbußen im Hinblick auf die
Schweißbarkeit oder die Korrosionsbeständigkeit hingenommen werden müssen.
Dabei sollen die Kosten für die Gewinnung des Werkstoffs sich nicht wesentlich
erhöhen. Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur
Herstellung von Walz- und Schmiedeprodukten sowie ein Verfahren zur Herstellung
von geschweißten Stahlrohren anzugeben, wobei die zu erzeugenden Produkte
unabhängig von der gewünschten Gütestufe im Bereich L 80 bis P 110 jeweils mit
derselben Legierungszusammensetzung produzierbar sein sollen.
Gelöst wird diese Aufgabe hinsichtlich des Stahls mit der im Patentanspruch 1
angegebenen Zusammensetzung. Vorteilhafte Weiterbildungen dieses Stahls sind in
den Unteransprüchen 2 bis 4 angegeben. Die erfindungsgemäße Herstellung von
Walz- und Schmiedeprodukten ergibt sich aus Anspruch 5 und mit vorteilhaften
Weiterbildungen aus den Ansprüchen 6 bis 9. Aus dem Anspruch 10 ergibt sich die
erfindungsgemäße Herstellung von geschweißten Stahlrohren.
Der erfindungsgemäße Stahl weist gegenüber dem aus der WO 93/11270 bekannten
Stahl eine höhere Grundfestigkeit auf. Er ist dem bekannten Stahl insbesondere im
Hinblick auf seine Zähigkeitseigenschaften deutlich überlegen. Bei dem bekannten
Stahl nahm der Streubereich der Kerbschlagzähigkeit in einer für die
Fertigungssicherheit unzulässig starken Weise zu, je höher die gestellten
Festigkeitsanforderungen waren. Überraschenderweise wird durch die Erfindung eine
Werkstoffzusammensetzung (Gew.-%) zur Verfügung gestellt, die nicht nur das
geforderte Festigkeitsspektrum mit größter Fertigungssicherheit abdeckt, sondern
gleichzeitig außer verbesserten Zähigkeitseigenschaften auch noch eine verbesserte
Schweißbarkeit sowie eine verbesserte Korrosionsbeständigkeit liefert, ohne daß die
Herstellkosten der Legierung sich gegenüber dem gattungsbildenden Stand der
Technik nennenswert erhöhen. Die hierzu erforderlichen Maßnahmen sind
insbesondere in folgenden Punkten zu sehen:
Der Mangangehalt wurde auf den engen Bereich von 1,6 bis 1,8% eingestellt,
während der Nickelgehalt etwas angehoben wurde auf einen Wert im Bereich 0,3%
bis 0,8%, vorzugsweise 0,4 bis 0,6%. Hierdurch wird eine Einstellung des Ferrit-
Martensit-Verhältnisses auf einen sehr günstigen Wert erreicht. Außerdem ergibt sich
hierdurch eine Steigerung der Grundfestigkeit. Durch die Anhebung des
Mindestgehalts an Niob auf 0,025% wird die Feinkörnigkeit des Gefüges verbessert
im Hinblick auf die Erzielung höherer Festigkeiten und verbesserter Zähigkeitswerte.
Gleichzeitig wirkt Niob auch stabilisierend im Hinblick auf die Erzielung einer
verbesserten Korrosionsbeständigkeit. In dieser Hinsicht ist insbesondere auch auf die
Zulegierung von Wolfram hinzuweisen, das bereits in sehr kleinen Mengen ab 0,03%
als starker Karbidbildner stabilisierend wirkt und die Korrosionsbeständigkeit
verbessert. Der Wolframgehalt sollte 1,0%, vorzugsweise 0,6% nicht überschreiten.
Zweckmäßigerweise liegt der Wolframgehalt bei mindestens 0,1%, vorzugsweise bei
mindestens 0,15%. Auf den Zusatz von Molybdän konnte vollständig verzichtet
werden, geringe Anteile an Molybdän sind aber nicht störend. Weiterhin ist zu
erwähnen, daß der Gehalt an Vanadium auf maximal 0,07% und an Titan auf maximal
0,01% zu beschränken ist, wobei die Summe beider Elemente höchstens 0,07%
betragen darf. Es empfiehlt sich, den Vanadiumgehalt wegen seiner versprödenden
Wirkung noch stärker einzuschränken, vorzugsweise auf maximal 0,03%.
