DE3312109A1

DE3312109A1 - Korrosionsbestaendige nickel-eisen-legierung

Info

Publication number: DE3312109A1
Application number: DE3312109A
Authority: DE
Inventors: Aziz I Asphahani; Eugene W Kelley; Juri Kolts
Original assignee: Cabot Corp
Current assignee: Haynes International Inc
Priority date: 1982-04-02
Filing date: 1983-04-02
Publication date: 1983-10-06
Also published as: GB2117792B; IT1163218B; US4489040A; GB8308050D0; JPS58181842A; CA1213158A; GB2117792A; FR2524492B1; IT8320441A0; JPH0471991B2; FR2524492A1

Description

Die Erfindung betrifft korrosionsbeständige Legierungen auf der Basis von Nickel, Eisen und Chrom mit -wesentlichen Modifizierern. Die Legierung gemäß dieser Erfindung ist vorzugsweise geeignet für den Gebrauch in Form von röhrenförmigen Erzeugnissen in tiefliegenden sauren Erdgasquellen.

Hochlegierter, rostfreier Stahl und Legierungen auf Nickel. Basis finden häufigen Gebrauch in Form von röhrenförmigen Erzeugnissen bei Anwendungen in tiefen sauren Hochdruck-Erdgas quellen. Die Umgebungen variieren· bei jeder Anwendung, wobei der Bereich der Bedingungen, in dem legierte Röhren, die in der Öl- und Gasindustrie benutzt werden, Drücke zwischen 100 bis 140 IiPa (15 000 - 20 000 psi) und Temperaturen bis zu 230⁰C (450⁰F) mit H₂S-Gehalten, die sich zwischen 50 ppm bis 40 % erstrecken, enthalten können. Die meisten Tiefgasquellen enthalten Wasser mit einem hohen Salzgehalt, der ferner die Aggressivität der Umgebung erhöht.

Für Legierungen in tiefen, sauren Gasleitungen bzw. -quellen ist ein hoher Grad an Korrosionsbeständigkeit erforderlich. Wenn sich die Temperaturen, die Drücke und die HpS-Gehalte und möglicherweise die COp-Gehalte in den Erdgasumgebungen erhöhen, nimmt die Stärke der Korrosion zu. Kohlenstoff und niedrig legierte Stähle können durch ihre hohe Korrosionsrate nicht länger erfolgreich benutzt werden. Korrosionshemmstoffe bieten keinen adäquaten Schutz in diesen Guelüßn. in einigen Fällen überschreiten die Umgebungstemperaturen den effektiven (wirksamen) Temperaturbereich des Hemmstoffes. In anderen Quellen erlauben die dynamischen Flußbedingungen

keine genaue Handhabung der Hemmstoffschichten. Schließlich erfordert die Verwendung von Korrosionshemmstoff in vielen Fällen die Erstellung von zusätzlichen Off-Shore-Plattformraum und fortlaufende Kontrolle durch den Menschen, weshalb zur Bekämpfung der Korrosion die Wahl von legierten röhrenförmigen Gütern wirtschaftlicher ist.

In diesen hoch-aggressiven Umgebungen müssen röhrenförmige Legierungen eine hohe Festigkeit besitzen. Die erhöhte Festigkeit wird benötigt, um (1) den höheren, bei Betrieb auftretenden Druck zu halten und (2) um das Gewicht der längeren Rohrstrangleitung zu tragen, "um diesen Festigkeitsstand zu erreichen, werden legierte Röhren kalt bearbeitet; beispielsweise durch das Pilger-Verfahren (pllgering), Kaltziehen oder andere geeignete Methoden. Obwohl jede Anwendung ihre besonderen Merkmale besitzt, liegen die für Röhren in tiefen Gasquellen erforderlichen mechanischen Eigenschaften im Bereich einer Streckgrenze (yield strength) von 758 MPa bis 1240 MPa (110 000 psi bis 180 000 psi).

