DE7617196U1 - Aus teilen, insbesondere platten, zusammengeschweisste konstruktion fuer den apparate-, insbesondere den behaelterbau, aus zaehem, ferritischem stahl - Google Patents

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TELEX 5-244T7 (NEBEN DKK DEUTSCHEN PATENTAMT)

10. Januar 1978 IG-3613

Beschreibun

zu der Gebrauchsmusterhilfsanmeldung

G 76 17 196.5
GRANGES NYBY AB, S-6*10 44 Nybybruk / Schweden

betreffend

Teilen, insbesondere Platten, zusammengeschweißte Konstruktion für den Apparate-, insbesondere den Behälterbau, aus zähem, ferritischem Stahl

Die ferritischen Chrom-Molybdänstähle waren in den letzten Jahren der Gegenstand eingehender Untersuchungen, um die diesen Stählen anhaftenden Mängel gegenüber den austenitischen Cr-Ni-Stählen in ihrem Wesen und in ihrem strukturellen Zusammenhang zu erkennen, sie zu mildern oder zu eliminieren, was bei den Vorteilen dieser Stähle gegenüber den austenitischen Stählen u.a. von besonderer ökonomischer Bedeutung ist. In erster Linie hat die Kenntnis des Einflusses der Einlagerungselemente Kohlenstoff und Stickstoff zu neuen metallurgischen Verfahren geführt, die es gestatten, die Gehalte dieser Elemente unter die bisher üblichen Werte zu senken. Dies gelang, wenn auch unter Einsatz von metallur-

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gischen Verfahren und Anlagen, die einen großen Teil der angestrebten Ökonomie verbrauchen. Gleichwohl waren die Ergebnisse, insbesondere bezüglich der Lage der Umschlagstemperatur, d.h. der Temperatur, bei der der zähe (duktile) Zustand des Stahls abrupt in den spröden Zustand übergeht, nicht befriedigend.

Der Einsatz von stabilisierenden Elementen zur Abbindung der Gehalte an C- und N2 bei den niedrigen Gehalten an diesen Elementen von < 0,03% führte zu Zusätzen, die z.B. für Ti nicht mehr der Stöchiometrie von 1:4 entsprechen, sondern bis 1:15 gesteigert werden mußten, was Gehalte ergäbe, die die Eigenschaftswerte der Stähle ungünstig beeinflußten. In der Regel werden nunmehr Gehalte an C und N₂ unter 0,015% vorgeschlagen, wobei in gewissen Fällen Gehalte an Sie von 0-31, an Mangan von 0-1%, an Nickel von 0-51 und an Kupfer von 0-21 zugelassen wurden, da diesen Elementen in den angegebenen Bereichen kein Einfluß auf die Eigenschaften dieser Stähle zugeordnet wurde, was schon daraus hervorgeht, daß diese Elemente fehlen können. Die Lage der Umschlagstemperatur ist besonders wichtig, wenn geschweißt wird, was ja in den Fällen notwendig ist, wenn diese Stähle zum Bau industrieller Produkte angewendet wurden. Diese genannten Stähle, die im ungeschweißten Zustand Zähigkeitswerte zeigten, die annehmbar waren, versprödeten in der Schweißnaht und in den der Schweißnaht benachbarten Zonen.

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Untersuchungen, die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegen, haben nun das überraschende und unerwartete Ergebnis erbracht, daß stabilisierte, ferritische Chrom-Molybdäiistähle Umschlags tempera türen weit unter Raumtemperatur besitzen können und dies insbesondere in der Schweißnaht und in den Zonen, die direkt an die Schweißnaht anschliessen, wenn man zu den an sich bekannten Stählen Nickel- und Kupferzusätze gibt, die in einem ganz bestimmten, begrenzten Bereich liegen, wobei auch die C- und ^-Gehalte in einem bestimmten Prozentbereich gehalten werden, der überraschenderweise bei relativ hohen Gehalten liegt und man schließlich Ti oder Nb zusetzt, und zwar in Gehalten, die unter den heute üblichen Verhältnis zahlen liegen, doch mindestens 0,2% betragen, wozu noch ein Gehalt an Ti vom 4-fachen (C + N₂)-Gehalt bzw. an Nb vom 8-fachen (C + N₂)-Gehalt kommt, der jedoch maximal 0,7% bzw. 1,0% betragen darf« Die Erfindung ist gekennzeichnet,, wie in den Patentan-Sprüchen ausgeführt.

