DE3321074C2 - Kesselrohr mit verbesserter Hochtemperaturfestigkeit, verbesserter Hochtemperatur-Korrosionsbeständigkeit und Beständigkeit gegen Versprödung während seines Gebrauchs - Google Patents

Kesselrohr mit verbesserter Hochtemperaturfestigkeit, verbesserter Hochtemperatur-Korrosionsbeständigkeit und Beständigkeit gegen Versprödung während seines Gebrauchs

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Abstract

Gegenstand der Erfindung ist ein Kesselrohr mit verbesserter Hochtemperaturfestigkeit, verbesserter Hochtemperatur-Korrosionsbeständigkeit und Beständigkeit gegen Versprödung während seines Gebrauchs. Das Kesselrohr besteht aus einer äußeren Oberflächenschicht und einem inneren Teil. Die äußere Oberflächenschicht besteht im wesentlichen aus 0,03 bis 0,20 Gewichtsprozent Kohlenstoff, 1,5 bis 4,0 Gewichtsprozent Silicium, 0,1 bis 3,0 Gewichtsprozent Mangan, 13 bis 25 Gewichtsprozent Chrom, 13 bis 40 Gewichtsprozent Nickel, 0,5 bis 3,0 Gewichtsprozent mindestens eines der Elemente Molybdän und Wolfram, 0,05 bis 0,5 Gewichtsprozent mindestens eines der Elemente Titan, Niob und Vanadium, Rest Eisen und unvermeidbare Verunreinigungen. Der innere Teil besteht im wesentlichen aus 0,03 bis 0,20 Gewichtsprozent Kohlenstoff, 0,3 bis 1,10 Gewichtsprozent Silicium, 0,1 bis 3,0 Gewichtsprozent Mangan, 13 bis 25 Gewichtsprozent Chrom, 13 bis 40 Gewichtsprozent Nickel, 0,5 bis 3,0 Gewichtsprozent mindestens eines der Elemente Molybdän und Wolfram, 0,05 bis 0,5 Gewichtsprozent mindestens eines der Elemente Titan, Niob und Vanadium, Rest Eisen und unvermeidbare Verunreinigungen. 0,001 bis 0,01 Gewichtsprozent Bor können außerdem der Legierung zur Verbesserung der Kriechfestigkeit zugesetzt werden, wobei die verbesserte Hochtemperatur-Korrosionsbeständigkeit beibehalten wird.

Description

3 mm beträgt.
4. Kesselrohr nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausmaß der Korrosion der Außenschicht, die in Berührung mit einem Verbrennungsgas steht, im Bereich von 176 bis 396 mg/cm3 liegt, wenn die Außenschicht 200 Stunden lang einer korrodierenden Umgebung bei einer Temperatur von 700°C
20 ausgesetzt ist.
5. Kesselrohr nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß seine Kriechbruchzeit bei 7000C und 12 kg/mm: im Bereich von 2386 bis 4925 Stunden liegt.
6. Kesselrohr nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sein Schlagwert nach Ablauf von 4000 Stunden bei einer Temperatur von 7000C im Bereich von 5,7 bis 7,2 kg liegt.
Gegenstand der Erfindung ist ein Kesselrohr aus austenitischem Edelstahl, dessen Beständigkeit gegen Versprödung während seines Gebrauchs, Kriechfestigkeit und Hochtemperatur-Korrosionsfestigkeit gleichzeitig verbessert sind.
Bei dem starken Anstieg des Rohölpreises wurde in jüngerer Zeit Kohle verstäiki eingesetzt. In der Erzeugung von Wärmeenergie in Japan wird vermutlich auch die herkömmliche Feuerung nut Schweröl bald durch Kohlefeuerung ersetzt werden. Man weiß, daß der Wechsel von Schweröl zu Kohle die Korrosionssituation in einem Kessel wesentlich verschärft. Es wird deshaib ein wichtiges technisches Anliegen seir,, mit der Korrosion von Kesselrohren fertig zu werden.