Für röhrenförmige Gegenstände zur Anwendung in tiefen sauren Gasquellen ist eine hohe Beständigkeit in bezug auf sulfidischen Spannungsbruch (sulfide stress cracking = SSC) und auf Spannungsbruchkorrosion (stress corrosion cracking = SCC) erforderlich. Rostfreier Stahl Typ 304 oder 316 besitzt keine ausreichende chloridische Spannungsbruchkorrosionsbeständig- · keit. Rostfreier Duplex-Stahl, wie im uS-Patent 3 567 434 beschrieben und unter dem registrierten Warenzeichen FERRALIUM-Legierung 255 im Handel, ist für weniger aggressive Umgebungen

SAD ORIGINAL Q

verwendbar, aber er bietet keine adäquate SCC-Beständigkeit für aggressive Umgebungen mit einem hohen H₂S-Gehalt. Legierungen auf Nickel-Basis,wie HAS¹IELLOY® -Legierung G-3 oder HASTELLOY® -Legierung C-276,besitzen die erforderliche SSC- und SCC-Beständigkeit. Es besteht ein dringendes Bedürfnis nach neuen Legierungen mit den Eigenschaften, die vergleichbar mit den G-3- oder C-276-Legierungen sind,die aber weniger kosten.

Die Legierung 20 stellt eine herkömmliche Legierung dar, die dafür bekannt ist, gute Korrosionsbeständigkeit in tiefen, sauren gasenthaltenden Umgebungen zu besitzen. Die Legierung SS28 ist ein anderes Beispiel für eine herkömmliche angebotene Legierung in dieser Klasse.

Das US-Patent 3 203 792 offenbart die Legierung C-276 und die US-Patente 2 955 934 und 3 366 473 offenbaren ähnliche Legierungen dieser Klasse.

Tabelle X zeigt die Zusammensetzungen dieser bekannten Legierungen. Es bestehen verschiedene Nachteile, die die maximale Benutzung dieser Legierungen für den Betrieb als Röhren in tiefen, sauren Gasquellen einschränken. Einige Legierungen besitzen nicht die erforderlichen mechanischen und physikalischen Eigenschaften zusammen mit adäquater Korrosionsbeständigkeit. Einige Legierungen weisen alle erforderlichen Eigenschaften auf, sind aber aufgrund des hohen Anteils an Nickel, Molybdän und anderer Bestandteile teuer.

Die wesentliche Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, eine Legierung mit der erforderlichen Kombination von Eigenschaften für die Benutzung als Bestandteil für tiefe, saure Gasquellen (mit einem hohen Anteil an Schwefelverbindungen) zu schaffen.

Eine andere Aufgabe dieser Erfindung ist, eine kostengünstige Legierung für den Betrieb in tiefen, sauren Gasquellen vorzusehen.

Eine weitere Aufgabe dieser Erfindung besteht darin, Bestandteile für tiefe, saure Gasquellen in Form von kaltreduzierten Röhren zu erstellen.

Diese und andere Aufgaben und Verbesserungen bezüglich dem Stand der Technik werden durch die Legierung der vorliegenden Erfindung gelöst.

Die vorliegende Erfindung sieht eine neue Legierung vor, die eine Kombination aus allen vorangegangenen dargestellten Erfordernissen besitzt. Sie weist eine sehr gute Korrosionsbeständigkeit, Spannungsbruchkorrosionsbeständigkeit und Beständigkeit bezüglich sulfidischen Spannungsbrüchen auf. Mit ihrer sorgfältig ausgewählten chemischen Zusammensetzung konnte die neue Legierung zu hoher Festigkeit (strength levels) gebracht werden, ohne die SCC- und SSC-Eigenschaften ernsthaft zu beeinflussen. Ebenfalls sollte die Legierung auf wirtschaftlicher Basis mit derartigen Legierungen, wie G-3 und Legierung C-276, die die erforderlichen Eigenschaften für die Verwendung in tiefen Gasquellen mit einem hohen Anteil an Schwefelverbindungen besitzen, günstig im Wettbewerb stehen.

Die Zusammensetzung der Legierung dieser Erfindung ist in Tabelle 2 dargestellt. Alle Zusammensetzungen in dieser Beschreibung und in den Ansprüchen sind in Gewichtsprozent angegeben, solange nichts anderes festgesetzt wird.

Das Eisen wird zusammen mit Verunreinigungen als Rest (BaI) gezeigt, während jedoch Nickel und Eisen in der Legierung dieser Erfindung in im wesentlichen gleichen Teilen vorhanden sein müssen. Eisen muß innerhalb des Bereichs des 0,8-bis 1,2-fachen des Nickel-Gehaltes (Eisen:Nickel = 0,8 bis 1,2:1) vorhanden sein.

Chrom ist in der Legierung grundsätzlich vorhanden, um die Korrosionsbeständigkeit aufrechtzuerhalten und um die Passivität in aggressiven Umgebungen mit einem hohen Anteil von Schwefelverbindungen zu stabilisieren.