Mit dem erfindungsgemäßen Stahl lassen sich durch Warmumformung in an sich
bekannter Weise Walz- und Schmiedeprodukte, insbesondere nahtlose Stahlrohre
oder Bleche und Bänder für geschweißte Stahlrohre herstellen. Die so erzeugten
Produkte sind insbesondere geeignet, um bei ihrer späteren Verwendung mit
gasförmigen oder flüssigen Kohlenwasserstoffen, die CO2 und Wasser sowie ggf.
geringe Anteile an H2S enthalten, in Kontakt zu treten und dabei beständig gegen
Spannungsrißkorrosion zu sein. Gleichzeitig sind diese Produkte gut schweißbar und
weisen eine 0,2-Dehngrenze von mindestens 550 N/mm2 auf. Durch an sich bekannte
Vergütungsbehandlungen lassen sich problemlos alle gewünschten Gütestufen im
Bereich L 80 bzw. X 80 bis P 110 bzw. X 110 einstellen. Je niedriger die Temperatur
bei der Anlaßbehandlung gewählt wird, um so höher liegt die erreichbare
Festigkeitsstufe. Sehr gute technologische Eigenschaften lassen sich auch durch
kontrolliertes Endwalzen erreichen, indem nach einem Vorwalzen das Endwalzen im
Temperaturbereich von 750 bis 950°C mit einer Mindestverformung von 30% erfolgt.
In diesen Fällen erübrigt sich eine gesonderte Härtebehandlung. Es kann aber zur
Steigerung der Zähigkeitseigenschaften zweckmäßig sein, im Anschluß an das
Abkühlen der kontrolliert endgewalzten Produkte eine gesonderte Anlaßbehandlung
vorzusehen. Mit besonderem Vorteil wird im Rahmen einer Vergütungsbehandlung der
erfindungsgemäß hergestellten Produkte nach dem Härten zunächst eine
Zwischenglühung im Temperaturbereich Ac1 bis Ac3 mit anschließender Abkühlung
auf unter 100°C vorgenommen, bevor die eigentliche Anlaßbehandlung durchgeführt
wird. Aufgrund des hohen Niveaus der Grundfestigkeit der mit dem
erfindungsgemäßen Stahl hergestellten Walzprodukte empfiehlt es sich, daß zur
Herstellung von geschweißten Stahlrohren, insbesondere von Rohren mit HF-
geschweißter Längsnaht, das Blechvormaterial vor dem Einsatz in die Schweißanlage
weichzuglühen. Zur Einstellung der jeweils geforderten Gütestufe ist es danach
erforderlich, eine entsprechende Vergütungsbehandlung anzuschließen.
Die Herstellung von nahtlosen Stahlrohren kann beispielsweise wie folgt durchgeführt
werden:
Ein aus einem erfindungsgemäßen Stahl hergestellter Rundblock wird in einem Ofen auf eine Temperatur von etwa 1200 bis 1250°C erwärmt und anschließend in einem Schrägwalzwerk gelocht. Im Rahmen der Warmumformung, die z. B. auf einem Stopfenwalzwerk oder in einer Rohrkontistraße vorgenommen werden kann, wird das Endwalzen bei einer Temperatur oberhalb von 900°C vorgenommen. Die so hergestellten Rohre können an Luft auf Raumtemperatur abgekühlt werden und weisen bereits im Walzustand gute Festigkeitswerte bei ansprechenden Zähigkeitseigenschaften auf, so daß sie für viele Zwecke bereits verwendbar sind. Für höhere Anforderungen empfiehlt es sich jedoch, die Rohre anschließend einer Vergütungsbehandlung zu unterziehen. Diese könnte auch unmittelbar aus der Walzhitze heraus erfolgen. Hierzu werden die nahtlosen Stahlrohre bei 850 bis 1050°C austenitisiert und anschließend z. B. in einem Wasserbad bis auf unter 100°C abgekühlt und danach im Temperaturbereich von 550 bis 750°C angelassen. Die Anlaßbehandlung in der Nähe von 750°C führt zu einer Güteklasse L 80 (P 80), während das Anlassen in der Nähe von 550°C zur Güteklasse P 110 (X 110) führt. Wesentlich ist, daß die hergestellten Walzprodukte sehr gute und gleichmäßige Werte der Kerbschlagzähigkeit auch bei Temperaturen unter 0°C aufweisen.