Andererseits ist auch bekannt, daß die Erhöhung der Betriebstemperatur die Umwandlung von thermischer Energie in elektrische Energie wirksam verbessert. Dies stellt eine der wichtigen Gegenmaßnahmen zur Energieeinsparung im Hinblick auf die Erschöpfung der Energiequellen und einen plötzlichen Preisanstieg dafür dar.
Ein derartiger Anstieg der Betriebstemperatur bringt es mit sich, daß die äußere Oberfläche von Kesselrohren einer stärker korrodierenden Umgebung ausgesetzt ist. Es besteht deshalb ein Bedarf an der Entwicklung von verbesserten Kesselrohren, die bessere Hochtemperatur-Korrosionsbeständigkeit und Kriechfestigkeit als die herkömmlichen Kesselrohre aufweisen.
Es ist zwar bekannt, daß eine Erhöhung des Chromgehalts eine wirksame Verbesserung der Hochtemperatur-Korrosionsbeständigkeit bewirkt. Andererseits verursacht aber eine Erhöhung des Chromgehalts auch Schwierigkeiten, wie eine Abnahme der Kriechfestigkeit infolge einer Verminderung der Stabilität des Austenits und eine Verminderung der Zähigkeit und Festigkeit infolge der Erzeugung von w-Phase. Um das Auftreten solcher Schwierigkeiten zu verhindern, ist der Zusatz einer großen Menge Nickel, die der Menge an Chrom angemessen ist, erforderlich, was zu einer Kostenerhöhung führt. Um diese Schwierigkeit zu überwinden, wurde vorgeschlagen, Verbund-Kesselrohre mit einer Außenschicht und einer Innenschicht zu schaffen, in denen die Außenschicht eine verbesserte Hochtempei atur-Korrosionsfestigkeit aufweist; vgl. den Aufsatz »Co-Extruded Tubes Improve Resistance to Fuel Ash Corrosion In U. K. Utility Boilers« von T. Flatley u. Mitarb, in »Materials Performance«, Bd. 20(5), 1981. In diesem Aufsatz werden verschiedene Werkstoffkombinationen für Innen- und Außenschicht vorgeschlagen, wobei der Silicium-Gehalt der Außenschicht jeweils weniger als 1,5% beträgt. Diese bekannten Verbund-Kesselrohre sind jedoch im Hinblick auf ihre Hochtemperatur-Korrosionsfestigkeit und Kriechfestigkeit immer noch unbefriedigend, wenn die Temperatur der Außenschicht 7000C oder mehr erreicht, da sie für eine maximale Betriebstemperatur von etwa 450' C ausgelegt sind.
Aus der GB-OS 20 36 077 ist ein austenitischer Stahl bekannt, der aus höchstens 0,10% Kohlenstoff, 0,1 bis 5% Silicium, höchstens 3% Mangan. 15 bis 30% Chrom, 7 bis 45% Nickel und höchstens 0,003% Schwefel besteht.
Als Wahlkomponenten kann dieser austenitische Stahl zusätzlich höchstens 3% Molybdän sowie höchstens 1,5% Titan, Niob, Zirkonium und/oder Tantal aufweisen. Dieser auEtenitische Stahl soll aufgrund des niedrigen Schw efelgehalts eine gute Oxidationsbeständigkeit bei hohen Temperaturen aufweisen; eine Verbesserung der mechanischen Eigenschaften des Stahls geht dagegen aus der GB-OS 20 36 077 nicht hervor.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kesselrohr mit verbesserter Hochtemperaturfestigkeit, verbesserter Hochtemperatur-Korrosionsfestigkeit und Beständigkeit gegen Versprödung während seines Gebrauches zu schaffen, das außerdem so billig wie möglich herstellbar sein soll.
Diese Aufgabe wird mit einem Kesselrohr gemäß Anspruch 1 gelöst. Die Werkstoffzusammensetzungen für die Innen- und Außenschicht gemäß Anspruch 1 können sich dabei mit der Zusammensetzung des aus der
GB-OS 20 36 077 bekannten Stahls überlappen.
