DE736220C

DE736220C - Stahl fuer Gegenstaende, die gegen den entkohlenden Angriff von Gasen widerstandsfaehig sein muessen

Info

Publication number: DE736220C
Application number: DEK129540D
Authority: DE
Inventors: Friedrich Karl Naumann
Original assignee: Krupp Stahl AG
Current assignee: Krupp Stahl AG
Priority date: 1932-12-08
Filing date: 1933-03-21
Publication date: 1943-06-10

Description

Stahl für Gegenstände, die gegen den entkohlenden Angriff von Gasen widerstandsfähig sein müssen Im Hauptpatent 692 226 ist vorgeschlagen, als Baustoff zur Herstellung von Behältern und Behälterteilen zum spaltenden Hydrieren von Ölen und Kohlen sowie zur Ammoniaksynthese, die gegen den entkohlenden Angriff von Wasserstoff und wasserstoffhaltigen Gasgemischen bei hohen Temperaturen und Drucken widerstandsfähig sein müssen, Stahllegierungen zu verwenden, die mindestens das 4fache ihres Kohlenstoffgehalts an Titan und gegebenenfalls bis zu 30°/o mindestens eines der Elemente Silicium, Mangan, Nickel, Kobalt, Chrom, Wolfram, Molybdän, Vanadin enthalten. Es hat sich nun herausgestellt, daß außer dem Titan auch die beiden anderen Elemente der IV. Gruppe des periodischen Systems, die im Stahl Karbide bilden, nämlich Zirkon und Thorium, die Eigenschaft haben, Stahl gegen den Angriff entkohlender Gase widerstandsfähig zu machen. Den Gegenstand der Erfindung bildet demgemäß die Verwendung von nichtausteniti- -schen Stahllegierungen, die mindestens das 5fache ihres Kohlenstoffgehalts an mindestens einem der Elemente Zirkon und Thorium, Rest Eisen und Kohlenstoff enthalten, als Baustoff für Behälter und Behälterteile zum spaltenden Hydrieren von Ölen und Kohlen sowie zur Ammoniaksynthese, die gegen den entkohlenden Angriff von Wasserstoff und wasserstoffhaltigen Gasgemischen bei hohen Temperaturen und Drucken widerstandsfähig sein müssen. Unter Eisen ist ein solches mit den für Stahl üblichen Gehalten an Mangan, Silicium, Phosphor und Schwefel - zu .verstehen.
Der Gehalt an Zirkon und Thorium soll vorteilhaft bis zu 51/, und der Kohlenstoffgehalt nicht mehr als 10/, betragen. Außer den genannten Elementen können -die nach der Erfindung verwendeten Stahllegierungen noch bis zu 30% von einem oder mehreren der Elemente Silicium, Mangan, Nickel, Kobalt, Chrom, Wolfram, Molybdän, Vanadin enthalten, soweit sie durch solche Zusätze nicht austenitisch werden. Im allgemeinen wird man jedoch mit einem Gehalt von bis zu 15% an diesen Zusatzbestandteilen auskommen.

Die hohe Widerstandsfähigkeit der erfindungsgemäß verwendeten Stahllegierungen gegen den Angriff von Wasserstoff geht aus den nachstehenden Versuchen hervor, zu denen folgende Stahllegierungen verwendet wurden:

Stahl C Si Mn Cr W Mo Zr Th

% % % % % % % %

A 0,05 1,66 0,55 - - - I,81 -

B 0,05 0,02 0,10 - - - - 1,9o

C 0,1o o,38 0,5i 1,96 - - - -

D 0,1o 0,38 0,55 - 2,o8 - - -

E 0,13 0,23 0,52 - - 1,22 - -

Aus diesen Stahllegierungen wurden Zerreißproben hergestellt und in einem Hochdruckrohr bei einer Temperatur von 60o° C während Ioo Stunden dem Angriff von Wasserstoff ausgesetzt, der sich unter einem Druck von 3oo at befand. Die Wirkung dieser Behandlung auf die Proben geht aus der nachstehenden Tafel hervor.

