DE2457089B2

DE2457089B2 - Verwendung eines austenitischferritischen Chrom-Nickel-Stickstoff-Stahles zur Herstellung von Gegenständen in der chemischen Industrie

Info

Publication number: DE2457089B2
Application number: DE2457089A
Authority: DE
Inventors: Karl Dipl.-Ing. Walpersbach Buchner; Josef Dipl.-Ing. Ternitz St. Johann Riedl
Original assignee: VEREINIGTE EDELSTAHLWERKE AG (VEW) WIEN NIEDERLASSUNG VEREINIGTE EDELSTAHLWERKE AG (VEW) VERKAUFSNIEDERLASSUNG BUEDERICH 4005 MEERBUSCH
Current assignee: VEREINIGTE EDELSTAHLWERKE AG (VEW) WIEN NIEDERLASSUNG VEREINIGTE EDELSTAHLWERKE AG (VEW) VERKAUFSNIEDERLASSUNG BUEDERICH 4005 MEERBUSCH
Priority date: 1973-12-10
Filing date: 1974-12-03
Publication date: 1980-07-10
Also published as: IT1026710B; SE413251B; DE2457089A1; AT333819B; SE7415228L; DD115508A5; ATA1031373A

Description

für den Zweck nach Anspruch 1.

3. Verwendung eines Chrom-Nickel-Stickstoff-Stahles nach Anspruch 1 oder 2, der zusätzlich

0 bis 1.25% Molybdän,
0 bis 1,00% Niob/Tantal,
0 bis 0,80% Titan

enthält für den Zweck nach Anspruch 1.

Die Verwendung zweiphasiger austenitisch-ferritischer Chrom-Nickel-Stähle zur Herstellung von Bauteilen in der chemischen Industrie ist bekannt. Solche korrosionsbeständige Stähle weisen üblicherweise ohne Kaltverfestigung Streckgrenzenwerte unter 60 kp/mm² auf, die in einzelnen Fällen auf Mindestwerte von 65 kp/min² gebracht werden können. Allerdings ist es zur Erzielung dieser höheren Werte der Streckgrenze, und zwar der 0,2%-Dehngrenze, erforderlich, den Kohlenstoffgehalt auf über 0,07 bis 0,10% anzuheben, wodurch unter anderem die Korrosionsbeständigkeit sowie die Zähigkeit, und zwar insbesondere die Kerbschlagzähigkeit, beeinträchtigt werden.

7.U den bekannten 7weiphasigen ferritisch-atistenifischcn Stahllegierungcri zählen beispielsweise Stähle mit 0,15 bis 0,25% Kohlenstoff, 0.80 bis 1,30% Silizium, max. 2,00% Mangan. 24.00 bis 26.00% Chrom, J.50 bis 5.50% Nickel sowie Stühle mit max. 0.10% Kohlenstoff, max. 1.00% Silizium, max. 2.00% Mangan. 26.00 bis 28.00% Chrom. 4.00 bis 5,00% Nickel. 1.30 bis 2.00% Molybdän. Der weiters bekannte Stahl mit max. 0,05% Kohlenstoff. 0,50% Silizium. 0.50% Mangan. 26,00% Chrom. 6.00%

Nickel und 0,20% Titan weist wohl eine entsprechende Korrosionsbeständigkeit auf, jedoch liegt die 0,2%-Dehngrenze im nicht Icaltverfestigten Zustand unter dem für zahlreiche spezielle Anwendungsfälle erforderliehen höheren Wert von ca. 70 kp/mm².

Außer den genannten Stählen sind noch zweiphasige Chrom-Nickel-Stähle bekannt, die neben Molybdän noch Zusätze von Niob oder Stickstoff bzw. Kupfer und Stickstoff enthalten. So erreicht man mit einem korrosionsbeständigen Chrom-Nickel-Stahl mit bis 0,12% Kohlenstoff, bis 1,00% Silizium, bis 2,00% Mangan, 20,00 bis 30,00% Chrom, 1,50 bis 2£0% Molybdän, 4,00 bis 6,00% Nickel, 0,10 bis 0,40% Stickstoff sowie gegebenenfalls 0,12 bis 0,40% Niob,

is 0,20bis 0,40% Wolfram, 0,12 bis 0,40% Vanadin, im nicht kaltverfestigten Zustand Streckgrenzenwerte von mindestens 65 kp/mm². Dazu ist allerdings ein Mindestgehalt von 1^0% Molybdän erforderlich, wodurch bei Halten in Temperaturbereichen über 400⁰C und 700⁰C eine 475°C-Versprödung sowie ein ZähigkeitsabfaU durch Auftreten von Sigmaphase bewirkt wird.

