DE3739903A1

DE3739903A1 - Verwendung einer chromhaltigen legierung

Info

Publication number: DE3739903A1
Application number: DE19873739903
Authority: DE
Inventors: Elmar-Manfred Dipl Chem D Horn; Helmut Dipl Ing Diekmann
Original assignee: Bayer AG
Current assignee: Bayer AG
Priority date: 1987-11-25
Filing date: 1987-11-25
Publication date: 1989-06-08
Also published as: EP0317864A1; DE3868869D1; EP0317864B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft die Verwendung von Legierungen mit den Massenanteilen

35,5-69% Eisen,
21-35% Chrom,
10-25% Nickel und
0-4,5% Molybdän,

sowie den üblichen Begleitelementen, wie Kohlenstoff, Silicium, Phosphor, Schwefel, Kupfer, Aluminium, Vanadin, Titan, Tantal und/oder Niob, als Werkstoff für Gegenstände, die gegen Salpetersäure bis zu einer Konzentration von etwa 75% im Temperaturbereich vom Schmelzpunkt der Salpetersäure bis zu 150°C beständig sind.

Die genannte Legierung ist vor allem durch ihren hohen Gehalt an Chrom ausgezeichnet, der in bevorzugter Weise 23-32%, besonders bevorzugt 27-32%, beträgt. Der Gehalt an Nickel beträgt 10-25%, bevorzugt 10-20%. Die Legierung kann weiterhin Molybdängehalte bis zu 4,5%, bevorzugt bis zu 3% aufweisen. Neben den oben bereits genannten Begleitelementen können die erfindungsgemäß einsetzbaren Legierungen auch mit Mangan, beispielsweise bis zu 10%, bevorzugt bis zu 6%, bzw. Stickstoff, beispielsweise bis zu 0,5%, bevorzugt bis zu 0,2%, legiert sein. Das gegebenenfalls vorliegende Legierungselement Mangan wirkt sich in den erfindungsgemäß einzusetzenden Legierungen nicht negativ auf die Salpetersäurebeständigkeit aus. Die Stickstofflöslichkeit steigt im angegebenen Rahmen mit steigendem Chromgehalt.

Die Legierungen besitzen ein austenitisch-ferritisches Gefüge, dessen Ferritflächenanteil oberhalb von 10% liegt.

Die genannten Legierungen können erfindungsgemäß als Werkstoff für Gegenstände, die gegen Salpetersäure beständig sind, eingesetzt werden. Solche Gegenstände sind Apparate der verschiedensten Art, Rohrleitungen, Pumpen, Pumpenteile, Armaturen, Flansche, Filterkörbe sowie Schweißzusatzwerkstoff für Schweißverbindungen solcher Apparate oder Apparateteile. In bevorzugter Weise sind die genannten Legierungen einsetzbar als Schweißzusatzwerkstoff und als Stahlguß für gegossene Apparate oder Apparateteile, wie Pumpen.

Die Beständigkeit der erfindungsgemäß einsetzbaren Legierungen reicht bis zu Salpetersäurekonzentrationen von 75%. In gleicher Weise ist eine hohe Beständigkeit gegen Mischsäure aus Schwefelsäure und Salpetersäure gegeben, wie sie beispielsweise zum Nitrieren aromatischer Verbindungen eingesetzt wird. Die Beständigkeit ist weiterhin gegeben für den Temperaturbereich vom Schmelzpunkt der Salpetersäure bis zu etwa 150°C, bevorzugt bis zu 130°C. Das heißt, daß eine Beständigkeit gegeben ist sowohl für die Salpetersäure in flüssiger Phase als auch für Salpetersäuredämpfe, etwa im Gasraum oberhalb eines auf entsprechende Temperaturen erhitzten salpetersäurehaltigen Gemisches.

Bei der erfindungsgemäßen Verwendung der oben genannten Legierungen als Schweißzusatzwerkstoff kann dieser für alle bekannten Verbindungs- und Auftragsschweißverfahren eingesetzt werden.

Zur Handhabung von bis zu etwa 75%igen Salpetersäuren wurden bisher vorwiegend austenitische Chrom-Nickel- (Molybdän, Kupfer)-Werkstoffe verwendet, beispielsweise Werkstoffe mit den Nummern 1.4306, 1.4335 oder 2.4858. Zum Verbindungsschweißen dieser Werkstoffe verwendete man entweder ähnlich zusammengesetzte oder überlegierte Schweißzusatzwerkstoffe. Die Zusatzwerkstoffe führen im allgemeinen zu einem vollaustenitischen Schweißgut, beispielsweise mit der Richtzusammensetzung 25% Chrom, 22% Nickel, 2,2% Molybdän, 5% Mangan und 0,15% Stickstoff. Mußte aus Gründen der Heißrißsicherheit auf ein deltaferrithaltiges Schweißgut zurückgegriffen werden, war die Ausbildung eines zusammenhängenden Ferritnetzwerkes zu vermeiden. Mit einer solchen Netzbildung ist ab etwa 10% Ferritflächenanteil zu rechnen.