Es wurde festgestellt, daß Silicium eine sehr wirksame Verbesserung der Hochtemperatur-Korrosionsfestigkeit der äußeren Oberflächenschicht oder Außenschicht eines Kesselrohrs bewirkt, das dem Verbrennungsgas des tCesseLs einschsießlich verschiedener Stoffe ausgesetzt ist, die Hochtemperaturkorrosion verursachen. Ein Siliciumgehalt über einem bestimmten Maß verursacht jedoch in austenitischem Edelstahl das Auftreten von ϊ tf-Phase in der Matrix. Die «-Phase führt zu einer Verschlechterung der mechanischen Eigenschaften. Das erfindungsgemäße Kesselrohr weist deshalb in der Außenschicht 1,5 bis 4% Silicium und in der Innenschicht 0,3 bis 1,0% Silicium auf.
Erfindungsgemäß können die Legierungen für die Kesselrohre 0,001 bis 0,01 Gewichtsprozent Bor enthalten, um ihre Kriechfestigkeit weiter zu verbessern und gleichzeitig die verbesserte Hochtemperatur-Korrosionsfestigkeit beizubehalten.
Die Gründe für die Begrenzung der chemischen Komponenten werden nachstehend erläutert.
Kohlenstoff ist nötig für die Aufrechterhaltung mechanischer Festigkeit. Die Obergrenze des Kohlenstoffgehalts wird jedoch unter dem Gesichtspunkt der Schweißbarkeit auf 0,20 Gewichtsprozent festgelegt. Genauer gesagt unterliegen austenitische Stähle leicht der Rißbildung im heißen Zustand während der Verfestigung des Schweißmetalls und insbesondere Kohlenstoff hat einen starken ungünstigen Einfluß darauf. Die Obergrenze des Kohlenstoffgehalts wird deshalb auf 0,20 Gewichtsprozent festgesetzt. Andererseits wird als Untergrenze des Kohlenstoffgehalts 0,03 Gewichtsprozent festgelegt, da ein Kohlenstoffgehalt unter 0,03 Gewichtsprozent die Sicherstellung einer befriedigenden Festigkeit gegen Kriechbruch erschwert. Im Hinblick auf die Ausgeglichenheit von mechanischer Festigkeit und Rißbeständigkeit in heißem Zustand beträgt der Kohlenstoffgehalt vorzugsweise 0,05 bis 0,15 Gewichtsprozent.
Silicium wird als Desoxidationsmittel und gleichzeitig als ein Element zur Erhöhung der Oxidationsfestigkeit und der Hochtemperatur-Korrosionsbeständigkeit zugesetzt.
Im Hinblick auf die Schweißbarkeit und Zähigkeit wird die Obergrenze des Siliciumgehalts des inneren Teils der Kesselrohre auf 1,0 Gewichtsprozent festgelegt, um eine Verschlechterung der Schweißbarkeit und Zähigkeit zu verhindern. Die Untergrenze des Siliciumgehalts im inneren Teil r.'ird auf 0,3 Gewichtsprozent festgelegt, um eine ausreichende Desoxidierung zu erreichen und eine gute Stahlbramme zu erhalten.
Der nächste Punkt betrifft den Siliciumgehalt der Außenschicht der Kesselrohre, der ein wesentliches Merkmal der Erfindung darstellt. Die nachstehend beschriebenen Versuche zur Hochtemperaturkorrosion zeigen, daß ein Siliciumgehalt nicht unter 1,5 Gewichtsprozent die Stabilität eines Oberflächen-Oxidfilms erhöht, so daß die Reaktion davon mit geschmolzenem Salz, das infolge des Verbrennungsgases an der äußeren Oberfläche des Kesselrohres haftet, merklich unterdrückt wird. Andererseits beeinflußt ein Siliciumgehalt über 4 Gewichtsprozent die Bearbeitbarkeit merklich in ungünstiger Weise. Der Siliciumgehslt der Außenschicht wird deshalb auf 1,5 bis 4 Gewichtsprozent begrenzt. Im Hinblick auf das Gleichgewicht von Korrosionsbeständigkeit und Bearbeitbarkeit beträgt der Siliciumgehalt vorzugsweise 1,8 bis 3,0 Gewichtsprozent.