Die genannten Zusätze dienen bei Austenitanteilen im Stahl von 20 bis 70% in erjter Linie der Festigkeitssteigerung, wobei Kupfer einen Aushärteeffekt im Ferrit erwirkt. Diese Molybdän, Niob oder Titan sowie Vanadin enthaltenden Stähle besitzen zwar relativ hohe Festigkeiten, weisen aber demgegenüber geringere Kerbschlagzähigkeiten bei Raumtemperatur auf. Ebenso tritt zufolge dieser Legierungsgehalte die bekannte 475°C-Versprödung sowie Sigmaphasenversprödung bei ca. 700⁰C auf, die eine Verwendung solcher Stähle bei höheren Temperaturen ausschließt.

Die Erfindung betrifft die Verwendung eines korrosions- und hitzebeständigen austenitisch-ferritischen Chrom-Nickel-Stickstoff-Stahles mit

0,005 bis 0,065% Kohlenstoff

0,10 bis 1,00% Silizium

0,40 bis 4,00% Mangan

22,50 bis 28,00% Chrom

3,50 bis 8,00% Nickel

0,08 bis 0,40% Stickstoff

Rest Eisen

der bei einem Ferritanteil von 30 bis 70% durch eine Primärverformung bei Temperaturen über 1155° C und einer Weiterverformung bei Temperaturen unter 1000 bis 800⁰C auf eine 0,2%-Dehngrenze von mindestens 75 kp/mm² bei gleichzeitiger guter Kerb»chlagzähigkeit gebracht ist, zur Herstellung von Gegenständen in der chemischen Industrie, wo es auf Beständigkeit gegen organische Säuren ankommt, insbesondere der Gärungstechnik sowie Lebensmittel- und Papierindustrie.

Der erfindungsgemäß zu verwendende Stahl, der in Verbindung mit der Warmverformung überraschend hohe mechanische Gütewerte besitzt, weist außerdem ein gutes Korrosionsverhalten gegenüber Lösungen, die geringe Mengen Chlor enthalten, auf. Die Beständigkeit gegen Spannungsrißkorrosion in 0,10- bis 1,00%iger Chloridlösung bei 150 bis 250T liegt dabei höher als bei den gebräuchlichen austenitischcn Chrom-Nickel-Stählen wie z.B. DIN-Wcrkstoff Nr. 1.4301. Gegenüber organischen Säuren, beispielsweise Oxalsäure, erweisen sich die erfinJungsgemäßcn Stähle übrigens als vollkommen beständig.

Bei den erfindungsgemäß zu verwendenden Stählen wird dariibe,· hinaus die 475°("-Versprödiing weitgehend unterdrückt und auch die Sigmaphasenversprö-

dung bei ca, 700⁰C tritt, wenn überhaupt, nuir in einem sehr geringen MaQe auf. Dadurch sind die erf jndungsge- roäß zu verwendenden Stähle als Wer|fstoff zur Herstellung von Gegenständen geeignet,, die bei erhöhten Temperaturen eingesetzt werdi;n, wobei 5 gleichzeitig hohe Festigkeiten bei guter Zähigkeit erforderlich sind.

Innerhalb des Bereiches der erfindungsigemäß zu verwendenden Stähle haben solche mit

max. 0,05% Kohlenstoff

030 bis 0,60% Silizium

040 bis 2,00% Mangan

23,00 bis 27,00% Chrom

4,00 bis 6.00% Nickel

0,10 bis 0^0% Stickstoff

sowie gegebenenfalls Zusätzen von

!0

15

0 bis 1,25% Molybdän

0 bis 1,00% Niob/Tantal

0 bis 0,80% Titan

Rest Eisen

als vorteilhaft erwiesen.

Die Zulegierung von Molybdän, Niob/Tantöl und Titan, einzeln oder gemeinsam, erweist sich nur dann Js zweckmäßig, wenn auf Korrosionsbeständigkeit, Festigkeit oder Schweißbarkeit besonderes Gewicht gelegt wird und eine Verminderung der Zähigkeit bzw. Kerbzähigkeit in Kauf genommen oder die Hitzebeständigkeit durch Verwendung bei Temperaturen unter 400⁰C nicht ausgenützt wird.

Anhand von !mehreren erfindungsgemäß zu verwendenden Stählen werden die Zusammensetzungen, die mechanischen Gütewerte und das Korrosionsverhalten beim Huey-Test wiedergegeben.

