DE3039473A1 - CARBON AND CORROSION PROTECTED NICKEL BASE ALLOY - Google Patents
CARBON AND CORROSION PROTECTED NICKEL BASE ALLOYInfo
- Publication number
- DE3039473A1 DE3039473A1 DE19803039473 DE3039473A DE3039473A1 DE 3039473 A1 DE3039473 A1 DE 3039473A1 DE 19803039473 DE19803039473 DE 19803039473 DE 3039473 A DE3039473 A DE 3039473A DE 3039473 A1 DE3039473 A1 DE 3039473A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- alloy
- aluminum
- oxygen
- content
- corrosion
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C19/00—Alloys based on nickel or cobalt
- C22C19/03—Alloys based on nickel or cobalt based on nickel
- C22C19/05—Alloys based on nickel or cobalt based on nickel with chromium
- C22C19/051—Alloys based on nickel or cobalt based on nickel with chromium and Mo or W
- C22C19/057—Alloys based on nickel or cobalt based on nickel with chromium and Mo or W with the maximum Cr content being less 10%
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C19/00—Alloys based on nickel or cobalt
- C22C19/03—Alloys based on nickel or cobalt based on nickel
- C22C19/05—Alloys based on nickel or cobalt based on nickel with chromium
- C22C19/051—Alloys based on nickel or cobalt based on nickel with chromium and Mo or W
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Preventing Corrosion Or Incrustation Of Metals (AREA)
- Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)
Description
GHT O^ Unser ZeichenGHT O ^ Our mark
Gesellschaft für 24.525.9Society for 24.525.9
Hochtemperaturreaktor-Technik mbH D-5060 Bergisch Gladbach 1
5High temperature reactor technology mbH D-5060 Bergisch Gladbach 1
5
Aufkohlungs- und korrosionsgeschützte NickelbasislegierungCarburizing and corrosion-protected nickel-based alloy
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Nickelbasislegierung nach dem Oberbegriff des ersten Anspruches. Nickelbasislegierungen werden vorzugsweise dort verwendet, wo hohe Festigkeitswerte bei erhöhten Temperaturen gewährleistet sein müssen. Ein solcher Verwendungsfall ist z. B. der mit Helium betriebene Kühlkreislauf eines Hochtemperaturkernreaktors; der Einsatz derartiger Reaktoren wird in Betracht gezogen unter anderem für die Kohleveredelung, z. B. die Erzeugung von synthetischem Erdgas. Dies bringt es mit sich, daß in dem Kühlkreislauf mit dem Vorhandensein kleiner Verunreinigungen durch Methan und Wasserstoff gerechnet werden muß. Es hat sich gezeigt, daß die genannten Legierungen bei den hohen Betriebstemperaturen von 800 - 1000 0C zur Aufkohlung und zu interkristalliner Korrosion neigen. 25The present invention relates to a nickel-based alloy according to the preamble of the first claim. Nickel-based alloys are preferably used where high strength values must be guaranteed at elevated temperatures. Such a use case is z. B. the helium-operated cooling circuit of a high-temperature nuclear reactor; the use of such reactors is contemplated, inter alia, for coal refining, e.g. B. the production of synthetic natural gas. This means that the presence of small impurities from methane and hydrogen must be expected in the cooling circuit. It has been found that the alloys mentioned at the high operating temperatures of 800 - 1000 0 C tend to carburization and to intergranular corrosion. 25th
Bekannt ist die Eigenschaft des Aluminiums, in oxidierender Atmosphäre eine dichte, nach ihrer Ausbildung weitere Oxidation hemmende Oxidationschicht auszubilden. Ein einfaches Zulegieren von Aluminium zu Nickelbasislegierungen reicht jedoch nicht aus, um an der Oberfläche von aus derartigen Legierungen hergestellten Werkstücken zur Ausbildung einer schützenden Oxidschicht zu führen. Vielmehr bildet sich das Aluminiumoxid in Form unregelmäßiger Partikel unterhalb der Oberfläche, wo es nicht nur keine Schutzwirkung entfaltet, sondern sogar die Korrosion begünstigt.The property of aluminum is known to be dense in an oxidizing atmosphere, and further after its formation Forming oxidation inhibiting oxidation layer. A simple addition of aluminum to nickel-based alloys However, it is not sufficient to work on the surface of workpieces made from such alloys Lead formation of a protective oxide layer. Rather, the aluminum oxide forms more irregularly Particles below the surface, where not only does it not have a protective effect, but even corrosion favored.
