EP0160616A2

EP0160616A2 - Verwendung eines Stahls in schwefelwasserstoffhaltiger Atmosphäre

Info

Publication number: EP0160616A2
Application number: EP85730016A
Authority: EP
Inventors: Ingo Dr.-Ing. Von Hagen; Hans-Georg Dr.-Ing. Hillenbrand; Rolf Konrad Dr.-Ing. Pöpperling
Original assignee: Mannesmann AG
Current assignee: Vodafone GmbH
Priority date: 1984-04-24
Filing date: 1985-02-01
Publication date: 1985-11-06
Also published as: DE3415590A1; CA1239332A; ATE38059T1; BR8501925A; EP0160616A3; EP0160616B1; US4631095A; JPS60234952A; DE3415590C2

Abstract

Die Erfindung betrifft die Verwendung eines Stahls in schwefelwasserstoffhaltiger Atmosphäre.

Um ein feinkörniges ferritisches perlitisches Gefüge zu erzeugen, das vergleichbare Spannungsrißkorrosionsbeständigkeit wie vergütetes Gefüge mit vergleichbaren Streckgrenzen aufweist, wird erfindungsgemäß die Verwendung eines ferritisch-perlitischen Stahls vorgeschlagen, der folgende Zusammensetzung in Massen-Prozenten hat:

wobei für die Niob- und Vanadingehalte die Abhängigkeit % V + 2 x % Nb ≥ 0,1 gilt, aus dem durch Warmformgebung Rohre hergestellt werden, die aus der Warmformgebungshitze an Luft abgekühlt werden, so daß das Gefüge eine ASTM-Korngröße feiner als 8 und das Produkt folgende Festigkeitswerte aufweist: 552 N/qmm ≤ 0,2 % Dehngrenze ≤ 655 N/qmm und Zugfestigkeit > 655 N/qmm

für Rohre, die eine hohe Beständigkeit gegen Spannungsrißkorrosion in schwefelwasserstoffhaltigen Medien aufweisen sollen.