Ein aus einem erfindungsgemäßen Stahl hergestellter Rundblock wird in einem Ofen auf eine Temperatur von etwa 1200 bis 1250°C erwärmt und anschließend in einem Schrägwalzwerk gelocht. Im Rahmen der Warmumformung, die z. B. auf einem Stopfenwalzwerk oder in einer Rohrkontistraße vorgenommen werden kann, wird das Endwalzen bei einer Temperatur oberhalb von 900°C vorgenommen. Die so hergestellten Rohre können an Luft auf Raumtemperatur abgekühlt werden und weisen bereits im Walzustand gute Festigkeitswerte bei ansprechenden Zähigkeitseigenschaften auf, so daß sie für viele Zwecke bereits verwendbar sind. Für höhere Anforderungen empfiehlt es sich jedoch, die Rohre anschließend einer Vergütungsbehandlung zu unterziehen. Diese könnte auch unmittelbar aus der Walzhitze heraus erfolgen. Hierzu werden die nahtlosen Stahlrohre bei 850 bis 1050°C austenitisiert und anschließend z. B. in einem Wasserbad bis auf unter 100°C abgekühlt und danach im Temperaturbereich von 550 bis 750°C angelassen. Die Anlaßbehandlung in der Nähe von 750°C führt zu einer Güteklasse L 80 (P 80), während das Anlassen in der Nähe von 550°C zur Güteklasse P 110 (X 110) führt. Wesentlich ist, daß die hergestellten Walzprodukte sehr gute und gleichmäßige Werte der Kerbschlagzähigkeit auch bei Temperaturen unter 0°C aufweisen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungs- und Vergleichsbeispielen
näher erläutert. In den Figuren sind charakteristische Eigenschaften verschiedener
Zusammensetzungen von 13% Cr-Stählen einander gegenübergestellt. Es zeigen:
Fig. 1 Ferritgehalt dreier Werkstoffe bei unterschiedlichen Glühtemperaturen,
Fig. 2 Festigkeitseigenschaften verschiedener Werkstoffe der Gütestufe L 80,
Fig. 3 Mittelwerte der Kerbschlagarbeit von Proben verschiedener Werkstoffe
der Gütestufe L 80,
Fig. 4 Festigkeitseigenschaften verschiedener Werkstoffe der Gütestufe P 110,
Fig. 5 Mittelwerte der Kerbschlagarbeit von Proben verschiedener Werkstoffe
der Gütestufe P 110 und
Fig. 6 Streubereich der Kerbschlagarbeit bei unterschiedlichen
Prüftemperaturen.
In der Tabelle 1 sind die chemischen Zusammensetzungen von einigen
Versuchsschmelzen wiedergegeben. Die Schmelze Nr. 105 687 weist dabei eine
typische Zusammensetzung auf, wie sie aus dem gattungsbildenden Stand der
Technik gemäß WO 93/11270 bekannt ist, während die fünf Schmelzen mit der
Buchstabenkennung FH der vorliegenden Erfindung entsprechen. Obwohl die
Analysen auf den ersten Blick sehr ähnlich aussehen, zeigen sich in den
technologischen Eigenschaften zum Teil deutliche Unterschiede, insbesondere wenn
als Vergleich die aus dem Stand der Technik bekannte Legierung herangezogen wird.
In Fig. 1 ist für drei Versuchsstähle der Ferritgehalt in Abhängigkeit von der
Glühtemperatur dargestellt worden. Dabei handelt es sich um den erfindungsgemäßen
Stahl FH 932, um den Vergleichsstahl 105 687 und um einen weiteren Vergleichsstahl
104 025. Die Zusammensetzungen dieser drei Stähle sind jeweils in unvollständiger
Form durch tabellarische Angabe der Hauptlegierungselemente mit aufgeführt, um den
Sachzusammenhang leichter erkennen zu können. Der wesentliche Unterschied
zwischen den Stählen liegt im Nickelgehalt, der zwischen 0,15% und 1,44% variiert.