We/17.10.80We / 10/17/80
-?- 24.525.9-? - 24.525.9
Dieses Verhalten ist darauf zurückzuführen, daß der Sauerstoff schneller in die Legierung eindiffundiert, als das Aluminium an die Oberfläche. Bei Versuchen mit einer vorzugsweise für die Herstellung von Gasturbinenschaufeln verwendeten, bekannten Legierung der folgenden Zusammensetzung: (hier und im folgenden alle Angaben inThis behavior is due to the fact that the oxygen diffuses faster into the alloy, than the aluminum to the surface. In tests with one, preferably for the manufacture of gas turbine blades used, known alloy of the following composition: (here and in the following all information in
Gewichts-%)Weight%)
Si Mn Cr Nl Fe Mo Co Tl Al W 0,1 <0,l 9,24 Rest 0,2 3,0 14,4 4,63 5,48 0,1 Si Mn Cr Nl Fe Mo Co Tl Al W 0.1 <0.1 9.24 remainder 0.2 3.0 14.4 4.63 5.48 0.1
hat sich gezeigt, daß bei Zulegierung von Titan in einem bestimmten Verhältnis zum Aluminium die Bildung einer durchgehenden Oxidschicht auf dem Werkstück begünstigt und dadurch die Korrosionsfestigkeit erhöht wird.It has been shown that when titanium is added in a certain ratio to aluminum, the formation of a A continuous oxide layer on the workpiece is favored and the corrosion resistance is increased as a result.
Ausgehend von dieser Erkenntnis besteht die Aufgabe der Erfindung in der Angabe einer Legierungszusammensetzung, die in einer Umgebung mit niedrigem Sauerstoffpartialdruck zur Bildung einer durchgehenden, dichten Oxidhaut fähig ist und dadurch der Aufkohlung und der Korrosion widersteht. Die Legierung soll darüber hinaus (im Gegensatz zu der zuletzt erwähnten) mechanische Eigenschaften aufweisen, die es gestatten, aus ihr Bauteile, z. B.Based on this knowledge, the object of the invention is to specify an alloy composition, those in an environment with low oxygen partial pressure to form a continuous, dense oxide skin capable of resisting carburization and corrosion. The alloy should also (in contrast to the last-mentioned) have mechanical properties that allow components such. B.
Rohre für Wärmetauscher in Kernreaktoranlagen der beschriebenen Art herzustellen. Die schutzschichtbildenden Eigenschaften der Legierung sollen im gesamten Temperaturbereich ihres Einsatzes, d. h. von Raumtemperatur bis zu etwa 1000 0C erhalten bleiben. Die Lösung dieser Aufgabe besteht aus einer Legierung, die den im kennzeichnenden Teil des ersten Anspruches aufgestellten Merkmalen genügt. Die Merkmale von speziellen Ausgestaltungen dieses allgemeinen Erfindungsgedanken werden in Anspruch 2 genannt.Manufacture tubes for heat exchangers in nuclear reactor plants of the type described. The protective layer-forming properties of the alloy should be retained in the entire temperature range of its use, ie from room temperature up to about 1000 ° C. The solution to this problem consists of an alloy which satisfies the features set out in the characterizing part of the first claim. The features of special configurations of this general inventive concept are mentioned in claim 2.
