DE2919793A1 - PROCESS FOR PROTECTING AUSTENITIC STAINLESS STEEL AGAINST STRESS CORROSION - Google Patents

PROCESS FOR PROTECTING AUSTENITIC STAINLESS STEEL AGAINST STRESS CORROSION

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DE2919793A1
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Mark John Johnson
Remus Adam Lula
Paul Joseph Pavlik
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Allegheny Ludlum Steel Corp
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Allegheny Ludlum Industries Inc
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23F—NON-MECHANICAL REMOVAL OF METALLIC MATERIAL FROM SURFACE; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL; MULTI-STEP PROCESSES FOR SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL INVOLVING AT LEAST ONE PROCESS PROVIDED FOR IN CLASS C23 AND AT LEAST ONE PROCESS COVERED BY SUBCLASS C21D OR C22F OR CLASS C25
    • C23F13/00—Inhibiting corrosion of metals by anodic or cathodic protection
    • C23F13/02—Inhibiting corrosion of metals by anodic or cathodic protection cathodic; Selection of conditions, parameters or procedures for cathodic protection, e.g. of electrical conditions

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • Preventing Corrosion Or Incrustation Of Metals (AREA)
  • Arc Welding In General (AREA)
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Description

Beschreibungdescription

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren der im Oberbegriff von Anspruch 1 erläuterten Art·The invention relates to a method of the type explained in the preamble of claim 1

Da austenitische, nicht-rostende Stähle zur Spannungsrißkorrosion neigen, ist ihre Verwendung auf Einsatzgebiete beschränkt, wo sie den Bedingungen, die zur Spannungsrißkorrosion führen, nicht ausgesetzt sind. Die Konstrukteure sind deshalb in Fällen, wo Spannungsrißkorrosion zu erwarten war , auf hoch nickelhaltige Legierungen oder auf die nicht-rostendsn Stähle der neuen 400er-Serien ausgewichen. Beide Alternativen haben jedoch ihre Nachteile. Die Nickellegierungen sind sehr teuer und die nichtrostenden Stähle der 400er-Serien sind im allgemeinen schwieriger zu verformen und zu schweißen.Because austenitic, stainless steels are used Are prone to stress corrosion cracking, their use is limited to areas of application where they meet the conditions which lead to stress corrosion cracking, are not exposed. The designers are therefore in cases where Stress corrosion cracking was to be expected on alloys with a high nickel content or on the non-rusting alloys Dodged steels from the new 400 series. However, both alternatives have their drawbacks. the Nickel alloys are very expensive and the 400 series stainless steels are common more difficult to deform and weld.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Möglichkeit aufzuzeigen, den schweiß- und verarbeitbaren austenifcischen nicht-rostenden Stahl auch in einer Umgebung einzusetzen, in der die Spannungsrißkorrosion ein Problem darstellt. Der austenitische nicht-rcstende Stahl wird gegen die Spannungsrißkorrosion geschützt, indem er partiell mit einem anderen nicht-rostenden Stahl, der in den korrosiven Medien unedler ist als der austenitische Stahl, bedeckt wird.The invention is based on the object of showing an improved way to weld and machinable austenitic stainless steel can also be used in an environment in which stress corrosion cracking is a problem. The austenitic Non-corroding steel is protected against stress corrosion cracking by being partially covered with a other stainless steel, which is less noble in corrosive media than austenitic steel, is covered.

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Es wurde versucht, austenfcische nicht-rostende Stähle gegen Spannungsrißkorrosion dadurch zu schützen, daß man sie teilweise mit einem andersartigen Metall überzog. Aus der US-ES 3 084 742 und der US-PS 3 378 359 sind Erfahren ersichtlich, "bei denen Kohlenstoff stahl und Aluminium verwendet werden, um nicht-rostenden Stahl zu schützen. Ein Verfahren jedoch, "bei dem nichtrostender Stahl einen anderen nicht-rostenden Stahl schützt, wird nicht beschrieben.Attempts were made to make austenitic stainless steels to protect against stress corrosion cracking by partially coating them with a different type of metal. From US-ES 3,084,742 and US-PS 3,378,359 can be seen experienced, "in which carbon steel and aluminum are used to protect stainless steel. One method, however, "which is more rustproof Steel protects another stainless steel is not described.

Ein anderes Patent, die US-PS 3 830 720, beschreibt eine Opferanode, die sich aus einem Kern aus einem nicht-rostenden Stahl und einem Aluminiumüberzug zusammensetzt. Ba der nicht-rostende Stahl die gleiche Legierungszusammensetzung wie der zieht-ro st ende Stahl aufweist, auf welchem er angebracht ist, beschreibt auch diese Veröffentlichung kein Verfahren, bei dem ein austenitischer nicht-rostender Stahl durch einen anderen nicht-rostenden Stahl geschützt wird. Das Aluminium dient als Opfermetall, wie schon in US-PS 3 378 359 beschrieben.Another patent, U.S. Patent 3,830,720, describes a sacrificial anode, which is composed of a core made of a stainless steel and an aluminum coating. The stainless steel has the same alloy composition as the draw-stainless steel has on which it is attached, this publication also does not describe a method in which one austenitic stainless steel is protected by another stainless steel. That Aluminum serves as a sacrificial metal, as described in US Pat. No. 3,378,359.

Weiterhin beschäftigen sich viele Veröffentlichungen mit galvanischen Reaktionen. Biese Veröffentlichungen schließen die US-Patentschriften 1 613 461, 2 303 778, 2 619 4-55, 3 616 419 und 3 830 634- ein. Keine von ihnen beschreibt ein Verfahren, bei dem ein anderer nichtrostender Stahl verwendet wird, um einen austeni ti sehen nicht-rostenden Stahl zu schützen. Die vorliegende Erfindung verlängert durch Anwendung eines nichtrostenden Stahles die Lebensdauer des Opfermetalls und reduziert den Anteil der verunreinigenden Korrosionsprodukte.Furthermore, many publications deal with galvanic reactions. These publications include U.S. Patents 1,613,461, 2,303,778, 2 619 4-55, 3 616 419 and 3 830 634- a. None of them describes a process in which a different stainless steel is used to see an austeni ti stainless steel protect. The present invention By using a stainless steel, the service life of the sacrificial metal is extended and reduced the proportion of contaminating corrosion products.

Der Erfindung liegt weiterhin die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu entwickeln, in dem ein anderer nichtrostender Stahl einen austenitischen nieht-rostenden Stahl für den Einsatz in einer Umgebung verwendbar macht, die Spannungskorrosion begünstigt.The invention is also based on the object of developing a method in which another stainless Steel an austenitic non-rusting steel suitable for use in an environment makes, which favors stress corrosion.

Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt den Einsatz von austenitischem nicht-rostendem Stahl in einer Umgebung, in der der nicht-rostende Stahl Bedingungen unterworfen ist, die Spannungsrißkorrosion auslösen. Bei diesem Verfahren wird eine Unterlage aus austenitischem nicht-rostenden Stahl bereitgestellt. Auf einer der Oberflächen dieser Unterlage wird in abgegrenzten Bezirken ein anderer nicht-rostender Stahl aufgebracht, der in der erwähnten korrosiven Umgebung unedler als der austenitische nicht-rostende Stahl ist. Die korrosive Umgebung ist im allgemeinen ein chloridhaltige3 Medium; es könnte Jedoch, ebenso ein sulfidhaltiges oder ätzendes Medium sein. Die Auswahl des anderen nicht-rostenden Stahles hängt von den bestimmenden Eigenschaften der Umgebung ab, in der der austenitische nicht-rostende Stahl eingesetzt werden soll. Der andere nicht-rostende Stahl kann auf dem austenitischen nicht-rostenden Stahl auf unterschiedliche Weise befestigt werden, z.B. durch Schweißen, durch Anwendung von Druck, durch Nieten und durch Spritzen. Die Stähle müssen so verbunden werden, daß ein elektrisch leitender Eontakt gewährleistet ist.The method according to the invention allows use of austenitic stainless steel in one Environment in which the stainless steel is subjected to conditions which cause stress corrosion cracking. In this process, an austenitic stainless steel base is provided. On a the surfaces of this pad will be demarcated in Another stainless steel is applied to the districts, which is less noble than austenitic stainless steel in the aforementioned corrosive environment. The corrosive The environment is generally a chloride-containing3 medium; However, it could also be sulphide-containing or corrosive Be medium. The choice of the other non-rusting Steel depends on the defining properties of the environment in which the austenitic stainless steel Steel should be used. The other stainless steel can be based on the austenitic stainless steel fastened in different ways, e.g. by welding, by applying pressure, by riveting and by spraying. The steels must be connected in such a way that an electrically conductive contact is guaranteed.

Das Produkt der vorliegenden Erfindung ist charakterisiert durch eine Unterlage aus einem austenitischen nicht-rostenden Stahl und einem darauf angebrachten anderen, von der Unterlage verschiedenen nicht-rostenden Stahl. Der andere nicht-rostende Stahl bedeckt partiell eine derThe product of the present invention is characterized by a backing made of an austenitic stainless Steel and another stainless steel attached to it, different from the base. Of the other stainless steel partially covers one of the