Das Auffallende und völlig Unerwartete ist nun darin zu sehen, daß bei relativ hohen (C + N₂)-Gehalten relativ hohe Nickel- und in geringerem Maße Cu-Gehalte zugesetzt werden müssen, um bei Raumtemperatur und darunter, insbesondere-auch in der Schweißzone, hohe Zähigkeitswerte bei jedoch unverändert hohem Korrosionswiderstand zu erhalten.

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Um die überraschende und unerwartete Wirkung insbesondere des Nickelzusatzes zu ferritischen Cr-Mo-Stählen aufzuzeigen, werden im folgenden anhand von zwei Beispielen mit Stählen mit bevorzugter Zusammensetzung gemäß der Erfindung im Vergleich zu üblichen Stählen die durch Kerbschlagversuche ermittelten Zähigkeitswerte mitgeteilt.

Die Stähle A und C haben die erfindungsgemäße Zusammensetzung.

Beispiel I	0,012	STAHL B	Beispiel II	STAHL D
STAHL A	0,4	0,011	STAHL C	0,012
C	0,32	0,35	0,014	0,32
Si	25,7	0,28	0,41	0,33
Mn	4,20	25,3	0,39	21,2
Cr	4,08	0,10	21,1	0,4
Ni	0,45	3,1	3,5	3,1
Mo	0,55	0,41	3,2	0,35
Ti	0,059	0,010	0,39	0,45
Cu	0,011	0,049	0,38	0,05
Al	0,015	0,021	0,048
Nb		0,010		0,010
N2	0,010

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Die Zähigkeitswerte sind in den Figuren 1, 2, 3 und 4 für die Stähle A, B, C bzw. D graphisch dargestellt.

Die Kurvenzüge "G M" gelten für das Grundmaterial und die Züge "S Z¹¹ für die Zonen neben der Schweißnaht, welche ganz besonders dem Einfluß der Schweißtemperatür in Richtung einer Versprödung ausgesetzt sind.

Vergleicht man den Kurvenverlauf "G M" der beiden Stähle A und B, so findet man, daß die Umschlagstemperatur des erfindungsgemäßen Stahls A zwischen -60⁰C und -80⁰C liegt, wogegen der gewöhnliche Stahl B eine Umschlagstemperatur hat, die bei +80 bis +100⁰C gelegen ist. Der Vergleich der Kurvenzüge "S Z" ergibt eine Umschlagstemperatur für den erfindungsgemäßen Stahl A von -40 bis -20°C und für den Vergleichsstahl B von +120 bis + 140⁰C. Der Kurvenverlauf ¹¹G M" weist für den Stahl C eine Umschlags tempera tür auf, die zwischen -30° und -50⁰C gelegen ist. Für den Stahl D sind die kennzeichnenden Werte +10 bis +30⁰C. Der Vergleich der Kurvenzüge "S Z" ergibt eine Umschlagstemperatur für den erfindungsgemäßen Stahl C von -10 bis tO°C und für den Vergleichsstahl D von +40 bis +50⁰C.

Für den Fachmann beweisen diese Ergebnisse, daß Stähle gemäß vorliegender Erfindung in geschweißten Konstruktionen bei Raumtemperatur und darunter nicht verspröden.

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Für den Fachmann ist es ebenfalls klar, daß der Nickel- und Kupferzusatz so gewählt werden muß, daß bei optimaler Zähigkeit kein oder nur ein vernachlässigbarer Abfall des Widerstandes gegen Spannungskorrosion eintritt, was beispielsweise der Fall wäre, wenn man oberhalb der oberen Grenzen für Ni und Cu gemäß der Erfindung Zusätze machen würde, wie z.B. Ni 5,01 und für Cu 2,0%..

Durch die gegebenen Begrenzungen der verschiedenen Legierungsbereiche insbesondere für Ni und Cu ist die notwendige Erfindungshöhe gegeben.