Stahl Streck- Zug- Dehnung Einsohn. Härte C-Gehalt

grenze festigkeit I = 5d 5/750

kg/mm2 kg/mm2 %

Aa 42 55,5 23,0 51 188 0,05

b 41 54,3 20,7 49 191 0,05

B a 21 32,4 33,3 66 9o 0,05

b 18 32,5 40,7 66 88 0,05

C a 67 73,6 22,0 78 211 0,10

b - 27,4 0 0 127 0,007

D a 86 90,o 20,7 73 252 0,1o

b 34 45,9 12.7 13 141 0,0o8

E a 107 107,9 14,7 6o 302 0,13

b - 35,1 0 0 129 (),()()7

a =Anlieferungszustand (A und Bim Schmiedezustand, C, D, E vergütet),

b = Zustand nach dem Versuch.

Aus der Zahlentafel ist ersichtlich, daß die mit Zirkon bzw. Thorium legierten Stähle A und B ihre volle Festigkeit und Zähigkeit sowie ihren ursprünglichen Kohlenstoffgehalt behalten haben, während die anderen Stähle fast völlig entkohlt sind und an Festigkeit und besonders an Zähigkeit stark verloren haben. Auch die Stahllegierungen, die neben Zirkon bzw. Thoriumn noch andere Zusatzelemente enthalten, weisen eine über die Wirkung der Zusatzelemente weit hinausgehende Widerstandsfähigkeit gegen entkohlende Gase auf, wie der nachstehende Versuch zeigt: Aus zwei Stahllegierungen von folgender Zusammensetzung

Stahl C Si Mn Cr Zr Mo

u7 o1 % o

F o,ao 1,43 0,48 1,22 0.95 -

G 0,1o 1,0"j 0,58 1,19 - 0 ,7(8

wurden Zerreißproben hergestellt und ebenfalls Ioo Stunden bei 6oo° C in Wasserstoff von 3oo at geglüht. Die so behandelten Proben ergaben folgende Festigkeitswerte:

Streck- Lug- Dehnung Einschn.

Stahl grenze festigkeit 5₧d Härte

kg/mm² kg, mm² %

F a 44 53,8 24,5 59 169

b 42 51,2 23,0 57 162

G a 41 53,4 33.3 78 149

b 26 32,7 13,7 16 110

a = Anlieferungszustand,

b = Zustand nach dem Versuch.

Der Stahl F ist demnach praktisch unverändert geblieben, während der Stahl G eine wesentliche Beeinträchtigung seiner Festigkeitseigenschaften erfahren hat.

Als besonders für den Verwendungszweck nach der Erfindung geeignet haben sich solche Stahllegierungen erwiesen, die etwa bis zu 0,4% Kohlenstoff, bis zu 2% Zirkon, bis zu 3% Molybdän oder Vanadin einzeln oder gemischt und gegebenenfalls bis zu io% Chromenthalten.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: I. Die Verwendung von nichtaustenitischen Stahllegierungen,die mindestens das 5fache ihres Kohlenstoffgehalts an mindestens einem der Elemente Zirkon und Thorium, Rest Eisen und Kohlenstoff enthalten, als Baustoff für Behälter und Behälterteile zum spaltenden Hydrieren von Ölen und Kohlen sowie zur Ammoniaksynthese, die gegen den entkohlenden Angriff von Wasserstoff und wasserstoffhaltigen Gasgemischen bei hohen Temperaturen und Drucken widerstandsfähig sein müssen (Zusatz zum Patent 692 226). a. Die Verwendung von in Anspruch I angegebenen nichtaustenitischen Stahllegierungen, die bis zu 5% mindestens eines der Elemente Zirkon und Thorium, ferner bis I % Kohlenstoff und als Rest Eisen enthalten, für den Zweck nach Anspruch I. 3. Die Verwendung von in Anspruch I und 2 angegebenen nichtaustenitischen Stahllegierungen, die außerdem bis zu 30% mindestens eines der Elemente Silicium, Mangan, Nickel, Kobalt, Chrom, Wolfram, Molybdän, Vanadin enthalten, für den "Zweck nach Anspruch i. .4. Die Verwendung von in Anspruch 3 angegebenen nichtaustenitischen Stahllegierungen, die bis o,40/, Kohlenstoff, bis 20J, Zirkon, bis 30o Molybdän oder Vana-din einzeln oder gemischt und gegebenenfalls bis io0/0 Chrom enthalten, für den Zweck nach Anspruch i.