Es wurde festgestellt, daß die Hochtemperaturkorrosion eines Kesselrohres in einem tatsächlichen Kessel in der Art bewertet werden kann, da[> eine synthetische Asche aus 41 Gewichtsprozent NajSO^ + 8 Gewichtsprozent V2O5 und 51 Gewichtsprozent Fe2(SOi)j verwendet und zum Schmelzen auf die Betriebstemperatur eines Kesselrohres (650 bis 750°C) erhitzt wird, und ein Prüfstück des Kesselrohres 200 Stunden darin eingetaucht wird. Im Hinblick auf die Sicherheit soll das Ausmaß der Korrosion nicht größer als 400 mg/cm: sein, und die Dicke der Außenschicht wird im Hinblick darauf in Übereinstimmung mit dem Siliciumgehalt der Außenschicht bestimmt. Im einzelnen ist die Korrosionsfestigkeit unbefriedigend, wenn die Dicke der mit Silicium angereicherten Schicht geringer als 0,5 mm ist, auch wenn die Menge an Silicium 4 Gewichtsprozent beträgt. Wenn die Dicke der Schicht über 3 mm liegt, kann der ungünstige Einfluß, der davon auf die Qualität des gesamten Kesselrohres ausgeübt wird, nicht mehr vernachlässigt werden. Die Dicke der Außenschicht ist deshalb auf 0.5 bis 3 mm begrenzt.
Mangan ist nicht nur zur Desoxidation erforderlich, sondern auch zur Aufrechterhaltung der mechanischen Festigkeit. Die Obergrenze des Mangangehalts ist auf 3,0 Gewichtsprozent festgelegt, da bei einem Manganzusatz in einer Menge über 3,0 Gewichtsprozent eine Sättigung seiner Wirkung eintritt. Andererseits ist die Untergrenze auf 0,1 Gewichtsprozent festgelegt, um Desoxidation und eine gute Stahlqualität zu erreichen. Bevorzugt ist ein Mangangehalt von 0,3 bis 1,5%.
Chrom ist notwendig, um Oxidationsbeständigkeit und Hochtemperatur-Korrosionsfestigkeit zu erreichen und ist deshalb stets in wärmebeständigen Stahllegierungen enthalten. Ein Chromgehalt unter 13 Gewichtsprozent reicht nicht aus, um Korrosionsfestigkeit zu erreichen. Andererseits erniedrigt ein Chromgehalt über 25 Gewichtsprozent die Stabilität von Austenit durch Verschlechterung der Hochtemperaturfestigkeit und fördert die Entstehung von σ-Phase, die eine Verminderung der Zähigkeit verursacht. Der Chromgehalt ist deshalb auf 13 bis 25 Gewichtsprozent begrenzt.
Nickel hat eine bemerkenswerte Wirkung auf die Verbesserung der Stabilität von Austenit und die Unterdrückung der Entstehung von f-Phase. Die Untergrenze des Nickelgehalts ist auf 13 Gewichtsprozent festgelegt, da dies eine ausreichende Menge zur Verbesserung der Stabilität des Austeniti. im Hinblick auf die Untergrenzen der ferritbildenden Elemente einschließlich Chrom ist. Andererseits ist die Obergrenze des Nickelgehalts auf 40 Gewichtsprozent festgelegt im Hinblick auf die Obergrenzen der ferritbildenden Elemente. Vorzugsweise liegt der Nickelgehalt im Bereich von 20 bis 40%.