Description

Bekannt Ist ein Stahl mit Legierungsbereichen der Elemente C, Mn, Si, Cr, V, N, von denen der gegenwärtige eine Auswahl ist (DE-OS 31 27 373). Von derartigen Stählen Ist es bekannt, daß bei einer besonderen Verformungs- und Temperaturführung das fertige Produkt eine Streckgrenze zwischen 480 und 650 N/qmm besitzt. Die Besonderheit besteht darin, daß bei der Rohrherstellung der Hohlkörper vor dem abschließenden Längswalzen auf eine Temperatur zwischen Acl und plus 500° C abgekühlt und danach zum Streckreduzieren als letzten Walzabschnitt auf eine Temperatur über Ar3 erwärmt wird. Dieses Produkt entspricht den Qualitätsbedingungen der API-Spezifikation N 80.
Von der Gütestufe N 80 wird aber weder verlangt noch gewährleistet, daß das Produkt in schwefelwasserstoffhaltigen Medien eingesetzt generell hinreichend zuverlässige Beständigkeit gegen Spannungsrißkorrosion besitzt. Deswegen Ist für den Einsatz unter Sauergasbedingungen nach API die Gütestufe L 80 vorgeschrieben, die gegenüber der Gütestufe N 80 eingeschränkte technologische Eigenschaften und eine Begrenzung der Härte auf maximal HRC 22 und ein Vergütungsgefüge aufweist. Das Vergüten besteht aus einem Abschreckhärten und nachfolgendem Anlassen. Der hohe Energie- und Zeitaufwand für die Behandlung und die Nacharbeit des Produktes wird als Nachteil empfunden.
Die Erfindung geht aus von der vorstehenden Stahllegierung und der Herstellung von Rohren daraus. Sie hat sich die Aufgabe gestellt, Legierungsbereiche auszuwählen und die Wärmebehandlung so zu führen, daß ein feinkörniges ferritisches perlitisches Gefüge erzeugt wird, das vergleichbare Spannungsrißkorrosionsbeständigkeit wie vergütetes Gefüge mit vergleichbarer Streckgrenzen aufweist.
Aufgrund eines höheren Verhältnisses von Streckgrenze zu Zugfestigkeit von vergüteten im Vergleich zu ferritisch-perlitischen Stählen weisen ferritisch_-perlitische Stähle bei gleicher Streckgrenze eine höhere Zugfestigkeit und damit Härte auf. Die Gefüge der im Anspruch 1 genannten Stähle weisen maximal Härten von HRC 26 auf. Gleichzeitig besitzen diese Stähle vergleichbare Spannungsrißkorrosionsbeständigkeit wie Vergütungsstähle mit HRC 22. Diese Bedingung ist aber mit den bislang üblichen Werkstoffen, die die außerdem gefor- derte mechanische Festigkeit erreichen, nicht praktiziert und auch nicht in der Literatur bekanntgeworden.
Der gegenwärtige Vorschlag vermeidet das nachträgliche Vergüten und benennt eine Legierungsauswahl für einen Stahl, der aus der Warmformgebungshitze an Luft abgekühlt und ggf. während der nach dem Warmalzvorgang eine Normalisierungsbehandlung erfährt und sowohl Forderungen nach einem engen Streckgrenzenbereich als auch nach hoher Beständigkeit gegen wasserstoffinduzierte Spannungsrißkorrosion erfüllt. Es ergibt sich somit eine vereinfachte Herstellung eines Produktes für die Verwendung in schwefelwasserstoffhaltiger Atmosphäre.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel näher erläutert. Ein Stahl mit
der somit unter die in Anspruch 1 genannte Zusammensetzung fällt, ist auf die Walztemperatur 1250° C aufgeheizt und anschließend auf die Rohrabmessung 139,7 x 7,7 mm gewalzt worden. Vor dem letzten Walzabschnitt ist auf eine Temperatur von unter 550° C bis zur völligen ümkörnung abgekühlt und anschließend wieder auf eine Walztemperatur von 920° C aufgeheizt worden. Nach dem Fertigwalzen ist aus der Walzhitze an Luft abgekühlt worden.
Die Festigkeitskennwerte stellen sich wie folgt dar:
Die Härte lag bei HRC 23 und die Korngröße betrug im Mittel ASTM 10.
Die anschließend durchgeführte Prüfung auf Beständigkeit gegen wasserstoffinduzierte Spannungsrißkorrosion in einer schwefelwasserstoffhaltigen Lösung mit pH = 3 ergab nach 1000stündiger Versuchsdauer eine kritische Grenzspannung für Spannungsrißkorrosion von 40 % der Streckgrenze. Diese Grenzspannung liegt somit, wie aus der beigefügten Figur zu entnehmen ist, im Streuband für vergütete Kohlenstoff-Mangan-Stähle gleicher Festigkeitsstufe mit HRC ≦ 22.

Claims

1. Verwendung eines ferritisch-perlitischen Stahls mit der Zusammensetzung in Massen-Prozenten

wobei für die Niob- und Vanadingehalte die Abhängigkeit % V + 2 x % Nb ≥ 0,1 gilt, aus den durch Warmformgebung Rohre hergestellt werden, die aus der Warzformgebungshitze an Luft abgekühlt werden, so daß das Gefüge eine ASTM-Korngröße feiner als 8 und das Produkt folgende Festigkeitswerte aufweist:

2. Stahl nach Anspruch 1, bei dem die Rohre aus der Warmformgebungshitze eine Normalisierungsbehandlung erfahren, wobei sie auf eine Temperatur unter 600° C bis Raumtemperatur abgekühlt werden, anschließend wieder auf über 850° C erwärmt und dann an Luft abgekühlt werden für die Verwendung nach Anspruch 1.

3. Stahl nach Anspruch 1, bei dem die Rohre während des Walzvorganges vor dem letzten Walzabschnitt auf eine Temperatur unter 600° C bis 400° C abgekühlt, von dieser Temperatur auf über 850° C erwärmt, fertiggewalzt und an Luft abgekühlt werden für die Verwendung nach Anspruch 1.