We/17.10.80
tvs217011We / 10/17/80
tvs217011
-y- 24.525.9 -y- 24.525.9
Durch das Zulegieren von Titan im angegebenen Verhältnis zu Aluminium wird erreicht, daß die interstitielle Diffusion des Sauerstoffs in das Werkstück verhindert wird (vermutlich durch Bildung von Titan-Sauerstoff-Verbindungen nahe der Werkstückoberfläche), so daß die Diffusion von Aluminium an die Oberfläche zur Bildung einer stabilen Aluminiumoxidschicht auf der Werkstückoberfläche führt. Um diese Oxidbildung nicht zu behindern/ wird der Gehalt an anderen sauerstoffäffinen Elementen in der Legierung möglichst gering gehalten, insbesondere soll der angegebene Gehalt an Chrom nicht überschritten werden. Es hat sich nämlich gezeigt, daß Legierungen, die Chromoxid bei mittleren Temperaturen bis 800 0C bilden können, dies in den vorgesehenen Anwendungsfällen bei Temperaturen um 1000 0C nicht mehr tun. Ein völliger Verzicht auf die Zugabe von Chrom empfiehlt sich dennoch nicht, da dann der Schutz gegen Korrosion während der Verarbeitung und Wärmebehandlung der Werkstücke geringer ist. Die übrigen genannten Legierungsbestandteile dienen bekannterweise dazu, eine ausreichende mechanische Festigkeit bei guter Verformbarkeit zu gewährleisten.By adding titanium in the specified ratio to aluminum, it is achieved that the interstitial diffusion of oxygen into the workpiece is prevented (presumably by the formation of titanium-oxygen compounds near the workpiece surface), so that the diffusion of aluminum to the surface to form a stable aluminum oxide layer on the workpiece surface. In order not to hinder this oxide formation / the content of other oxygen-affine elements in the alloy is kept as low as possible, in particular the specified content of chromium should not be exceeded. It has been shown that alloys which can form chromium oxide at intermediate temperatures up to 800 0 C, do not do this in the intended cases of application at temperatures around 1000 0 C more. However, it is not advisable to completely dispense with the addition of chromium, since then the protection against corrosion during processing and heat treatment of the workpieces is less. The other alloy components mentioned are known to serve to ensure sufficient mechanical strength with good deformability.
Zu Versuchszwecken wurde eine den Erfindungsmerkmalen genügende Legierung folgender Zusammensetzung hergestellt: For experimental purposes, an alloy of the following composition was produced that met the features of the invention:
C Si Mn Cr Ni Pe Mo Co Ti Al W S CuC Si Mn Cr Ni Pe Mo Co Ti Al W S Cu
0,058 0/06(0,01 4,9 60,5 14,9<0,05 7,8 1,12 0,34 10,3 0,006<0,01 300.058 0/06 (0.01 4.9 60.5 14.9 <0.05 7.8 1.12 0.34 10.3 0.006 <0.01 30th
Probestücke aus dieser Legierung wurden bei Temperaturen von 850, 900 und 950 0C über Zeiträume von je bis zu 2000 Stunden einer Heliumatmosphäre von 1,8 bar ausgesetzt. Test pieces made of this alloy were exposed to a helium atmosphere of 1.8 bar at temperatures of 850, 900 and 950 ° C. for periods of up to 2000 hours each.
We/17.10.80
tvs217011We / 10/17/80
tvs217011
' ]■': - 2039473 5 '] ■': - 2039473 5
-Jt- 24.525.9 -Jt- 24.525.9
Diese Atmosphäre enthielt folgende Verunreinigungen:This atmosphere contained the following impurities:
500^bar H3, 50/t-bar CH4, 40 ^bar CO u. !,S^bar H3O.500 ^ bar H 3 , 50 / t-bar CH 4 , 40 ^ bar CO u.!, S ^ bar H 3 O.
Gleichzeitig wurden Vergleichsstücke aus einer handelsüblichen Legierung mit der ZusammensetzungAt the same time, comparison pieces were made from a commercially available alloy with the composition
C Si Mn Cr Nl Fe Mo Cp Tl Al S
0,07 0,08 0,02 22,3 54,3 0,15 9,09 12,5 0,35 1,06 0,007 C Si Mn Cr Nl Fe Mo Cp Tl Al S
0.07 0.08 0.02 22.3 54.3 0.15 9.09 12.5 0.35 1.06 0.007
diesen Bedingugen ausgesetzt. Wie die anschließende metallographische
Untersuchung zeigte, hatte sich auf den Stücken aus der erfindungsgemäßen Legierung eine dünne,
durchgehende und gleichmäßige Oxidschicht von etwa 1 /m gebildet, die eine tiefergreifende Korrosion des Materials
wirkungsvoll verhinderte. Die Vergleichsstücke
zeigten demgegenüber bis zu 50/un tief reichende, unregelmäßige
Oxidpartikel. Ein Korrosionsschutz ist dadurch nicht gegeben. Ähnliches gilt für den Schutz gegen Aufkohlung.