Molybdän und Wolfram ermöglichen eine starke Erhöhung der Hochtemperalurfestigkeit durch die Mischkristall-Verfestigungswirkung und die Ausscheidung feiner Carbide von Molybdän und Wolfram. Diese Elemente werden zugesetzt, um mit einem Anstieg der Temperatur und des Dampfdrucks in dem Kessel fertig zu werden. Molybdän und Wolfram sind jedoch teuer und vermindern die Oxidationsfestigkeit. Die Obergrenze der Mengen dieser Elemente ist auf 3 Gewichtsprozent insgesamt festgelegt, während ihre Untergrenze auf 0,5 Ge-
wichtsprozent insgesamt festgesetzt ist, da ein Gesamtgehalt von nicht unter 0,5 Gewichtsprozent eine merkliche Wirkung bei der Verbesserung der Kriechbruchfestigkeit ergibt Vorzugsweise liegt der Gesamtgehalt an Molybdän und Wolfram im Bereich von 1,0 bis 2,5%.
Titan, Niob und Vanadium sind carbid- und nitridbildende Elemente. Durch feine Ausscheidung von Carbiden und Nitriden verbessern Titan, Niob und Vanadium die Kriechfestigkeit stark. Wenn die Menge eines oder mehrerer dieser Elemente insgesamt geringer als 0,05 Gewichtsprozent ist, tritt keine Verfestigungswirkung ein. Andererseits verursacht ein Gesamtgehalt über 0,5 Gewichtsprozent eine Zusammenballung der Ausscheidungen, was im Gegenteil zu einer Abnahme der Kriechfestigkeit führt Die Menge an einem oder mehreren der Elemente Titan, Niob und Vanadium ist deshalb auf den Bereich von 0,05 bis 0,5 Gewichtsprozent insgesamt ίο begrenzt Im Hinblick auf die mechanische Festigkeit beträgt der Gehalt an Titan, Niob und Vanadium vorzugsweise 0,2 bis 0,4% insgesamt.
Bor besitzt eine beträchtliche Wirkung auf die Verbesserung der Kriechfestigkeit als Ergebnis der Erhöhung der Zwischenkornfestigkeit Ein Borgehalt unter 0,001% ist jedoch kaum wirksam. Andererseits wirkt sich ein Borgehalt über 0,01 Gewichtsprozent ungünstig auf die Heißbearbeitbarkeit des Rohrrohlings zur Herstellung t\ 15 von Kesselrohren aus. Der Borgehalt ist deshalb auf den Bereich von 0,001 bis 0,01 Gewichtsprozent begrenzt
Vorzugsweise beträgt der Borgehalt 0,003 bis 0,007%.
Die Beispiele erläutern die Erfindung.
ϊ 20 Tabelle 1 C Si Beispiele Ni Mo Nb Ti Masse der
Schmelze
ι 0,06 Gew.-%
0,07 Gew.-%		 2.98
0,61		 Mn Cr 25,6
25,6		 1,96
1,91		 0,26
0,26		 0,05
0,05		 500 kg
1 t
S'-
I
I 		25 Außenschicht
Innenschicht		 1,17 20,6
1,06 18,5
Eine Legierung zur Herstellung der äußeren Oberflächenschicht oder Außenschicht eines Kesselrohres und eine andere Legierung zur Herstellung des inneren Teils oder der Innenschicht wurde in je einem Hochfrequenz-Induktionsofen in einer Menge von 500 kg bzw. 1 t geschmolzen. Die chemische Zusammensetzung der Legierungen ist in Tabelle 1 angegeben. Die geschmolzenen Legierungen wurden dann in einer Schleudergießmaschine mit einer Metallform mit einem Innendurchmesser von 312 mm und einer Länge von 2200 mm gegossen. Dabei wurde zunächst die Legierung für die Außenschicht in der Schleudergießmaschine gegossen, wobei ein Rohr mit einer Dicke von etwa 30 mm erhalten wurde. Danach wird ein anderes geschmolzenes Metall für den inneren Teil des Kesselrohres auf die innere Fläche des zunächst schleudergegossenen Rohres gegossen, wobei ein Verbund-Rohrrohling mit einer Dicke von etwa 88 mm erhalten wird. Der Rohrrohling wird an beiden Enden geschnitten, um folgende Abmessungen zu schaffen: 312 mm Außendurchmesser, 75 mm innendurchmesser und 1900 mm Länge. Danach wird der Rohrrohling geschmiedet, indem ein Dorn aus Weichstahl mit einem Außendurchmesser von 70 mm eingeführt wird. Damit wird ein Vorblock mit einem Außendurchmesser von 180 mm. einem Innendurchmesser von 50 mm und einer Länge von 5000 mm geschaffen. Dieser Vorblock wird mechanisch durch Schleifen seiner äußeren Oberfläche und Lochen des inneren Bereichs des Verbund-Vorblocks bearbeitet, mit dem Ergebnis, daß ein Verbund-Rohrrohling zur Heißextrusion mit einem Außendurchmesser von 170 mm und einem Innendurchmesser von 68 mm hergestellt wird. Nach dem Erhitzen dieses Rohrrohlings auf eine Temperatur von i200°C wird er mit einem Flächenreduktionsverhältnis von 10 heiß extrudiert und anschließend mit einer Fiächenreduktionsrate von 5 bis 20% kalt gezogen und dann bei 12000C 5 Minuten lösungsbehandelt. Es v. ird ein Kesselrnhr mit einem Außendurchmesser von 50,8 mm und einem Innendurchmesser von 7,8 mm erhalten. Die Dicke der Außenschicht des Kesselrohres beträgt etwa 2 mm.
In Tabelle II sind die chemische Zusammensetzung der in vorstehend beschriebener Weise hergestellten
so Kesselrohre A bis Q. die Dicke der Außenschicht mit erhöhtem Siliciumgehalt und die Ergebnisse der Kriechprüfung, Hochtemperatur-Korrosionsprüfung und Schlagprüfung angegeben. Die Kriechfestigkeit wird bei 7000C und einer Beanspruchung von 12 kg/mm2 (etwa 118 N/mm2) gemessen. In der Hochtemperatur-Korrosionsprüfung wird die Hochtemperatur-Korrosionsbeständigkeit durch das Ausmaß der nach dem Eintauchen des Prüfstücks aus einem Kesselrohr in eine Salzschmelze der aus 41% Na2SO4, 8% V2O5 und 51% Fe2(SO4)3 bestehenden synthetischen Asche resultierenden Korrosion bestimmt. In der Schlagprüfung wird der Schlagwert durch Verwendung eines Prüfstücks gemäß JlS Nr.4 bestimmt, nachdem das Prüfstück des Kesselrohres 4000 Stunden bei 700e C gehalten wurde.
In Tabelle II gehören die Kesselrohre D, E, F, K, L und N zur Ausführungsform der Erfindung gemäß Anspruch 1. die Kesselrohre P und Q gehören zur Ausführungsform der Erfindung gemäß Anspruch 2 und die übrigen Kesselrohre haben eine chemische Zusammensetzung, die nicht in den Bereich der vorliegenden Erfindung fällt. Hierbei handelt es sich um Vergleichsversuche.