Chemische Analyse

0,020 0,029 0,028 0,030 0,026

0,45 0,52 0,45 0,55 0,55

0,51	25,42	4,06	0,20	—	—
2,04	26,66	4,46	0,27	-	-
0,98	26,99	5,65	O,Ü8	1,25	-
1,96	26,00	4,51	0,18	-	0,71
0,50	24,02	4,09	0,20	1,20	0,54

Mechanische Gütewerte

Stahl

Nr.

Zugfestigkeit 0,2%-Dehn- Dehnung grenze

kp/mnr

kp/mnr Einschnürung

Kerbzähigkeil
bei Raumtemperatur
(DVM-Probe)
an
kp/cm²

95,5 104,1 92,5 96,8 93,3

79,0 88,2 81,8 82,6 75,5

25,0 26,6 21,5 22,2 24,0 63,6
66,9
60,5
54,4
56,4

17,7
19,4
i2,5
8,8
9,7

Korrosionswerlc nach Huey-Test

(siedende 65%ige Salpetersäure 5 X 48 h)

Stahl

Nr.

g/m² h

0.133 0.124 0,119 0.139 0.150 ο Die erfindungsgemäß zu verwendenden Stähle zeichnen sich durch eine hohe Mindeststreckgrenze im nicht verfestigten Zustand, gute Zähigkeit sowie relativ hohe Kerbzähigkeitswerte und besondere Korrosionsbeständigkeit, insbesondere gegenüber organischen

«ι Säuren, aus. Auch gegenüber auftretender Spannungsriß- und Punktkorrosion erweisen sich die Stähle als widerstandsfähig.

Neben ausreichender Schweißbarkeit sind die Stahllegierungen günstig verformbar und können überdies

.". gut beaibcitet werden. Da sie bei höheren Temperaturen nicht zu Versprödungen neigen, sind die erfinclungsgemäß zu s erwendenden Stähle auch als Werkstoff für solche Gegenstände vorteilhaft verwendbar, wo es auf

alle die vorgenannteti Eigenschaften und zusätzlich auf Hitzebeständigkeit ankommt

Zu den besonderen Eigenschaften der Stähle kommt noch die durch die Warmverformung in den vorgeschlagenen Temperaturbereichen erzielte homogene Gefügestruktur sowie die Ausbildung einer günstigen Feinkörnigkeit Eine solche vorteilhafte Korngröße konnte bei den bisher bekannten austenitisch-ferritischen Ch^rom-Nickel-Stählen nicht beobachtet werden.

Als Verwendungszwecke der vorgeschlagenen Stähle kommen Anlagen und Vorrichtungsteile, wie Rohrleitungen, Behälter, Rührwerke, Verdampfer, bei der Herstellung von Alkohol, Essig, Back- und Futterhefe in Betracht Weitere Anwendungsgebiete sind RuBbläserrohre in Dampfkraftwerken, Wärmetauscher, Separatoren, Armaturen und dgl. in Brauereien, pharmazeutischen Betrieben sowie Papierfabriken.

Claims

Patentansprüche:

1. Verwendung eines korrosion?.- und hitzebeständigen austenitisch-ferritischen Chrom-Nickel-Stickstoff-Stahles, bestehend aus

0,005 bis 0,065% Kohlenstoff, 0,10 bis 1,00% Silizium, 0,50 bis 4,00% Mangan, 22^0 bis 28,00% Chrom, 3,50 bis 8.00% Nickel, 0,08 bis 0,40% Stickstoff, Rest Eisen,

der bei einem Ferritanteil von 30 bis 70% durch eine Primärverformung bei Temperaturen über 1155° C und einer Weiterverformung bei Temperaturen unter 1000 bis 800⁰C auf eine 0,2%-Dehngrenze von mindestens 75 kp/mm² bei gleichzeitiger guter Kerbzähigkeit gebracht ist, zur Herstellung von Gegenständen in der chemischen Industrie, die beständig gegen organische Säuren sind, insbesondere in der Gärungstechnik sowie Lebensmittel- und Papierindustrie.

2. Verwendung eines Chrom-Nickel-Stickstoff-Stahles nach Anspruch 1, bestehend aus

max. 0,05% Kohlenstoff,

030 bis 0,60% Silizium,

OpO bis 2,00% Mangan,

23,00 bis 27,00% Chrom,

4,00 bis 6,00% Nickel,

0,10 bis 0,30% Stickstoff

Rest Eisen