Nach 1855 Stunden bei 900 0C zeigte die erfindungsgemäße
Legierung eine Kohlenstoffaufnahme zwischen 0,003 und 0,006 Gewichtsprozent, die Vergleichslegierung
eine solche von 0,042 Gewichtsprozent.exposed to these conditions. As the subsequent metallographic examination showed, a thin, continuous and uniform oxide layer of about 1 / m had formed on the pieces of the alloy according to the invention, which effectively prevented deeper corrosion of the material. The comparison pieces
In contrast, showed irregular oxide particles reaching up to 50 / un deep. This does not provide any protection against corrosion. The same applies to protection against carburization. After 1855 hours at 900 ° C., the alloy according to the invention showed a carbon uptake of between 0.003 and 0.006 percent by weight, the comparison alloy that of 0.042 percent by weight.
Vergleichende Messungen an unbenutzten Probestücken und an solchen, die den oben geschilderten Bedingungen ausgesetzt wurden, zeigen, daß die Festigkeitseigenschaften der erfindungsgemäßen Legierung durch den Einsatz nicht wesentlich verändert werden. Mit Probestücken von 44 mm Länge und einem mittleren Durchmesser von 4,7 mm wurden im unbenutzten Zustand folgende Werte erzielt (die Werte für ein weiteres Probestück, das 870 Stunden einer Temperatur von 900 0C ausgesetzt wurde):Comparative measurements on unused test pieces and on those which were exposed to the conditions described above show that the strength properties of the alloy according to the invention are not significantly changed by use. With test pieces 44 mm long and an average diameter of 4.7 mm, the following values were achieved in the unused state (the values for a further test piece which was exposed to a temperature of 900 ° C. for 870 hours):
We/17.10.80
tvs217011We / 10/17/80
tvs217011
-%- 24.525.9 -% - 24,525.9
0,2 % Dehnung bei 236 MPa (239 MPa), Bruchdehnung von 57,3 % (56,4 %) bei 615 MPa (619 MPa).0.2% elongation at 236 MPa (239 MPa), elongation at break of 57.3% (56.4%) at 615 MPa (619 MPa).
Die oben herausgestellte Widerstandsfähigkeit der Probestücke wurde erzielt, ohne daß diese einer besonderen Oberflächenbehandlung unterzogen worden wären. Es genügte vielmehr, eine gewöhnlich blanke, z. B. geschliffene oder gebeizte Oberfläche.The resistance of the specimens identified above was achieved without having to undergo any special surface treatment. It was enough rather, a usually bare, z. B. ground or stained surface.
We/17.10.80
tvs217011We / 10/17/80
tvs217011
Claims (2)
101. Highly heat-resistant nickel-based alloy for use in an environment with low oxygen partial pressure with aluminum components, which lead to the formation of a corrosion-inhibiting protective layer of aluminum oxide on the surface of workpieces made from such alloys, characterized by the following features:
10
tvs217011We / 10/17/80
tvs217011
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19803039473 DE3039473A1 (en) | 1980-10-18 | 1980-10-18 | CARBON AND CORROSION PROTECTED NICKEL BASE ALLOY |
DE8181108147T DE3168928D1 (en) | 1980-10-18 | 1981-10-09 | Nickel-based alloy with protection against carbonization and corrosion |
EP81108147A EP0050282B1 (en) | 1980-10-18 | 1981-10-09 | Nickel-based alloy with protection against carbonization and corrosion |
DE19823213868 DE3213868A1 (en) | 1980-10-18 | 1982-04-15 | Nickel-base alloy protected against corrosion |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19803039473 DE3039473A1 (en) | 1980-10-18 | 1980-10-18 | CARBON AND CORROSION PROTECTED NICKEL BASE ALLOY |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3039473A1 true DE3039473A1 (en) | 1982-06-09 |
Family
ID=6114736
Family Applications (2)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19803039473 Withdrawn DE3039473A1 (en) | 1980-10-18 | 1980-10-18 | CARBON AND CORROSION PROTECTED NICKEL BASE ALLOY |