Molybdän ist grundsätzlich vorhanden, um Lochfraßbeständigkeit in aggressiven Umgebungen vorzusehen. Auch Wolfram kann mit Molybdän bis zu den in Tabelle 2 aufgelisteten Grenzwerten vorhanden sein. Wolfram erhöht die Spannungsbruchkorrosionsbeständigkeit und kann zusätzliche Carbid-Festigkeit (carbide strengthening) für die Struktur der Legierung ergeben. Wolfram sollte jedoch Molybdän keinesfalls ersetzen. Molybdän muß immer auch innerhalb des in Tabelle 2 angegebenen Bereiches vorhanden sein.

Stickstoff ist ein kritisches Element innerhalb der Legierung gemäß der Erfindung. Mit weniger als 0,03 % Stickstoff sind die entsprechenden Vorteile nicht zu erreichen, jedoch ist mehr als 0,35 % Stickstoff auch nicht zu empfehlen. Ein Uber-

schuß an Stickstoff kann zum Verspröden der Legierung und zur verminderten Verformbarkeit beitragen.

Eine Serie von experimentellen Legierungen wurde, wie in Tabelle 3 beschrieben, geschmolzen.

Bei der Herstellung von Gußstücken, Pulver, usw. können die wahlweisen Elemente und Verunreinigungen innerhalb der in der Tabelle 2 aufgezeigten Bereiche .vorhanden sein. Für warmverformte Erzeugnisse müssen diese Elemente (insbesondere Titan) zur Erzielung optimaler Ergebnisse jedoch so niedrig wie möglich gehalten werden.

Die Legierungen gemäß der Erfindung können geschmolzen und abschließend durch bekannte Methoden wie Luftbogenschmelzen, Luftinduktions-Schmelzen, Vakuumbogen-Schmelzen (VAR), Elektroschlacke-Umschmelzung (ESR) und ähnlichem bearbeitet werden.

Proben der Legierung wurden durch das Pilger-νerfahren (pilgering) zu nahtlosen Rohren verarbeitet und im sog. kaltbearbeiteten Zustand getestet. Der letzte Pilger-Verfahren-Arbeitsgang der Verfahrensserie umfaßt die Kaltverformung zu Rohren. Der Grad der Kaltbearbeitung (Flächenverminderung in Prozent) steuert den Wert der mechanischen Eigenschaften, wobei eine Zunahme der Kaltbearbeitung mit einer entsprechenden Zunahme von Streck- und Zugfestigkeit einhergeht. Jede Legierungszusammensetzung besitzt jedoch eine obere Grenze, bei der eine Zunahme der Kaltbearbeitung die Formänderungs- und Zugfestigkeit nur begrenzt erhöht. Dies tritt bei Reduktionen im Bereich zwischen 40 und 70 % auf. Zusätzlich werden Reduktionen im Bereich von mehr als 60 %

BADORIGiNAL ά

- ίο -

in den meisten Herstellungsverfahren nicht angewendet. Vom Standpunkt des Erzielens und Kontrollieren der mechanischen Eigenschaften der kaltbearbeiteten Röhren ist es wünschenswert, den gewünschten Stand der Eigenschaften mit Reduktionen im Bereich von 25 bis 60 % zu erreichen. Wesentlich niedrigere Reduktionen verursachen im Pilger-Verfahren bei nicht-gleichförmiger Verformung und wesentlich höherer Reduktion während des Verfahrens einen übermäßigen Bruch wegen der geringeren Dehnbarkeit.

Tabelle 4 zeigt die mechanischen Eigenschaften der im Pilger-Verfahren aus der Legierung gemäß der Erfindung mit verändernden Stickstoffanteilen hergest eilten Rohrleitung. Die Legierung mit dem Stickstoffgehalt von 0,118 ergibt Streckgrenzen im Bereich von 827 MPa (120 ksi) bis 965 MPa (140 ksi), während die Legierungen mit niedrigerem Stickstoffgehalt den Streckbereich (yield range) von 827 MPa (120 ksi) für vergleichbare abschließende Kaltbearbeitungsreduktionen nicht erreichen. Pur viele Anwendungen ist es notwendig, Streckgrenzen von 827 MPa (120 ksi) oder über 965 MPa (140 ksi) für röhrenförmige Erzeugnisse in tiefen, sauren Quellen zu haben.

Tabelle 5 zeigt die Zugfestigkeits-Ergebnisse für warmverformte Erzeugnisse als Funktion der Kaltverformung. Die Tests wurden an einer kaltgewalzten Stange gemacht. Tabelle 5 zeigt die Härte in Rockwell C. Rockwell C-Messungen (readings) sind gewöhnlich nicht weit unter Rockwell C-20 aufgelistet. Die Tabelle stellt Werte dar, die in Rockwell B-Messungen umgerechnet wurden, um einen einzelnen Härtemaßstab zum direkten Vergleich zu haben.

Die in Tabelle 4 und 5 aufgeführten Daten zeigen, daß der Stickstoffgehalt der Legierung dieser Erfindung sehr kritisch ist. Die Legierungen 1, 2 und 4 (0,118 %₉ 0,053 % und 0,228 % Stickstoff enthaltend) besitzen die beste Kombination von Eigenschaften und Kaltverformungscharakteristika. Legierung 3 (0,018 % Stickstoff enthaltend) ist nicht geeignet und stellt keine Legierung dieser Erfindung dar.

Für Legierungen dieser Klassifizierung wird eine Korrosionsbeständigkeit in einer Vielfalt von Medien benötigt. Zwei Proben der Legierung Nr. 1 wurden zusammen mit Legierung 20, die gemäß der bekannten Art benutzt wird, getestet. Die Proben der Legierung 1 wurden auf eine 31 % und 48 % Reduktion kaltbearbeitet. Legierung 20 wurde, wie zum Erzielen maximaler Festigkeit erforderlich, auf 59 % Reduktion kaltbearbeitet.

Werte, die im Korrosionstest erzielt wurden, werden in Tabelle 6 dargestellt. Bezeichnenderweise zeigen die Werte, daß es nicht notwendig ist, bis auf 59 % Reduktion kalt zu bearbeiten, um das Maximum der Eigenschaften hinsichtlich der Legierungen dieser Erfindung zi erzielen. Diese Werte zeigen ferner (1), daß die Korrosionsbeständigkeit der Legierung dieser Erfindung, die der Legierung 20 in jedem Test übertrifft, (2), daß die Kaltbearbeitung innerhalb dieses Bereiches wünschenswert ist und (3), daß der Grad der Kaltbearbeitung zwBchen 31 % und 48 % hinsichtlich der Korrosionsbeständigkeit nicht besonders bedeutsam ist.

Eine Serie von Tests wurden vervollständigt, um die Beständigkeit hinsichtlich sulfidischen Spannungsbruch (SSC) und

Spannungsbruchkorrosion (SCC) zu bestimmen. Zv;ei Proben der Legierung 1, die 31 % und 48 % kaltbearbeitet wurden, vnirden zusammen mit Legierung 20 und Legierung G-3 getestet.

.für diese Legierungen sind sowohl Beständigkeit bezüglich sulfidischem Spannungsbruch als auch Spannungsbruchkorrosionsbeständigkeit erforderlich. Sulfidische Spannungsbruchbeständigkeit in der Legierung auf Nickel-Basis-Systemen wird durch die Bruchbeständigkeit in der NACE-Umgebung gemessen, die durch die NACE-Testmethode 'i'M-01-77 beschrieben wird. Für Legierungen auf Nickel-Basis wurde der Test durch Kopplung der Legierung mit Kohlenstoff-Stahl härter gemacht. Eine Alterung bei niedriger Temperatur (beispielsweise bei 204⁰C für 200 Stunden) macht diesen Test noch härter. Sogar unter härtesten Bedingungen (Stahl-Kopplung und Alterung bei niedriger Temperatur) widersteht die Legierung gemäß der Erfindung sulfidischem Spannungsbruch, wenn sie als C-Ringe zu 95 % ihrer Streckgrenze beansprucht wird. Die Werte in Tabelle 7 zeigen dieses Verhalten.

Zu Spannungsrißkorrosion kommt es oft bei hochliegenden Temperaturen und sie wird begünstigt durch Erhöhung des Chloridgehaltes, durch reduzierten pH-Wert und durch Zunahme des HpS-Gehaltes. Legierung Nr. 20 wird wegen ihrer SCC-Beständigkeit oft benutzt, um rostfreien Stahl T304 oder 316 zu ersetzen, wenn dieser bei Betrieb durch SCC versagt. Tabelle 7 vergleicht die SCC-Beständigkeit der Legierung Nr. 20 und der Legierung G mit Legierung 1 dieser Erfindung. Die Laborbedingungen, die härter als die meisten Jj'eld-üedingungen sind, wurden so ausgesucht, daß Legierungsvergleiche angestellt werden konnten. Die in Spalte 3 und 4 protokollierten

BAD ORIGINAL

J) COPt]

• Λ m

- 13 -

Tests wurden auf C-Ring-Proben durchgeführt, und zwar unter einer Beanspruchung von 75 und 95 % der Streckgrenze der betreffenden Legierung. Die wässrige Lösung und die Testproben wurden in Autoklaven gegeben. Die Autoklaven wurden abgedichtet und mit den vorbeschriebenen Gasen (H₂S oder 90 % CO₂ + 10 % H₂S oder ^j andere) bis 0,52 MPa (75 psi) Druck beaufschlagt. Die Autoklaven wurden dann auf die vorgeschriebenen Temperaturen erhitzt. In vorherbestimmten Zeiträumen wurden die Autoklaven gekühlt und geöffnet und die Proben untersucht. Auf diese Weise wurden die Zeiten zum Initiieren des Spannungsbruchs bestimmt. Wie man sieht, ist die Spannungsbruchleistungsfähigkeit (stress cracking performance) der Legierung 1 besser als Legierung Nr. 20, aber nicht so gut wie Legierung G-3. Dieses Verhalten kann dem Nickel-Gehalt der Legierungen zugeschrieben werden. Legierung Nr. 20 enthält nominell 26 % Nickel, während Legierung 1 36 % Nickel aufweist. Legierung G-3 enthält etwa 47 % Nickel.

Es scheint daher, daß der nominelle Nickel-Gehalt bei 36 % und der Eisen-Gehalt auch bei etwa 36 % das optimale Gleichgewicht von guten technischen Eigenschaften und von KaItbearbeitungs-Charakteristika im Hinblick auf die Kosten liefert. Aus diesem Grund muß das Verhältnis zwischen Nickel- und Eisen-Gehalt innerhalb des Bereichs von 0,8 bis 1,2 gehalten werden.

Legierung 5, die eine Legierung gemäß der Erfindung darstellt, wurde vorbereitet, um im wesentlichen die in Tabelle 2 gezeigte, typische Legierung darzustellen. Die Legierung enthält in Gewichtsprozenten ausgedrückt: 0,02 Kohlenstoff,

33121

22,18 Chrom, 35,45 Eisen, 0,98 Mangan, 3,0 Molybdän, 0,150 Stickstoff, 36,84 Nickel, 0,56 Silicium und der Rest Verunreinigungen, die normalerweise in Legierungen dieser Art auftreten. Die Legierung wurde auf Streckrohre mit 43 % Reduktion mit 73 mm (2,875 inch) Außendurchmesser (O.D.) bei 7,0 mm (0,276 inch) Wandstärke kaltbearbeitet. Eine Zugstangenprobe wurde von jeder der 32 Röhren der Legierung 5 maschinell bearbeitet und getestet. Die 32 l'ests ergaben durchschnittlich 1014 MPa (147,2 ksi) Reißfestigkeit (Zugfestigkeit) (ultimate tensile strength), 920 IiPa (133,6 ksi) bei 0,2 % Streckfestigkeit und 19,9 % Dehnung. Diese Durchschnittswerte treffen völlig die früher festgelegten' Ziele und Erfordernisse. Legierung 5 ist typisch für die optimale Legierungszusammensetzung für die Benutzung in tiefen, sauren Gasquellen, wie zuvor dargelegt.

Obwohl der exakte Mechanismus der Lehre dieser Erfindung nicht vollständig verstanden wurde, scheint es einen synergistischen Effekt zwischen dem Eisen-Nickel-Verhältnis und dem kritischen Gehalt der wesentlichen Elemente Molybdän, Stickstoff und Chrom zu geben, der die wertvollen Eigenschaften der Legierung gemäß der vorliegenden Erfindung ergibt.