Bezüglich des C + N₂~Gehalts kann gesagt werden, daß die erfindungsgemäß vorgeschriebenen Gehalte, nämlich ein relativ hoher Gehalt an (C+N₂) , die Garantie für eine Reproduzierbarkeit der Stähle gibt, die nicht gegeben ist, wenn man Gehalte von weniger als 0,015% (C+N₂) hat, dabei das Ziel hat, die Summe von (C+N₂)=0,01% nicht zu übersteigen. Die Reproduzierbarkeit wird außerdem erleichtert durch den erfindungsgemäßen Gehalt an Nickel, wodurch auch größere Schwankungen im C+ N₂-Gehalt ohne Einfluß auf die Zähigkeit des Stahls bleiben.

Alle in den Unterlagen offenbarten Angaben und Merkmale werden einzeln und in Kombination als erfindungswesentlich beansprucht, soweit sie gegenüber dem Stand der Technik neu sind.

Die anliegende Fig. 5 zeigt einen aus erfindungsgemäßem Stahl hergestellten Apparateteil 1, der aus Platten 2, 3, 4 mittels Schweißnähten 5 zusammengeschweißt ist.

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Claims (2)

Schutzansprüche

1. Aus Teilen, insbesondere Platten, zusammengeschweißte Konstruktion für den Apparate-, insbesondere den Behälterbau, die im Bereich der Schweißnaht sowie in deren benachbarten Zonen kaltzäh ist, mit einer Übergangstemperatur, die unterhalb Raumtemperatur liegt, aus ferritischem, stabilisiertem und korrosionsbeständigem Chrom-Molybdän; Nickel-Stahl, gekennzeichnet durch einen Gehalt von 0,01 bis 0,025 % Kohlenstoff, 0,005 bis 0,025 % Stickstoff, 20,0 bis 50,0 % Chrom, 3,2 bis 4,8 % Nickel, 3,0 bis 5,0 % Molybdän, 0,1 bis 1,0 % Kupfer, 0,2 bis 0,7 % Titan und/oder 0,2 bis 1,0 % Niob, je 0,2 bis 1,0 % Mangan und Silizium, jeweils maximal 0,25 % Vanadium, Wolfram, Kobalt und Aluminium, Rest Eisen mit üblichen Verunreinigungen, mit der Maßgabe, daß die Summe der Kohlenstoff- und Stickstoffgehalte mindestens 0,015 % und maximal 0,04 % beträgt, wobei Zusätze an Bor und/oder Zirkonium in Gehalten zugelassen sind, die dem Stand der Technik entsprechen.

2. Geschweißte Konstruktion nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Gehalt von 0,012 bis 0,025 % Kohlenstoff, 0,005 bis 0,025 % Stickstoff, 0,2 bis 0,5 % Silizium, 0,2 bis 0,5 % Mangan, 20,0 bis 22,0 % Chrom, 3,2 bis 3,5 % Nickel, 3,0 bis 4,5 % Molybdän, 0,2 bis 0,5 %

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Kupfer, 0,2 + 4 χ (C + N₂), jedoch maximal 0,7 ^ Titan und/odei 0,2 + 8 χ (C + N₂), jedoch maximal 1,0 # Niob, Rest Eisen, mit der Maßgabe, daß die Summe der Kohlenstoff- und Stickstof fgehalte mindestens 0,015 % und maximal 0,04 % beträgt.

3· Geschweißte Konstruktion nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Gehalt von 0,012 bis 0,025 % Kohlenstoff, 0,005 bis 0,015 % Stickstoff, 0,2 bis 0,5 % Silizium, 0,2 bis 0,5 % Mangan, 24,5 bis 26,0 % Chrom, 3,5 bis 4,2 % Nickel, 3,7 bis 4,2 % Molybdän, 0,2 bis 0,5 % Kupfer, 0,2 + 4 χ (C + N₂), jedoch maximal 0,7 % Titan oder 0,4 + 8 χ (C + N₂), jedoch maximal 1,4 % Niob, Rest Eisen, mit der Maßgabe, daß die Summe der Kohlenstoff- und Stickstof fgehalte mindestens 0,015 % und maximal 0,04 % beträgt.