DE669788C - Verfahren zur Erzeugung eines Stahls mit hoher Bestaendigkeit gegen Wasserstoff bei erhoehter Temperatur und erhoehtem Druck - Google Patents

Description

• Verfahren zur Erzeugung eines Stahls mit hoher Beständigkeit gegen Wasserstoff bei erhöhter Temperatur und erhöhtem Druck Es ist bekannt, daß Apparate, ,insbesondere solche aus Eisen oder Stahl, bei Angriff durch Wasserstoff oder wasserstoffhaltige Gase bei erhöhten Temperaturen und Drükken im Laufe der Zeit Eigenschaftsänderungen erfahren, die insbesondere durch Herabsetzung der Festigkeit und Formänderungsfähigkeit, vor allem der Kerbzähigkeit, gekennzeichnet sind. Derartig von Wasserstoff angegriffener Stahl besitzt alle Merkmale eines vollkommen spröden Werkstoffs.
• Diese Erscheinungen sind von den Wirkungen physikalisch gelösten Wasserstoffes, der die sog. Beizsprödigkeit hervorruft, grundsätzlich verschieden. Während durch den physikalisch gelösten Wasserstoff eine Änderung des Gefüges nicht hervorgerufen wird, führt Wasserstoff bei erhöhten T eznperatttren und Drücken zu einem ausgesprochenen Kornzerfall durch interkristalline Korrosion. Bei mikroskopischer Beobachtung erweist sich z. B. der Bruchverlauf .durch einen heizspröde gewordenen Stahl als durchaus transkristallin, da die Korngrenzen sich als fester erweisen als die Körner selbst, während der Bruchverlauf durch einen Stahl, der durch den Angriff von Wasserstoff bei erhöhten Temperaturen und Drücken spröde geworden ist, durchaus interkristallin ist. Bei diesem Vorgang wird demnach die Korngrenzensubstanz weitgehend zerstört.
• Die praktische Folge dieser Erscheinung äußert sich beispielsweise in einem schnellen Unbrauchbarwerden von Apparaten aus Stahl, die mit hochgespanntem Wasserstoff oder wasserstoffhaltigen Gasen bei erhöhten Temperaturen, z. B. bei der Ammoniaksynthese, in Berührung kommen. Man verwendet daher für diese Zwecke im allgemeinen hochlegierte Stähle und muß dabei in Kauf nehmen, daß auch diese Stähle nach bestimmten, allerdings längeren Betriebszeiten unbrauchbar werden.
• Man hat bereits versucht, -durch Glühen im Wasserstoffstrom oberhalb von 6oo° und anschließendes Verformen die Druckwasserstoffbeständigkeit eines Stahles zu verbessern, ohne jedoch einen vollen Erfolg zu erzielen.
• Versuche .des Erfinders haben nun gezeigt, daß man der Zerstörung der stählernen Apparate durch Wasserstoff oder wasserstoffhaltige Gase bei erhöhten Drücken und Temperaturen vorbeugen kann, wenn man den Stahl, nachdem er nach der Formgebung Wasserstoff oder wasserstoffhaltigen Gasen bei erhöhter Temperatur und erhöhtem Druck ausgesetzt war, anschließend bei Temperaturen oberhalb 65o° C glüht oder verformt. Die vorhergehende Wasserstoffbehandlung des Stahles bei erhöhter Temperatur mit Hochdruckwasserstoff ist also eine Vorbedingung für die Wirksamkeit der anschließenden Glüh-bzw. Verformungsbehandlung. Die Vorbehandlung ist gewissermaßen mit einem Impfverfahren zu vergleichen. Man wird daher mit den zur Aufnahme von Hochdruckwasserstoff bestimmten Apparaten in der Weise verfahren, daß man sie vor der Inbetriebe: n.ahme der Einwirkung des Hochdruckwasswe't< h

  stoffs bei erhöhter Temperatur aussetzt ti'

  anschließend glüht bzw. verformt ",`In die'