In Tabelle 11 besteht das Kesselrohr A in üblicher Weise aus der Stahllegierung AISI 321 HTB, die als
Übererhitzer in einem Kessel zur Erzeugung von thermischer Energie in Japan benutzt wird. Das Kesselrohr B ist ebenfalls ein herkömmliches und besteht aus der Legierung AlSl 347 HTB, die für den gleichen Zweck in den
b5 Vereinigten Staaten von Amerika verwendet wird. Die genannten beiden Legierungen sind jedoch unbefriedigend im Hinblick auf die Kriechbruchfestigkeit und die Hochtemperatur-Korrosionsbeständigkeit in dem Fall, daß die Oberflächentemperatur 7000C erreicht. Das Kesselrohr C hat einen Siliciumgehalt der Außenschicht, der unterhalb der Untergrenze liegt, wie sie in vorliegender Erfindung festgelegt ist. Ein Siliciumgehalt der Außen-
schicht, der geringer ist als 1,5 Gewichtsprozent, kann keine befriedigende Korrosionsfestigkeit ergeben. Das Kesselrohr G hat einen Siliciumgehalt, der höher liegt als die dafür beschriebene Obergrenze gemäß vorliegender Erfindung. Daraus ergibt sich eine starke Verschlechterung der Zähigkeit nach einer Langaeitaiierung (Versprödung beim Gebrauch). Die Kesselrohre H und I weisen zwar Si-Gehalte der Außenschicht auf, die nahe bei der erfindungsgemäßen Obergrenze liegen. Jedoch liegt die Dicke der Außenschicht bei diesen Proben unter bzw. über der erfindungsgemäßen unteren bzw. oberen Grenze. Das Kessclrohr H weist einen sehr großen Siliciumgehttll von 3,95 Gewichtsprozent auf, jedoch hai das Kessclrohr H eine zu dünne siliciiinireiche Schicht. Seine Korrosionsbeständigkeit ist deshalb unbefriedigend. Das Kessclrohr I hat eine zu dicke siliciiinireiche Schicht, was zu einer Verminderung der Zähigkeit im Ganzen führt sowie Schwierigkeiten in der Hcißbearbeitbarkeit verursacht. Das Kesselrohr ) enthält 2,54 Gewichtsprozent Silicium sowohl in der Außenschicht als auch in seiner Innenschicht, was über der erfindungsgemäßen Obergrenze des Siliciumgehalts der Innenschicht liegt. Dieses Kesselrohr weist zwar eine befriedigende Korrosionsbeständigkeit auf, ist jedoch im Hinblick auf Zähigkeit und Bearbeitbarkeit ungenügend. Die Kesselrohre M und O enthalten Titan und Niob in Mengen, die unterhalb der unteren bzw. über der oberen Grenze für den Titan- und/oder Niobgehalt gemäß vorliegender Erfindung liegen. Es ist unmöglich, befriedigende Kriechbruchfestigkeit zu erhalten, wenn der Titan- und/oder Niobgehalt größer oder kleiner ist als der erfindungsgemäii festgelegte Bereich.
Andererseits besitzen die erfindungsgemäßen Kesselrohre überlegene Kriechbruchfestigkeit und Hochtemperatur-Korrosionsbeständigkeit im Vergleich zu den herkömmlicherweise verwendeten Legierungen AISI 321 HTB und AISI 347 HTB. Außerdem zeigen die erfindungsgemäßen Kesselrohre keine besonderen Schwierigkeiten im Hinblick auf eine Versprödung während ihres Gebrauchs und die Bearbeitbarkeit in heißem Zustand.
Insbesondere die Kesselrohre P und Q, die zur zweiten Ausführungsform der Erfindung mit einem Borzusatz gehören, zeigen eine weitere Verbesserung der Kriechfestigkeit. Die Wirkung des Bors ergibt sich klar aus einem Vergleich der Kesselrohre P und Q mit den Kesselrchren E und N, die zur ersten Ausführungsform der Erfindung gehören.
Durch die Erfindung werden hervorragende Kesselrohre geschaffen, die sich zur Verwendung bei höheren Temperaturen eignen als die Kesselrohre aus herkömmlichen austenitischem Edelstahl.
Tabelle II C Si Außen Mn Cr und Werte in verschiedenen Prüfungen Mo W Ti Nb V B Dicke der Si-reichen Kriechbruch, Ausmaß der Schlagwert U)
u>
Innen schicht Ni Außenschichi, mm Zeil, h Korrosion (kg - m) K)
schicht 700° C. 12 kg/mm2 (mg/cm2) 700° C, 4000 h 1—*
0,55 7000C, 200 h O
Chemische Zusammensetzung der Kessclrohne 0,07 0,55 0,49 1,63 17,4 — 0,43 — - 0 853 826 10,5 ^!