DE8181108147T Expired DE3168928D1 (en) | 1980-10-18 | 1981-10-09 | Nickel-based alloy with protection against carbonization and corrosion |
Family Applications After (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE8181108147T Expired DE3168928D1 (en) | 1980-10-18 | 1981-10-09 | Nickel-based alloy with protection against carbonization and corrosion |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP0050282B1 (en) |
DE (2) | DE3039473A1 (en) |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB870366A (en) * | 1959-04-24 | 1961-06-14 | Mond Nickel Co Ltd | Improvements relating to nickel-molybdenum-iron alloys |
BE621346A (en) * | 1961-08-11 | |||
US3591372A (en) * | 1968-08-12 | 1971-07-06 | Martin Metals Co | Alloy stabilization |
ZA74490B (en) * | 1973-02-06 | 1974-11-27 | Cabot Corp | Nickel-base alloys |
US4236943A (en) * | 1978-06-22 | 1980-12-02 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Precipitation hardenable iron-nickel-chromium alloy having good swelling resistance and low neutron absorbence |
-
1980
- 1980-10-18 DE DE19803039473 patent/DE3039473A1/en not_active Withdrawn
-
1981
- 1981-10-09 EP EP81108147A patent/EP0050282B1/en not_active Expired
- 1981-10-09 DE DE8181108147T patent/DE3168928D1/en not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE3168928D1 (en) | 1985-03-28 |
EP0050282B1 (en) | 1985-02-13 |
EP0050282A1 (en) | 1982-04-28 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE3634635C2 (en) | Nickel aluminides and nickel iron aluminides for use in oxidizing environments | |
DE2327250A1 (en) | PROCESS FOR MANUFACTURING A METALLURGIC SEALED COVER | |
DE2714674C3 (en) | Superalloy with high fatigue strength | |
CA1062816A (en) | Austenitic stainless steel alloys having improved resistance to fast neutron-induced swelling | |
DE2744105A1 (en) | FERRITE ALLOY WITH HIGH STRENGTH | |
DE10332239B3 (en) | Zirconium alloy and components for the core of light water cooled nuclear reactors | |
DE2534786A1 (en) | NICKEL-CHROME-TUNGSTEN ALLOYS | |
DE2638793A1 (en) | HIGH TEMPERATURE AGAINST CORROSION HIGHLY RESISTANT NICKEL ALLOY | |
DE3215677A1 (en) | HEAT-RESISTANT ALLOY AND CURVED TUBES MADE THEREOF | |
DE2139145B2 (en) | Use of a metal alloy as a material for melting in soft glass | |
EP0045416B1 (en) | Process to produce a protective layer on metallic pieces | |
EP0609682B1 (en) | Oxidation- and corrosion-resistant alloy based on doped iron aluminide and application of this alloy | |
DE3039473A1 (en) | CARBON AND CORROSION PROTECTED NICKEL BASE ALLOY | |
DE69910077T2 (en) | ZIRCONIC BASE ALLOY AND COMPONENT FOR NUCLEAR ENERGY PLANT | |
US2947621A (en) | Ternary alloys of uranium, columbium, and zirconium | |
DE69205032T2 (en) | Zirconium-gallium alloy and components made from it for nuclear reactors. | |
DE1608223A1 (en) | Vanadium alloy | |
DE2432664A1 (en) | ZIRCONALIZATION | |
Abe et al. | Corrosion Behaviours of Heat Resisting Alloys in Steam at 800° C and 40 atm Pressure | |
DD205693A5 (en) | SEAL MATERIAL | |
DE3022100A1 (en) | IRON ALUMINUM ALLOYS, ESPECIALLY, BUT NOT EXCLUSIVELY FOR THE PRODUCTION OF RESISTORS IN GENERAL AND FOR STRONG CURRENT, SPECIFIC AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF | |
AT203734B (en) | Nickel-chromium alloy | |
DE2165582A1 (en) | Heat-resistant Ni-Al-Be alloys | |
DE3017620C2 (en) | Use of an iron-nickel-chromium alloy for objects with high creep strength, corrosion resistance and great structural stability | |
DE1483211A1 (en) | Zirconium-based nuclear reactor alloy |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
AG | Has addition no. |
Ref country code: DE Ref document number: 3213868 Format of ref document f/p: P |
|
8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |