DE2123416C3 - Verwendung einer korrosionsbeständigen Zirkoniumlegierung - Google Patents

Description

Gehalt an	Ergebnisse	Nichtlegiertes	Legierung
oxy		Zr	Zr-Cu 2%
dierenden
Tonen

8 g/l
16 g/l

15 32 g/l
64 g/l

Aussehen

Vl

Aussehen

V_L
Aussehen

Aussehen

0,004 mm/an*) homogen

0,300 mm/an Beginn der Korrosion 2,4 mm/an Korrosionsfraß

Zerstörung

0,018 mm/an homogen

0,015 mm/an homogen

0,020 mm/an homogen

0,200 mm/an homogen

²⁰

Die Erfindung betrifft die Verwendung einer korrosionsbeständigen Zirkoniumlegierung aus 03 bis 4% Kupfer, gegebenenfalls bis zu 43% Hafnium, Resi, abgesehen von Verunreinigungen an Eisen und Chrom von weniger als 0,050%, an Wasserstoff von weniger al; 0,005%, an Stickstoff von weniger als 0,025%. an Kohlenstoff von weniger als 0,050%, Zirkonium.

Es ist bekannt, daß legiertes Zirkonium gegenübeheißen Lösungen von Schwefelsäure und bei bestimmten Konzentrationsbedingungen und gegenüber heißen Lösungen von Salzsäure eine gute Korrosionsbeständigkeit aufweist Es unterliegt jedoch dem Korrosions· fraß sobald diese Säurelösungen geringe Mengen oxydierender Ionen wie Fe^{+ + +} enthalten.

Außerdem ist es aus der FR-PS 13 73 048 bekann , daß Zirkoniumlegierungen mit bis zu 6 Gew.-% Kupfer gute Korrosionswiderstandsfestigkeiten gegenüber CO? bei hohen Temperaturen und unter starkem Druck aufweisen, daher werden diese Legierungen im Con: von Kernreaktoren verwendet, die mit einem Strom aus Kohlendioxydgas gekühlt werden.

Ferner ist aus der GB-PS 8 93 214 eine Legierung der eingangs genannten Art mit 0,15 bis 5% Kupfer bekannt, die gegenüber Dampf und Druckwasser korrosionsbeständig ist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Werkstoff in Form einer Zirkoniumlegierung bereitzustellen, der korrosionsbeständig im Zusammenhang mit heißer konzentrierter, oxydierende Metallionen enthaltender Salz- und/oder Schwefelsäure ist

Diese Aufgabe wird gelöst durch die Verwendung der eingangs genannten Zirkoniumlegierung als Werkstoff für Teile, die mit heißer konzentrierter, oxydierende Metallionen enthaltender Salz- und/oder Schwefelsäure in Berührung kommen.

Bevorzugt wird hierbei eine Legierung, die 13 bis 23% Kupfer enthält

Es wurden Vergleichsversuche durchgeführt, die die beträchtliche Verbesserung zeigen, die man erhall; wenn man das nichtlegierte Zirkonium durch eine Zirkoniumlegierung mit 2% Cü ersetzt Sie wurden durchgeführt, indem die Proben 6 Tage lang in verschiedenen Säurelösungen eingetaucht wurden, die oxydierende Ionen enthielten und bei einer Temperatur von 8O⁰C gehalten wurden. Die nachfolgenden Tabellen geben die Ergebnisse dieser Versuche wieder. Vl ist die lineare Korrosionsgeschwindigkeit, wie in der DiN* 8 g/l Norm 50.901 definiert ist.

*) an = Jahr

Tabelle 2

Salzsäurelösung (33 Gew.-% HCl), oxydierendes Ion F⁺⁺⁺

Gehalt an	Ergebnisse	Nichtlegiertes	Legierung
oxy		Zr	Zr-Cu 2%
dierenden
Ionen
8 g/l	VL	0,032 mm/an	0,075 mm/an
	Aussehen	homogen	homogen
16 g/l	Vl	0,075 mm/an	0,050 mm/an
	Aussehen	Korrosionsfraß	homogen
32 g/l	VL	2,8 mm/an	0,600 mm/an
	Aussehen	Korrosionsfraß	homogen
64 g/l	VL		1,6 mm/an
	Aussehen	Zerstörung	homogen

Tabelle 3

Schwefelsäurelösung (25 Gew.-% H2SO4), oxydierendes Ion Fe⁺⁺⁺

Gehalt an Ergebnisse Nichllegiertes Legierung oxydieren- Zr Zr-Cu 2%

den Ionen

16 g/l
32 g/l
64 g/l

55

V_L 0,010 mm/an

Aussehen homogen

V_L 0,050 mm/an

Aussehen homogen

V_L 0,120 mm/an

0,025 mm/an homogen

0,060 mm/an homogen

0,060 mm/an

Aussehen Korrosionsfraß homogen

Tabelle 4

Lösung mit 14 Gew.-% H₂SO₄ und 5 Gew.-% HCl, oxydierendes Ion Fe⁺⁺⁺

Gehalt an	Ergebnisse	Nichtlegiertes	Legierung
oxy		Zr	Zr-Cu 2%
dierenden
65 Ionen

V_L 0,003 mm/an

Aussehen homogen

0,015 mm/an homogen

Fortsetzung

Gehalt an	Ergebnisse	Nichtlegiertes	Legierung
oxy	-	Zr	Zr-Cu 2%
dierenden
Ionen

g/l
g/l
g/I

V_L 0,015 mm/an

Aussehen homogen

V_L 0,020 mm/an

Aussehen homogen

Aussehen

0,065 mm/an
Beginn des
Korrosionsfraßes

0,030 mm/an homogen

0,030 mm/an homogen

0,040 mm/an homogen Es wurde festgestellt, daß bei nichtlegientem Zirkon bei einem Gehalt an Fe⁺ + + über 8 g/I in den Säurelösungen mit Konzent;ationen über 8 Gew.-% Korrosionsfraß auftritt. Im Gegensatz hierzu ist es überraschend und bedeutet zugleich einen großen Fortschritt, daß Legierungen aus Zr und 2% Cu gegenüber diesem Korrosionsfraß unempfindlich sind, selbst wenn die konzentrierten Säurelösungen g^oße Mengen Eisen enthalten. Die Korrosion ist gleichmäßig

ίο und homogen. Der Unterschied in der Korrosion zwischen nicht legiertem Zr und der erfindungsgemäßen Zr-Cu-Legierung ist ebensoviel vorteilhafter, zumal für die letztere die Bedingungen schwerer sind. Dies ist insbesondere für die Konstruktion von Apparaten, Behältern und Leitungsnetzen für chemische Anlagen interessant

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Verwendung einer korrosionsbeständigen Zirkoniumlegierung aus 0,5 bis 4% Kupfer, gegebenenfalls bis zu 4,5% Hafnium, Rest, abgesehen von Verunreinigungen an Eisen und Chrom von weniger als 0,050%, an Wasserstoff von weniger als 0,005°/t, an Stickstoff von weniger als 0,025Yo, an Kohlenstoff von weniger als 0,050%, Zirkonium als Werkstoff fü r Teile, die mit heißer konzentrierter, oxydierend-; Metallionen enthaltender Salz- und/oder Schwefelsäure in Berührung kommen.

2. Verwendung der im Anspruch 1 genannten Legierung, die jedoch 1,5 bis 23% Kupfer enthäl·., für den Zweck nach Anspruch 1.

Tabelle

Salzsäurelösung (16,5 Gew.-% KCl), oxydierendes Ion

Fe⁺⁺⁺