Nach dem Abschrecken von der Austenitisierungstemperatur (ca. 950°C) weist der
erste Vergleichsstahl 105 687 einen Ferritgehalt von ca. 21% und der zweite
Vergleichsstahl 104 025 einen Ferritgehalt von ca. nur 1% auf, während der
erfindungsgemäße Stahl FH 932 mit 10% etwa in der Mitte liegt. Bei einer Temperatur
in der Nähe von 1250°C, die etwa der Warmumformtemperatur zur Herstellung
nahtloser Stahlrohre entspricht, sind die Gefüge der Legierungen 105 687 und FH 932
überwiegend ferritisch, während die Legierung 104 025 bei dieser Temperatur zu
mindestens 85% austenitisch ist. Letzteres hat einen gravierenden Einfluß auf die
Warmumformbarkeit. Während sich die überwiegend ferritischen Legierungen
problemlos zu nahtlosen Rohren umformen ließen, kam es bei den bei
Umformtemperatur überwiegend austenitischen Schmelzen zu häufigeren
Walzproblemen.
Es hat sich auf der anderen Seite aber herausgestellt, daß es zur Herstellung von
hochfesten Rohren z. B. der Gütestufe C 95 (Streckgrenze im Bereich 655 bis 758
MPa, Nennwert 95 ksi) erforderlich ist, den Ferritgehalt nach dem Vergüten unter
einem bestimmten Grenzwert zu halten, der je nach Legierungszusammensetzung bei
etwa 10 bis 15% liegt. Die Einschränkung des Ferritgehalts in den fertigen Rohren ist
auch im Hinblick auf die Zähigkeitseigenschaften wichtig. Sowohl die Hochlage der
Kerbschlagarbeitswerte als auch die Übergangstemperatur werden mit abnehmendem
Ferritgehalt positiv beeinflußt. Darüber hinaus wird auch die Streuung der Einzelwerte
eingeschränkt.
Aus Fig. 2 gehen die Festigkeitseigenschaften der in Tabelle 1 aufgeführten
Werkstoffe in Form der Werte Rp0,2 und Rm hervor, wobei die untersuchten Proben der
Gütestufe L 80 entsprachen, nachdem sie einer Vergütebehandlung unterzogen
worden waren durch Glühen bei 900°C über eine Dauer von 15 Minuten, Abschrecken
in Wasser und anschließendes Anlassen bei 700°C während 30 Minuten und
Abkühlung an Luft. Einige der wesentlichen Legierungselemente sind in der
Darstellung zur besseren Unterscheidbarkeit mit angegeben. Man sieht, daß die
eingezeichnete Mindestgrenze von 80 ksi (552 MPa) von allen Stählen, besonders gut
aber von den fünf erfindungsgemäßen Stählen eingehalten wird.
In Fig. 3 sind für die entsprechenden Proben gemäß Fig. 2 die zugehörigen Mittelwerte
der Kerbschlagarbeit für die drei Untersuchungstemperaturen 20°C, 0°C und -20°C
dargestellt worden. Alle erfindungsgemäßen Stähle haben ebenso wie der
Vergleichsstahl 105 687 für die Gütestufe L 80 ausreichende Zähigkeitseigenschaften.
Bemerkenswert ist, daß der Stahl FH 932 trotz seiner deutlich höheren
Festigkeitswerte bei -20°C sogar noch eine bessere Zähigkeit zeigt als der
Vergleichsstahl 105 687.
In den Fig. 4 und 5 sind für die gleichen Stähle entsprechend Fig. 2 und Fig. 3 die
Festigkeits- und Zähigkeitseigenschaften dargestellt worden, nachdem die zu
untersuchenden Proben einer Vergütungsbehandlung zur Erreichung der Gütestufe
P 110 unterzogen worden waren. Hierzu waren eine Glühung über 15 Minuten bei
940°C, Abschrecken in Wasser, anschließendes Anlassen über 30 Minuten bei 600°C
und Abkühlen an Luft vorgenommen worden. Man erkennt wiederum, daß die fünf
erfindungsgemäßen Stähle die Mindeststreckgrenze 110 ksi (758 MPa) problemlos
überschreiten, während der Vergleichsstahl 105 687 diese Anforderung nicht zu
erfüllen vermag. Dies liegt an der von vornherein vorhandenen höheren
Grundfestigkeit der erfindungsgemäßen Stähle. Im Hinblick auf die Zähigkeit werden
die geforderten Eigenschaften von den erfindungsgemäßen Stählen erfüllt, wobei
wiederum die Legierung FH 932 besonders hervorzuheben ist, da sie beinahe
genauso hohe Werte ermöglicht wie der bekannte, deutlich weniger feste
Vergleichsstahl 105 687.
Aus den Darstellungen der Mittelwerte der Kerbschlagarbeit gehen die guten
Zähigkeitseigenschaften der erfindungsgemäßen Stähle aber nur eingeschränkt
hervor. Die Mittelwerte zeigen nämlich nicht, daß die Einzelwerte der Kerbschlagarbeit
bei den erfindungsgemäßen Stählen erheblich weniger breit streuen als bei dem
bekannten Stahl. Daher sind in Fig. 6 die Streubänder des bekannten Stahls 105 687
und des erfindungsgemäßen Stahls FH 932 für CVN-Proben (Längsproben) der
Gütestufe C 90 (Streckgrenze von 621 bis 724 MPa, Nennwert 90 ksi) einander
gegenübergestellt worden. Man erkennt nicht nur, daß die Breite des Streubandes
erheblich schmaler ausfällt, sondern stellt auch fest, daß der Steilabfall selbst zu
tieferen Temperaturen verschoben wird und daß das Niveau der Hochlage höher liegt.
Die überraschend große Flexibilität des erfindungsgemäßen Stahls im Hinblick auf die
Einstellbarkeit bestimmter Festigkeits- und Zähigkeitseigenschaften durch
Wärmebehandlungsmaßnahmen wird in den in den Tabellen 2 und 3
zusammengestellten Meßwerten deutlich. Für den Stahl FH 932, dessen
Eigenschaften als ganz besonders ausgewogen anzusehen sind, wurden die
Meßwerte bei unterschiedlichen Gefügeausbildungen ermittelt, und zwar für den
Walzzustand (Probenbezeichnung FH 932 W), für einen ersten Vergütungszustand
(Glühen bei 900°C über 15 Minuten, Abschrecken in Wasser, Anlassen bei 700°C über
30 Minuten und Abkühlung an Luft), der die Probenbezeichnung FH 932 L trägt, sowie
einen zweiten Vergütungszustand mit der Probenbezeichnung FH 932 Y (Glühen bei
900°C über 15 Minuten, Abschrecken in Wasser, Zwischenglühen bei 850°C über 30
Minuten, Abkühlen an Luft, erneutes Glühen bei 700°C über 30 Minuten und
anschließendes Abkühlen an Luft). Die Dehngrenze Rp0,2 variiert dabei im Bereich von
knapp 600 N/mm2 bis gut 800 N/mm2. Bemerkenswert ist, daß im Walzzustand bereits
mittlere Kerbschlagarbeitswerte (Längsproben, Blechdicke 15 mm) bei
Prüftemperaturen im Bereich von +20°C bis -20°C von etwa 120 Joule erreicht werden,
wobei die Streubreite, wie aus den entsprechenden Einzelwerten in Tabelle 3
hervorgeht, relativ schmal ist. Dies gilt auch für die beiden unterschiedlichen
Vergütungszustände. Durch die Vergütung wird das Zähigkeitsniveau jedoch drastisch
angehoben. Die Proben FH 932 Y weisen etwa 2½ mal so hohe Werte wie im
Walzzustand auf. In Tabelle 2 ist auch die Gefügeausbildung angegeben. Der
erfindungsgemäße Stahl weist im Walzzustand FH 932 W ebenso wie im Zustand der
Vergütung gemäß FH 932 L einen Ferritanteil von etwa 17% auf. Durch die
Vergütungsgehandlung gemäß FH 932 Y wird dagegen der Ferritgehalt auf etwa 9%
reduziert.
Bei dem erfindungsgemäßen Stahl läßt sich ein außerordentlich breites Spektrum an
Festigkeits- und Zähigkeitseigenschaften durch entsprechende Anwendung oder
Nichtanwendung von Wärmebehandlungsmaßnahmen darstellen. Hierdurch lassen
sich bei der Vormaterialhaltung für eine große Palette von Walz- und
Schmiedeprodukten unterschiedlicher Gütestufen erhebliche Kosten einsparen, da
stets vom gleichen Vormaterial ausgegangen werden kann. Dies ist möglich, ohne daß
Einbußen im Hinblick auf das Korrosionsverhalten der Werkstoffe hingenommen
werden müssen.