Beispiel 1

Abgeschmolzenes Schweißgut der Zusammensetzung (Massenanteile in %)

0,033
C
0,14	Si
1,0	Mn
0,017	P
0,010	S
24,8	Cr
12,1	Ni
0,09	N
Rest	Fe

mit einem Deltaferritgehalt um 13,5% wurde in siedender azeotroper Salpetersäure beansprucht. Die Prüfdauer betrug 50 Prüfabschnitte zu je 48 h. Es stellten sich flächenbezogene Massenverluste von im Mittel 0,19 g/(m² · h) bei einer Tiefe des interkristallinen Angriffs von max. 40 µm ein. Durch Lösungsglühen (1050°C/20 min/Wasser) ließen sich die Massenverlustraten auf 0,08 bis 0,10 g/(m² · h) reduzieren; die Tiefe des Korngrenzenangriffs lag nun bei lediglich max. 5 µm.. Durch das Lösungsglühen wurde der Deltaferritanteil nicht meßbar verändert.

Beispiel 2

Analog Beispiel 1 wurde abgeschmolzenes Schweißgut der Zusammensetzung (Massenanteile in %)

0,022
C
1,05	Si
1,01	Mn
0,019	P
0,012	S
29,25	Cr
12,05	Ni
0,135	N
Rest	Fe

mit einem Deltaferritanteil von 24 bis 26% hergestellt und im abgeschmolzenen Zustand sowie nach zusätzlichem Lösungsglühen (1060°C/15 min/Wasser) in siedender azeotroper Salpetersäure, wie in Beispiel 1 beschrieben, beansprucht. Es ergaben sich flächenbezogene Massenverlustraten von im Mittel 0,10 g/(m² · h), die über die Prüfdauer hinweg praktisch konstant waren. Dieser Befund gilt sowohl für den geschweißten als auch für den lösungsgeglühten Zustand. In beiden Fällen war metallographisch kein interkristalliner Angriff zu erkennen; die Werkstoffproben hatten sich lediglich, der Abtragungsrate entsprechend, angerauht. Das Schweißgut wurde durch Abschmelzen einer umhüllten Stabelektrode, Kerndrahtdurchmesser 3,25 mm, hergestellt.

Beispiel 3

Aus 4 mm dicken Blechen aus den nichtrostenden austenitischen Stählen X 1 CrNi 25 21 und X 1 NiCr 31 27 wurden mit Hilfe der im Beispiel 2 verwendeten umhüllten Stabelektrode, Kerndrahtdurchmesser 3,25 mm, Verbindungsschweißungen hergestellt. Diese Verbindungsschweißungen wurden 100 Tage lang ohne Zwischenwägungen in siedender azeotroper Salpetersäure beansprucht. Die Abtragungsraten belaufen sich auf 0,07 mm/a (X 1 CrNi 25 21) bzw. 0,05 mm/a (X 1 NiCr 31 27). Die Korngrenzen von Grundwerkstoff und Schweißgut waren lediglich angeätzt.

Claims

1. Verwendung von Legierungen mit den Massenanteilen 35,5-69% Eisen,
21-35% Chrom,
10-25% Nickel und
0-4,5% Molybdän,sowie den üblichen Begleitelementen, wie Kohlenstoff, Silicium, Phosphor, Schwefel, Kupfer, Aluminium, Vanadin, Titan, Tantal und/oder Niob, als Werkstoff für Gegenstände, die gegen Salpetersäure bis zu einer Konzentration von etwa 75% im Temperaturbereich vom Schmelzpunkt der Salpetersäure bis zu 150°C beständig sind.

2. Verwendung einer Legierung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Chromgehalt 23-32% beträgt.

3. Verwendung einer Legierung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Chromgehalt 27-32% beträgt.

4. Verwendung einer Legierung gemäß Anspruch 1 als Schweißzusatzwerkstoff und als Stahlguß für Bauteile.

5. Verwendung einer Legierung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein austenitisch- ferritisches Gefüge aufweist.

6. Verwendung einer Legierung gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Ferritflächenanteil eines austenitisch-ferritischen Gefüges oberhalb von 10% liegt.