Die Legierung gemäß dieser Erfindung kann durch jedes beliebige Verfahren hergestellt werden, das jetzt in der Erzeugung von Superlegierungen dieser Klasse, wie beispielsweise Legierung C-276, angewandt wird. Die Legierung kann aus Pulver der bekannten pulver-metallurgischen Verfahrensweise hergestellt werden. Die Legierung ist fertig verschweißt und kann als Schweißartikel wie Schweißstab, Schweißdraht usw. benutzt werden. Die Warm- und Kaltbearbeitungs-Eigenschaften dieser

♦· ·

r. 15 -

Legierung erlauben die Herstellung v/arm- und kaltgewalzter dünner Bogen und anderer handelsüblicher Formen.

In der vorangegangenen Beschreibung wurden bestimmte bevorzugte Ausführungsbeispiele dieser Erfindung ausgewählt, aber es ist verständlich, daß die vorliegende Erfindung innerhalb des Rahmens der Patentansprüche auf andere Art und Weise ausgeführt werden kann.

Es Wird eine Legierung offenbart, die für die Benutzung als röhrenförmiges Erzeugnis bei Betrieb in tiefen, sauren (iasquellen ausgezeichnet geeignet ist. Die Legierung besitzt eine optimale Korabination bezüglich Korrosionsbeständigkeit, hoher Festigkeit im kaltbearbeiteten Zustand und. Beständigkeit gegen sulfidischen Spannungsbruch und Spannungsbruchkorrosion. Eine typische Legierung enthält in Gewichtsprozenten 0,03 Kohlenstoff, 22 Chrom, 36 Eisen, 3 Molybdän, 1 Mangan, 36 Nickel, 0,60 Silicium, 0,15 Stickstoff, bis zu 3 Wolfram und zufällig auftretende Verunreinigungen einschließlich Kupfer, Kobalt, Niob, 'rantal und l'itan.

Tabelle 1 - Legierungen nach dem Stand der Technik
Nominelle Zusammensetzung in Gewichtsprozent

Legierung Nr.	304LN	316LN	255	0,015*	C-276	20	28
C	0,03*	0,03*	0,04*	22	0,02*	0,05*	0,02*
Cr	18	16	26	19,5	15,5	22	27
Fe	Rest	Rest	Rest	7	5,5	Rest	Rest
Mo	-	2,5	3	0,8	16	5	3,5
Mn	2*	2*	0,8	Rest	1*	2,5*	2*
Ni	8	10	5,5	0,4	Rest	26	31
Si	1*	1*	0,45	1,5*	0,08*	1*	1*
W	-	-	-	-	3,75		-
N	0,12	0,20	0,17	1,9 -	-	-	-
Cu	-	-	1,7	5*	-	-	1,0
Co	-	-	-	0,3	2,5*	-	1,0
Nb+Ta	-	-	-		-	-	-
Ti					4xC min.	MM

*zeigt das Maximum an

Tabelle 2

Legierungen gemäß dieser Erfindung Zusammensetzung in Gewichtsprozent

	Breiter Bereich	Bevorzugter Bereich	Typische Legierung	Legierung 5
C	0,06 max	0,005 - 0,05	0,03	0,02
Cr	20-24	21 - 23	etwa 22	22,18
Fe	Rest	Rest	etwa 36	35,45 ,;
Mo	2 - 4,5	2-4	etwa 3,0	3,0
Mn	0,5 - 2,5	0,5 - 1,5	etwa 1	0,98
Ni	34 - 38	34 - 38	etwa 36	36,84
Si	bis zu 1	0,25 - 1	etwa 0,60	0,56
W	0 - 3,5	0 - 3,5	bis zu 2,5	-
N	0,03 - 0,35	0,10 - 0,20	etwa 0,15	0,150
Cu	0,75 max	0,50 max	0,50 max	-
Co	4 max	3 max	3 max	-
Nb+Ta	bis zu 1	bis zu 1	1 max	- -
Ti	0,25 max	0,2 max	0,05 max	-
Fe: Ni	0,8 zu 1,2:1	0,8 zu 1,2:1	etwa 1:1	1:1

IZ IUJ

Tabelle 3

Experimentelle Legierungen Zusammensetzung in Gewichtsprozent

	1*	2*	Legierung Nr.	4*	-	5*
	0,016	0,02	3	0,04	0,02
C	21,9	21,7	0,031	22,7	22,18
Cr	Rest etwa 36	Rest etwa 36	22,7	■ Rest etwa 36	35,45
J^e	3,11	2,94	Rest etwa 36	2,97	3,0
Mo	0,92	0,94	3,43	0,84	0,98
Mn	36,2	36,6	0,85	37,0	36,84
Ni	0,57"	0,61	34,0	0,41	0,56
Si	0,16	0,06	0,37	0,11	—
¥	0,118	0,053	—	0,228	0,15
N		0,018