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Oberflächen der Unterlage, wie oben beschrieben. Bevorzugte andere Stähle sind die nicht-rostenden Stähle A.I.S.I. Typ 409 und Typ 4-39· Eine bevorzugte austenitische Legierung ist der nicht-rostende Stahl A.I.S.I. Typ 304·. Das Produkt kann zu verschiedenen Kesseln geformt und geschweißt werden, so z.B. zu Heißwasserbehältemund Wärmetauschern.■Surface of the pad as described above. Preferred other steels are the stainless steels A.I.S.I. Type 409 and Type 4-39 · A preferred austenitic Alloy is the stainless steel A.I.S.I. Type 304 ·. The product can be used in different boilers be shaped and welded, e.g. into hot water tanks and heat exchangers. ■

Der andere nioht-rostende Stahl kann auf den austenitisehen nicht-rostenden Stahl entwsder während der Fertigung des Produktes oder nachträglich aufgebracht werden. Der andere nicht-rostende Stahl stellt einen Bereich der inneren Oberfläche des fertigen Kessels dar.The other non-rusting steel can be seen on the austenite stainless steel either during the Manufacture of the product or applied afterwards will. The other stainless steel makes one Area of the inner surface of the finished boiler.

Die folgenden Beispiele sollen gewisse Aspekte der Erfindung näher erläutern.The following examples are intended to illustrate certain aspects of the invention in more detail.

Ein Probestreifen des nicht-rostenden Stahles A.I.S.I. ^yp 304 mit den Abmessungen 2,54 cm χ 21,24 cm (1 inch χ 6 inch) wird U-förmig gebogen und in kochende 42 %-ige Mgöl2-Iiösung eingesetzt. Die Probe riß innerhalb 4 Stunden. A sample strip of the stainless steel AISI ^ yp 304 with the dimensions 2.54 cm by 21.24 cm (1 inch by 6 inches) is bent into a U-shape and placed in a boiling 42% Mg oil 2 solution. The sample cracked within 4 hours.

Drei andere Probestreifen aus dem nicht-rostenden Stahl A.I.S.I. Typ 304 mit den Abmessungen 2,54 cm χ 21,24 cm (1 inch χ 6 inch) wurden U-förmig gebogen und in kochende 42%-ige MgCl2-Lösung eingesetzt. Auf eine der Proben wurde, oberhalb des Bolzens, der die beiden Probenschenkel in der U-Form zusammenhielt, ein 2,54 cm χ 2,54 cm (1 inch χ 1 inch) großes Stück des nichtrostenden Stahles A.I.S.I. Typ 409 durch Punktschweißen aufgebracht. Die anderen beiden Proben trugen ein gleich großes Stück des nicht-rostenden Stahles A.I.S.I. Typ 409» das unterhalb des Halterungsbolzens auf einemThree other sample strips of AISI Type 304 stainless steel measuring 2.54 cm by 21.24 cm (1 inch by 6 inches) were bent into a U-shape and placed in a boiling 42% MgCl 2 solution. A 1 inch by 1 inch (2.54 cm by 2.54 cm) piece of AISI Type 409 stainless steel was spot welded to one of the specimens above the bolt holding the two specimen legs together in the U-shape. The other two samples carried an equal piece of stainless steel AISI Type 409 »the one below the retaining bolt on one

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Schenkel durch Punktschweißen aufgebracht war. Die Eroben rissen auch nach einer.Prüfdauer von 840 Stunden nicht.Leg was applied by spot welding. the Eroben also tore after a test duration of 840 hours not.

Der andere nicht-rostende Stahl vom Typ 409 verschafft dem austenitischen nicht-rostenden Stahl vom Typ 304- einen ausgezeichneten Schutz gegen Spannungsrißkorro si on.The other provides type 409 stainless steel austenitic stainless steel from Type 304 - excellent protection against stress corrosion cracking si on.

Für den Fachmann äst ersichtlich, daß die neuen Prinzipien der Erfindung, die hier anhand spezifischer Beispiele beschrieben wurden, die unterschiedlichsten Abwandlungen und Anwendungen zulassen. Es ist dementsprechend erwünscht, daß die Auslegung der Breite der Patentansprüche nicht auf die spezifischen Erfindungsbeispiele beschränkt bleiben, die hier beschrieben wurden.It will be apparent to those skilled in the art that the new principles of the invention, which have been described here with reference to specific examples, the most varied Allow modifications and applications. Accordingly, it is desirable that the design the breadth of the claims is not limited to the specific examples of the invention described herein became.