Stähle 0,06 0,49 1,30 1,79 17,6 11,4 - - - 0,73 - 0 1241 883 12,3
0,06 0,43 1,55 1,52 22,2 12,0 1,48 - 0,11 0,20 - - 2,8 2325 628 7,4
0,06 0,32 2,54 1,48 22,1 30,2 1,47 - 0,10 0,22 0,05 - 2,8 2450 396 6,8
0,06 0,54 3,95 1,51 22,1 30,1 1,20 0,35 0,10 0,20 - 1.5 2563 323 6,9
A*) 0,06 0,95 1,10 1,50 22,3 30,4 1,49 - 0,12 0,18 - - 0,8 2386 247 6,5
B·) 0,06 1,10 3,95 1,52 22,0 30,5 1,51 - 0,10 0,19 0,07 - 0 1856 643 3,7
c·) 0,06 0,95 3,95 1,49 22,0 30,8 1,48 - 0,11 0,21 - - 0,45 1921 462 5,9
D 0,06 0,95 2,54 1,47 22,2 30,6 1,51 - 0,10 0,20 - - 3,5 1963 152 2,5
E 0,06 2,54 2,54 1,50 22,3 30,4 1,47 - 0,10 0,21 - - 0 1672 268 1,3
F 0,10 0,51 3,81 1,47 18,1 29,8 1,29 0.21 0,08 0,20 0,03 - 1,5 3943 207 7,2
G*) 0,09 0,51 2,54 1,51 15,2 20,2 1,50 - 0,10 0,22 — - 1,5 4516 176 5,7
H·) 0,10 0,51 2,54 1,50 18,5 20,0 1,51 - 0,02 0,02 - - 1,5 1347 219 7,5
I«) 0,10 0,51 2,54 1,50 18,3 18,5 1,50 - 0,20 0,20 0,05 1.5 4308 20! 6,9
η 0,09 0,51 2,53 1,43 18,3 18,9 14,9 - 0,35 0,30 0,10 - 1,5 1726 210 6,5
K 0,06 0,53 2,56 1,56 21,8 17,9 1,21 0,37 0,10 0,20 - 0,003 1,5 3146 339 7,0
L 0,09 0,49 1,49 18,0 29,8 1,48 - 0,20 0,21 0,03 0,005 1,5 4925 208 7,2
M*) *) Vergleichsstähle. KSSMl 18,5
N
O*)
P
Q

Claims (3)

Patentansprüche:
1. Kesselrohr mit verbesserter Hochtemperaturfestigkeit, verbesserter Hochtemperatur-Korrosionsbeständigkeit und Beständigkeit gegen Versprödung während seines Gebrauchs, bestehend aus einer Außenschicht und einer Innenschicht aus zwei verschiedenen Werkstoffen, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenschicht aus 0,03 bis 0,20% Kohlenstoff, 1,5 bis 4,0% Silicium, 0,1 bis 3,0% Mangan, 13 bis 25% Chrom. 13 bis 40% Nickel, 0,5 bis 3,0% mindestens eines der Elemente Molybdän und Wolfram, 0.05 bis 0,5% mindestens eines der Elemente Titan, Niob und Vanadium, Rest Eisen und zufällige Verunreinigungen, und die Innenschicht aus 0,03 bis 0,20% Kohlenstoff, 0,3 bis 1,0% Silicium, 0,1 bis 3,0% Mangan, 13 bis 25%
ίο Chrom, 13 bis 40% Nickel, 0.5 bis 3,0% mindestens eines der Elemente Molybdän und Wolfram, 0,05 bis 0,5% mindestens eines der Elemente Titan. Niob und Vanadium. Rest Eisen und zufällige Verunreinigungen, besteht.
2. Kesselrohr nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Gehalt von 0,001 bis 0,01% Bor in der 1 nnenschicht und/oder der Außenschicht.
3. Kesselrohr nach Anspruch 1 oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Außenschicht 0,5 bis
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