EP2459763B1 - Metallischer säurebeständiger werkstoff auf nickelbasis - Google Patents

Metallischer säurebeständiger werkstoff auf nickelbasis Download PDF

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EP2459763B1
EP2459763B1 EP10752269.0A EP10752269A EP2459763B1 EP 2459763 B1 EP2459763 B1 EP 2459763B1 EP 10752269 A EP10752269 A EP 10752269A EP 2459763 B1 EP2459763 B1 EP 2459763B1
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EP
European Patent Office
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max
nickel
molybdenum
iron
alloy
Prior art date
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Rainer Behrens
Helena Alves
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VDM Metals GmbH
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Outokumpu VDM GmbH
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C19/00—Alloys based on nickel or cobalt
    • C22C19/03—Alloys based on nickel or cobalt based on nickel
    • C22C19/05—Alloys based on nickel or cobalt based on nickel with chromium
    • C22C19/051—Alloys based on nickel or cobalt based on nickel with chromium and Mo or W
    • C22C19/057—Alloys based on nickel or cobalt based on nickel with chromium and Mo or W with the maximum Cr content being less 10%
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C19/00—Alloys based on nickel or cobalt
    • C22C19/03—Alloys based on nickel or cobalt based on nickel
    • C22C19/05—Alloys based on nickel or cobalt based on nickel with chromium
    • C22C19/051—Alloys based on nickel or cobalt based on nickel with chromium and Mo or W

Definitions

  • the invention relates to a metallic material with resistance in medium-concentrated sulfuric acid and hydrochloric acid solutions at high temperatures.
  • Sulfuric acid is one of the most important raw materials in the chemical industry. Sulfuric acid has a wide range of applications in the chemical industry, using it at different temperatures and in different concentrations. For the metallic materials used for their handling that has a different corrosive stress result. This usually increases with the temperature until finally no corrosion resistance is given. The respective upper limit of application is shown in so-called isocorrosion diagrams as a function of the concentration of sulfuric acid.
  • FIG. 1 shows an example of such an isocorrosion diagram, including the comparative representation of the stability of various known metallic materials in pure sulfuric acid ( Metals Handbook, 9th Edition, Vol. 13: Corrosion, ASM International, Metals Park, Ohio 44073, 1987 ).
  • the resistance ranges of the respectively associated materials are shown there.
  • the resistance range of the stainless steel marked with Type 316 initially decreases considerably with increasing concentration of the sulfuric acid, and then finally widen again to higher temperatures as the concentration increases further.
  • the nickel alloys such as C-276, 625, G-3 / G-30, Alloy 20 and finally the nickel-molybdenum alloys B / B-2.
  • FIG. 1 An isocorrosion diagram, like that in FIG. 1 shown applies to the experimental or operating conditions under which it was determined. Once one can agree on other limits instead of the 0.5 mm / year Isokorrosionslinien, for example, on 0.1 mm / year Isokorrosionslinien.
  • the type and amount of admixtures present in the sulfuric acid in operational practice can have a considerable influence on the corrosion resistance. Nevertheless it will be out FIG. 1 clearly that in the temperature range to be considered up to 130 ° C according to the prior art, obviously only the nickel-molybdenum alloys B / B-2 within a wider concentration interval of sulfuric acid have sufficient corrosion resistance.
  • the disadvantages of these nickel-molybdenum alloys B / B-2 according to the prior art are, above all, the high raw material costs and thus high metal values for their alloying elements, which consist very largely of nickel and molybdenum.
  • the alloy B-2 which is largely customary today, is made according to UNS (Unified Numbering System) N10665 or EN (European Standard) 2.4617 (in% by mass) 26 to 30% molybdenum, max. 2% iron, max. 1% chromium, max. 1% manganese, max. 0.08% Si and max. 0.01% carbon, balance essentially nickel together.
  • alloys such as B-3 have been tried to reduce the alloy contents of the less expensive alloying elements iron, chromium and manganese to (in% by mass) 1 to 3% iron, 1 to 3% chromium and Max. 3% increase manganese, with an exemplary nickel content is given as 68% by mass (see. High-alloyed materials, corrosion behavior and application, TAW - Verlag, Wuppertal 2002, p. 192 ).
  • a corrosion-resistant nickel-molybdenum alloy has become known, with (in% by mass) 20 to 40% Mo, up to 10% Fe, up to 4% Co, up to 5% Cr, up to 2% Mn, up to 0.03% P, up to 0.03% S, up to 0.1% C, up to 0.1% Si, 0.1 to 1.0% V, 0.001 to 0.035% B, 0.01 to 1% Zr, balance Ni and immutable impurities. Average contents of Mo should be 26 to 32% and Fe up to 7%. Co is exemplified as 1.01%.
  • the DE 42 10 997 refers to an austenitic nickel-molybdenum alloy of the following composition (in% by mass): Mo 26 - 30%; Fe 1 - 7%, Cr 0.4 - 1.5%, Mn to 1.5%, Si to 0.05%, Co to 2.5%, P to 0.04%, S to 0.01% , Al 0.1-0.5%, Mg to 0.1%, Cu to 1.0%, C to 0.01%, N to 0.01%, balance Fe.
  • the present invention has for its object to find a metallic material that is resistant in 20 to 80% sulfuric acid at high temperatures up to 130 ° C, which at the same time has sufficient resistance cooling water side, and especially in the metal value in comparison is significantly reduced to the usual according to the prior art metallic alloys.
  • Ni 61 - 63% Not a word 24 - 26% Fe 10 - 14% Nb 0.20 - 0.40% al 0.1 - 0.3% Cr 0.01 - 1.0% Mn 0.1 - 1.0% Cu Max. 0.5% C Max. 0.01% Si Max. 0.1% P Max. 0.02% S Max. 0.01% Co Max. 1.0% and other contaminants due to melting.
  • An advantageous alloy consists of (in% by mass) Ni 61.5 - 62.5% Not a word 24.5 - 26.0% Fe 10.5 - 13.5% Nb 0.2 - 0.4% al 0.1 - 0.3% Cr 0.01 - 1.0% Mn 0.1 - 0.8% Cu Max. 0.5% C Max. 0.01% Si Max. 0.1% P Max. 0.02% S Max. 0.01% Co Max. 1.0%.
  • Another preferred alloy consists of (in% by mass) Ni 61.5 - 62.5% Not a word 24.8 - 26.0% Fe 10.5 - 12.5% Nb 0.2 - 0.4% al 0.1 - 0.3% Cr 0.01 - 0.9% Mn 0.1 - 0.5% Cu Max. 0.3% C Max. 0.008% Si Max. 0.08% P Max. 0.015% S Max. 0.008% Co Max. 1.0%.
  • the alloy according to the invention can be used for components with high corrosion resistance to reducing media, in particular hot medium-concentrated sulfuric acid and hydrochloric acid solutions.