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Claims (6)

PATENTANWALTS A. GRUNECKERPATENT ADVOCATE A. GRUNECKER DlPL-ING.DlPL-ING. H. KINKELDEYH. KINKELDEY Da-ING.Da-ING. W. STOCKMAIRW. STOCKMAIR O Q 1 Q Γ7 Q O Oa-!NG.-AeE(CALTK>9O Q 1 Q Γ7 Q O Oa-! NG.-AeE (CALTK> 9 £3 I 3 /3O κ SCHUMANN£ 3 I 3 / 3O κ SCHUMANN P. H. JAKOB G. BEZOLDP. H. JAKOB G. BEZOLD Da FER MAT.· DIFL-CHEM Since FER MAT.DIFL-CHEM 8 MÜNCHEN8 MUNICH MAXIMILIANSTRASSeMAXIMILIANSTRASSe ALLEGHENY LUDLUM INDUSTRIES,TJTC.ALLEGHENY LUDLUM INDUSTRIES, TJTC. Iwo Oliver PlazaIwo Oliver Plaza Pittsburgh, Pennsylvania 15222 P 13 851 - 604/wa U.S.A.Pittsburgh, Pennsylvania 15222 P 13 851-604 / wa UNITED STATES. Verfahren zum Schützen von austenitischemMethod for protecting austenitic nfcht-rostendem Stahl gegen SpannungsrißkorrosionNon-rusting steel against stress corrosion cracking PatentansprücheClaims Verfahren zum Verwendbarmachen von austenitischem nicht-rostendem Stahl in einer Umgebung, in der der nicht-rostende Stahl Bedingungen unterworfen ist, die zur Spannungsrißkorrosion führen, dadurch gekennzeichnet , daß auf abgegrenzte Bezirke einer der Oberflächen einer Unterlage aus austenitischem nichtrostenden Stahl ein anderer, von der Unterlage verschiedener nicht-rostender Stahl aufgebracht wird, daß dieser andere nicht-rostende Stahl in der korrosiven Umgebung unedler als der austenitische nicht-rostende Stahl ist, und daß dieser andere nicht-rostende Stahl in elektrisch leitendem Kontakt mit dem austenitisehen nicht-rostendenMethod of rendering austenitic stainless steel useful in an environment in which the stainless steel is subject to conditions that lead to stress corrosion cracking, characterized that on demarcated areas one of the surfaces of an austenitic stainless steel backing Steel another stainless steel, different from the base, is applied to this one other stainless steel in the corrosive environment is less noble than the austenitic stainless steel, and that this other stainless steel in electrical conductive contact with the austenitic look stainless 909851/Q307909851 / Q307 TELEFON (OSB) 33 98 69 TELEX 00-29330 TEIEGRAMME MONAPAT TELEKOPIERER TELEPHONE (OSB) 33 98 69 TELEX 00-29330 TEIEGRAMME MONAPAT TELECOPIER Stahl steht.Steel stands. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der austenitische nicht-rostende Stahl ein nicht-rostender Stahl A.I.S.I· Typ 504 ist.2. The method according to claim 1, characterized in that the austenitic stainless Steel is a stainless steel A.I.S.I Type 504. 3- Verfahren nach Anspruch. 2, dadurch, gekennzeichnet, daß der andere niciit-rosteade Stahl ein nicht-rostender Stahl aus der Gruppe A.I.S.I. Typ 409 und 439 ist.3- method according to claim. 2, characterized in that the other niciit-rosteade steel a stainless steel from the group A.I.S.I. Type 409 and 439 is. 4. Werkstoff verbund, dadurch gekennzeichn e t , daß auf einer Unterlage aus austenitischem nichtrostendem Stahl ein anderer, von der Unterlage verschiedener nicht-rostender Stahl aufgebracht ist, daß der andere nicht-rostende Stahl abgegrenzte Bezirke einer der Oberflächen der Unterlage bedeckt, daß der andere nicht-rostende Stahl den austenitisehen nichtrostenden Stahl für die Verwendung in Medien geeignet macht, die bei austenitischem nLcht-rostendem Stahl Spannungsrißkorrosion auslösen, und daß der andere nichtrostende Stahl in der korrosiven Umgebung unedler ist, als der austenitische nicht-rostende Stahl.4. Material composite, marked thereby e t that on an austenitic stainless steel base another, different from the base Stainless steel is applied that the other stainless steel demarcated areas one of the surfaces of the pad covers that the other stainless steel see the austenite stainless steel Makes steel suitable for use in media that are austenitic non-rusting steel Cause stress corrosion cracking, and that the other stainless steel in the corrosive environment is less noble, than the austenitic stainless steel. 5· Werkstoff verbund nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß der austenitische nicht-rostende Stahl ein nicht-rostender Stahl A.I.S.I. Typ 304 ist.5 · composite material according to claim 4, characterized that the austenitic stainless steel is an A.I.S.I. Type 304 is. 6. Werkstoff verbund nach Anspruch 5» dadurch ge k e η η zeichnet, daß der andere nicht-rostende Stahl ein nicht-rostender Stahl aus der Gruppe A.I.S.I. Typ und 439 ist.6. composite material according to claim 5 »characterized by ge k e η η, that the other stainless steel is a stainless steel from the group A.I.S.I. Type and 439 is. 909851/0607909851/0607
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