* Legierungen gemäß dieser Erfindung

copy]

Legierung
1*

Tabelle,4
Mechanische Eigenschaften und Stickstoffgehalte

Stickstoff- Kaltbear- Streckfestigkeit gehalt in % beitung in % MPa ksi

0,118
0,053

.0,018
0,228

31	820
48	978
46,3	806
59	785
43	820
31	930

♦Legierungen gemäß dieser Erfindung

Zugfestigkeit	ksi
MPa	133
916	151
1040	131
903	137
944	125
861	151
1040

CO

CD

Tabelle 5

Härte- und Zugfestigkeit versus Prozent Kaltreduktion,

Legierung 1 (0,118 % N)

Legierung 2 (0.053 % N)

Legierung 3 (0.018 % N)

Kaltbear- Kaltbear- Kaltbearbeitung Härte Reißfestigkeit beitung Härte Reißfestigkeit beitung Härte Reißfestigkeit (90 (RJ MPa ksi {%) (Rj MPa ksi (%) (Rj MPa ksi

0	3,0	661	95,9	0	7,1	599	87,0	0	5,3	570	82,8
7,8	13,4	730	106,0	9,8	14,4	679	98,6	8,7	11,4	644	93,4
17,1	21,7	• 832	120,7	20,0	23,0	789	114,5	19,1	20,8	738.	- 107,1
28,6	29,3	960	139,3	31,5	28,0	918	133,3	31,2	25,6	879	127,6
38,2	30,1	1025	148,7	40,5	30,3	980	142,3	40,7	28,9	954	138,4
49,1	32,4	1095	158,9	51,1	31,9	1052	152,7	50,5	30,8	1007	146,1 :
59,0	36,5	1128	163,7	60,0	34,4	.1121	162,7	60,3	32,8	1098	159,3 '

Tabelle 6

Korrosionsbeständigkeit der ausgewählten Legierungen
Korrosionsrate

" 10 % H^

85 % H₃PO₄ 10 % H₂SO₄ Fe₂ (S0₄)3

Kaltbear- Kochen Kochen Kochen

Legierung beitung nrpy*' mm/Jr** mpy mm/Jr mpy mm/Jr

59 % 710 17,4 86 86 2,11 2,11 12,0 0,29 1 31 % 180 220 4,41 5,39 41 42 1,00 1,03 8,4 0,21 1 48 % 200 200 4,90 4,90 44 45 1,08 1,10 8,4 0,21

* (mpy) mils per year ** mm pro Jahr

* Λ

• · a ι

co co

O CD

Tabelle 7

SSC und SCC Leistungsfähigkeit der ausgewählten Legierungen Zeit bis zum Auftreten eines Fehlers, Stunden

	Legierung	G-3	Kaltbear beitung	Streckfestigkeit MPa ksi	131
	20		59 %	903 '	119
	1	31 °/o	820	142
	1	48 %	978	150
	59 %	1034
8

NACE-Lösung 25 % NaCl+0,5 HAc 25 % NaCl+90 % CO.

Stahl-Bolzen + HpS + 1 g/l S +10 %Ji_oS

Raumtemperatur 177 C

NF*
NF
NF
NF

48, 48

168, 168

96, 168

48,

NF 48, NF

NF, NF

*NF bedeutet: kein Fehler

Claims

Patentansprüche

1. Legierung, gekennzeichnet durch 0,001 bis 0,06 Gew.-% Kohlenstoff, 20 bis 24 Gew.-% Chrom, 2 bis 4,5 Gew.-% Molybdän, bis zu 2,5 Gew.-% Mangan, 34 bis 38 Gew.-?o Nickel, bis zu 1 Gew.-% Silicium, bis zu 3,5 Gew.-% Wolfram, 0,03 bis 0,35 Gew.-% Stickstoff, bis zu 0,75 Gew.-% Kupfer, bis zu 4 Gew.-% Kobalt, bis zu 1 Gev.-% Niob und Tantal, bis zu 0,25 Gew.-% Titan und den Rest Eisen und zufällige Verunreinigungen, wobei ein Eisenzu-Nickel-Verhältnis zwischen 0,8 und 1,2 zu 1 vorgesehen ist.

2. Legierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie 0,005 bis 0,05 Gew.-% Kohlenstoff, 21 bis 23 Gew.-% Chrom, 2 bis 4 Gew.-% Molybdän, 0,5 bis 1,5 Gew.-% Mangan, 0,25 bis 1 Gew.-96 Silicium, 0,10 bis 0,20 Gew.-% Stickstoff, bis zu 0,5 Gew.-% Kupfer,, bis zu 3 Gew.-% Kobalt und bis zu 0,2 Gew.-% Titan enthält.

3. Legierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie ungefähr 0,03 Gew.-96 Kohlenstoff, ungefähr 22 Gew.-Chrom, ungefähr 3 Gew.-56 Molybdän, ungefähr 1 Gew.-56 Mangan, ungefähr 36 Gew.-56 Nickel, ungefähr 0,6 Gew.-56 Silicium, ungefähr 0,15 Gew.-% Stickstoff enthält, wobei das Verhältnis von Eisen zu Nickel ungefähr 1:1 beträgt.

4. Legierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie ungefähr 0,016 Gew.-?6 Kohlenstoff, ungefähr 22 Gew.-% Chrom, ungefähr 3,10 Gew.-56 Molybdän, ungefähr 0,90 Gew.-56 Mangan, ungefähr 36 Gew.-96 Nickel, ungefähr 0,55 Gew.-56 Silicium und ungefähr 0,12 Gew.-56 Stickstoff enthält.

5. Legierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie ungefähr 0,02 Gew.-56 Kohlenstoff, ungefähr 22 Gew.-56 Chrom, ungefähr 2,9 Gew.-56 Molybdän, ungefähr 0,9 Gew.-56 Mangan, ungefähr 36,5 Gew.-56 Nickel, ungefähr 0,6 Gew.-56 Silicium und ungefähr 0,05 Gew.-56 Stickstoff enthält.

6. Legierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie ungefähr 0,04 Gew.-56 Kohlenstoff, 22 Gew.-% Chrom, ungefähr 2,95 Gew.-96 Molybdän, ungefähr 0,8 Gew.-56 Mangan, ungefähr 37 Gew.-96 Nickel, ungefähr 0,4 Gew.-% Silicium und ungefähr 0,228 Gew.-56 Stickstoff enthält.

7. Legierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie ungefähr 0,02 Gew.-% Kohlenstoff, ungefähr 22 Gew.-56 ^hrom, ungefähr 35,5 Gew.-96 Eisen, ungefähr 1 Gew.-56 Mangan, ungefähr 3 Gew.-96 Molybdän, ungefähr 0,15 Gew.-56 Stickstoff, ungefähr 36,8 Gew.-% Nickel, ungefähr 0,56 Gew.-% Silicium und den Rest zufällige Verunreinigungen enthält.

8. Legierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie die kombinierten Eigenschaften der Korrosionsbeständigkeit, der hohen Festigkeit im kalt bearbeiteten Zustand und Beständigkeit hinsichtlich des sulfidischen Spannungsbruchs und der Spannungsbruchkorrosion aufweist.

9. Legierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie die Form eines kalt bearbeiteten röhrenförmigen Erzeugnisses für die Verwendung in tiefen, sauren Gasquellen aufweist.

10. Legierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie wenigstens die Form von einem Gußstück, einer Platte, einem dünnen Bogen, einer Röhre, Metallpulver und Drahtstab aufweist.

11. Legierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie die Form eines zum Schweißen geeigneten Artikels aufweist.

12. Legierung, gekennzeichnet durch 0,001 bis 0,06 Gew.-% Kohlenstoff, 20 bis 24 Gew.-?o Chrom, 2 bis 4,5 Gew.-% Molybdän, 0,5 bis 2,5 Gew.-Mangan, 34 bis 33 Gev;.->o Wickel, 0,25 bis 1 Gew.-% Silicium, 0,06 bis 5,5 Gew.-^ Wolfram, 0,03 bis 0,35 Gew.-/o Stickstoff, bis zu 0,75 Gew.-% Kupfer, bis zu 4-Gew.-% Kobalt, bis zu

1 Gew.-% Niob und Tantal, bis zu 0,25 Gew.-% Titan und j

den Rest Eisen und zufällige Verunreinigungen, wobei ί

ein Eisen-zu-Niekel-Verhältnis zwischen 0,8 und 1,2:1 !

vorgesehen ist. ;

BAD ORIGINAL