Claims (10)
1. Ni-haltiger Stahl zur Herstellung von Walz- und Schmiedeprodukten, die bei
ihrer weiteren Verwendung mit gasförmigen oder flüssigen Kohlenwasserstoffen,
die CO2 und Wasser sowie gegebenenfalls geringe Anteile an H2S enthalten, in
Kontakt treten und beständig gegen abtragende Korrosion und
Spannungsrißkorrosion sowie gleichzeitig gut schweißbar sind und eine 0,2%-
Dehngrenze von mindestens 550 N/mm2 aufweisen, wobei der Stahl folgende
chemische Elemente enthält (Gewichts-Prozent):
C 0,02% bis 0,06%
Si 0,15% bis 0,30%
Mn 1,60% bis 1,80%
P max. 0,035%
S max. 0,008%
Al max. 0,020%
Cr 12,5% bis 13,5%
Nb 0,025% bis 0,060%
N 0,010% bis 0,035%
sowie Eisen und übliche Verunreinigungen,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Stahl außerdem noch enthält:
Ni 0,3% bis 0,8%
V max. 0,07%
Ti max. 0,01%
W min.. 0,03%
daß die Summe aus C und N auf max. 0,07% begrenzt ist und
daß die Summe aus V und Ti auf max. 0,07% begrenzt ist.
daß der Stahl außerdem noch enthält:
daß die Summe aus V und Ti auf max. 0,07% begrenzt ist.
2. Stahl nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der V-Gehalt auf max. 0,03% begrenzt ist.
3. Stahl nach einem der Ansprüche 1 bis 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß der W-Gehalt mindestens 0,10%, insbesondere mindestens 0,15% beträgt.
4. Stahl nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß der W-Gehalt max. 1,0%, insbesondere max. 0,60% beträgt.
5. Verfahren zur Herstellung von Walz- und Schmiedeprodukten, insbesondere
von nahtlosen Stahlrohren oder Blechen und Bändern für geschweißte Rohre,
wobei die hergestellten Produkte bei ihrer weiteren Verwendung mit gasförmigen
oder flüssigen Kohlenwasserstoffen, die CO2 und Wasser sowie gegebenenfalls
geringe Anteile an H2S enthalten, in Kontakt treten und beständig gegen
abtragende Korrosion und Spannungsrißkorrosion sowie gleichzeitig gut
schweißbar sind und eine 0,2%-Dehngrenze von mindestens 550 N/mm2
aufweisen, durch Warmumformung eines Stahlvormaterials,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein Vormaterial aus einem Stahl gemäß Anspruch 1 verwendet wird.
6. Verfahren zur Herstellung von Walzprodukten nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß nach dem Vorwalzen das Endwalzen bei Temperaturen im Bereich von 950
bis 750°C mit einer Mindestverformung von 30% erfolgt.
7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß nach einer Abkühlung der Produkte aus der Hitze der Warmumformung auf
unter 100°C eine gesonderte Anlaßbehandlung erfolgt.
8. Verfahren nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Walz- oder Schmiedeprodukte zur Einstellung der gewünschten
Festigkeitsstufe einer gesonderten Vergütebehandlung (Härten und Anlassen)
unterzogen werden.
9. Verfahren nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen dem Härten und dem Anlassen eine Zwischenglühung im
Temperaturbereich Ac1 bis Ac3 mit anschließender Abkühlung unter 100°C
erfolgt.
10. Verfahren zur Herstellung von geschweißten Stahlrohren aus einem
Bandvormaterial, das nach einem Verfahren gemäß Anspruch 5 erzeugt wurde,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Bandvormaterial vor dem Einformen in der Schweißanlage weichgeglüht
wird und das geschweißte Rohr anschließend vergütet wird.
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE1996145139 DE19645139A1 (de) | 1996-10-24 | 1996-10-24 | Ni-haltiger Stahl und Verfahren zur Herstellung von Walz- und Schmiedeprodukten aus diesem Stahl |
PCT/DE1997/002359 WO1998017835A1 (de) | 1996-10-24 | 1997-10-07 | Ni-HALTIGER STAHL UND VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG VON WALZ- UND SCHMIEDEPRODUKTEN AUS DIESEM STAHL |
ARP970104839 AR013856A1 (es) | 1996-10-24 | 1997-10-20 | Acero niquelifero y procedimiento para la fabricacion de productos laminados y forjados de este acero |
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ID=7810429
Family Applications (1)
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Also Published As
Publication number | Publication date |
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