  Weise behandelte Apparate errve#-#en s

  nachher im Betriebe dem Hochdruckwasserstoff gegenüber als durchaus beständig.
• Beispielsweise werden nahtlos gewalzte Rohre vor ihrer endgültigen Fertigstellung, z. B. vor dem letzten Stich, wasserstoffhaltigen Gasen bei 4oo° C und ioo Atmosphären eine Zeitlang ausgesetzt und dann, zweckmäßig aus einem mit inertem Gas beschickten Ofen- oder einem Salzbad, unter sonst normalen Bedingungen fertiggewalzt.
• Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Behandlung von Eisen und Stahllegierungen mit Wasserstoff oder wasserstoffhaltigen Gasen unter erhöhten Temperaturen und Drücken ist nach den Feststellungen des Erfinders z. T. in einer weitgehenden Entkohlung, noch mehr aber in einem interkristallinen Angriff durch den Wasserstoff zu erblicken, derart, daß der Zementfit sowie die vorzugsweise in den Korngrenzen vorhandenen Fremdstoffe, wie Oxyde, Sulfide, Phosphide und sonstige nichtmetallische Verbindungen, durch die Einwirkung des hochge-"spannten Wasserstoffs - zerlegt werden, und @.ß die eine Komponente, 02, S usw., in

  `,#förmige Verbindungen übergeführt und

  Uertit wird.

  Durch die anschließende Glühbehandlung bzw. Formgebung werden die mikroskopischen Hohlräume wieder beseitigt und Eisen oder Stahl in einen wasserstoffbeständigen Zustand übergeführt. -Nach dem neuen Verfahren behandelter Stahl zeichnet sich ferner durch hohe Zähigkeit, Alterungsbeständigkeit, Laugenbeständigkeit, gute Kaltverformbarkeit usw. aus und wird durch Wasserstoff bei erhöhten Temperaturen und Drücken auch bei langer Einwirkungsdauer nicht mehr angegriffen.
• Das Verfahren erstreckt sich in gleicher Weise auf urilegierte wie auf legierte Stähle. Versuche an bearbeitetem Walzmaterial nachstehender Zusammensetzung

  C ' Si Mn P S

  0,12 o,28 o,64 0,02; 0,023°/0

  hatten die in der Zahlentafel aufgeführten Ergebnisse.

  Zahlentafel

  Ver^ Streck- Zug- Ein-

  suchs- Behandlung grenze festigkeit Dehnung schnürurig

  reihe

  1:g/mm2 Icg'mmz ° M

  "ln

  I normal geglüht..................... 26,5 41,2 28,3 68 ,5

  2 bei 85o° in H2 24 Stunden geglüht, 23,7 38,1 3o,8 70,3

  etwa . 2o °/o heruntergeschmiedet,

  normal geglüht

  3 wie 2, in H2 14 Stunden bei 45o° und 22,3 32,4 4,5 11,5

  - ioo atü

  4 wie 3, dann zwischen goo und 8oo° 24,2 37,5 28,5 69,3

  etwa 25°/o heruntergeschmiedet, nor-

  mal geglüht in H2, 72 Stunden 45o°

  und ioo atü

  5 wie 3, dann bei 93o° in N2 - Gas 23,7 38,3 27",2 65,4

  6 Stunden geglüht und im Ofen ab-

  gekühlt, dann H2 72 Stunden q.50°

  und ioo atü

Claims (3)

1. PATENTANSPRDCI-Ir: i. Verfahren zur Erzeugung eines Stahls mit hoher Beständigkeit gegenüber der schädigenden Wirkung von Wasserstoff oder wasserstoffhaltigen Gasen bei erhöhter Temperatur und erhöhtem Druck, dadurch gekennzeichnet, daß der Stahl bei erhöhter Temperatur finit Hochdruckwasserstoff nach der Formgebung behan-Belt und anschließend bei Temperaturen oberhalb 65o° C entweder geglüht oder nachverformt wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß .die Glühbehandlung in inerter Atmosphäre erfolgt.
3. 3. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Glühbehandlung in einem Salzbadofen erfolgt.