  • the preferred field of application of the alloy according to the invention is seen in the field of chemical plants, since larger applications for reducing media at higher temperatures are seen here.
  • the alloy as a wire-like trained same-like filler and / or for welding nickel-molybdenum alloys.
  • the alloy according to the invention can be used, for example, as a kneading material for the production of metal sheets, strips, wires, rods, forgings and pipes and as castings.
  • the disadvantageous state of the art characterized by the high metal values of nickel and molybdenum can be perceptibly softened if a previously mentioned nickel-molybdenum-iron alloy is used for the handling of the hot sulfuric acid.
  • the average content of nickel is advantageously between 61 and 63% by mass. This means a reduction by 6 to 7% by mass of the costly alloying element nickel compared to the prior art outlined by way of example at the outset.
  • the content of the equally costly alloying element molybdenum is between 24 and 26 mass% on average well below that for the nickel-molybdenum alloys exemplified with 27 or 28% by mass of molybdenum prior art (see, high-alloy materials, corrosion behavior and Application, TAW - Verlag, Wuppertal 2002, p. 192).
  • Table 1 Chemical composition of the investigated nickel-molybdenum-iron alloys in spectral analysis determination in comparison to a nickel-molybdenum alloy B-2 according to the prior art according to the literature (see High-alloyed materials, corrosion behavior and application, TAW - Verlag, Wuppertal 2002, p. 192).
  • Table 1 shows nickel-molybdenum-iron alloys according to the invention in comparison with nickel-molybdenum-iron alloys outside the invention and the prior art nickel-molybdenum alloy B-2. Some admixtures and impurities due to melting are not listed. It can be seen that iron contents between 11 and 12% by mass and in one case an iron content of 14.7% by mass were tested, compared to the exemplary iron content of only 1.7% by mass, that for alloy B-2 is given in the prior art. The tested molybdenum contents are between 20.4 and 25.6 mass% compared to the exemplary molybdenum content of 28 mass% reported for the prior art alloy B-2.
  • the proven nickel contents are between 60.1 and 63.3% by mass, as compared to the exemplary 69% by weight nickel content given for the prior art alloy B-2.
  • Table 2 shows the corrosion erosions of the alloys indicated in Table 1.
  • Table 2 Corrosion erosion of the inventive embodiments 50 and 44 of the examined nickel-molybdenum-iron alloy in hot medium concentrated sulfuric acid compared to two lying outside the invention nickel-molybdenum-iron alloys 51 and 45 and compared to the one of the prior Technique corresponding nickel-molybdenum alloy B-2.
  • Table 2 shows the corrosion erosion of embodiments 50 and 44 according to the invention of the investigated nickel-molybdenum-iron alloy in hot medium-concentrated sulfuric acid in comparison to two nickel-molybdenum-iron alloys 51 and 45 outside the invention and in comparison with the prior art Technique associated nickel-molybdenum alloy B-2.
  • the corrosion erosion of the embodiments according to the invention 50 and 44 is up to those of the inventive embodiment 50 in 80% H 2 SO 4 at 130 ° C below the 0.5 mm / a Isokorrosionsline the FIG. 1 ,
  • the corrosion resistance of the welds of Embodiment 50 of the examined nickel-molybdenum-iron alloys in hot medium concentrated sulfuric acid (30 and 50%) is similar to that of the unwelded state.
  • Inventive embodiment 50 of the investigated nickel-molybdenum-iron alloys showed in the immersion test in 4% saline solution at 150 ° C. for 120 hours a corrosion erosion of 0.08 mm / a. This means cooling water side sufficient resistance even in heavily contaminated with chloride cooling water according to the task.
  • the mechanical properties of the inventive design 44 of the investigated nickel-molybdenum-iron alloys were Rp 0.2 ⁇ 350 N / mm 2 , R p 1.0 ⁇ 380 N / mm 2 , R m ⁇ 760 N / mm 2 and A 5 ⁇ 40% comparable to those of the prior art nickel-molybdenum alloy B-2 (see. Sheet and Plate - High Performance Materials: Publication N ° N 554 98-10 of Krupp VDM GmbH, p. 34/35 ), while the embodiment 45 of the investigated nickel-molybdenum-iron alloys outside of the invention did not reach the stated strength values.

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Description

  • Die Erfindung betrifft einen metallischen Werkstoff mit Beständigkeit in mittelkonzentrierter Schwefelsäure und Salzsäurelösungen bei hohen Temperaturen.
  • Schwefelsäure ist einer der bedeutendsten Grundstoffe der Chemie-Industrie. Schwefelsäure hat in der Chemie-Industrie ein breites Anwendungsspektrum, wobei sie bei unterschiedlichen Temperaturen und in unterschiedlichen Konzentrationen eingesetzt wird. Für die für ihre Handhabung verwendeten metallischen Werkstoffe hat das eine unterschiedliche korrosive Beanspruchung zur Folge. Diese nimmt in der Regel mit der Temperatur zu, bis schließlich keine Korrosionsbeständigkeit mehr gegeben ist. Die jeweilige obere Anwendungsgrenze wird in so genannten Isokorrosionsdiagrammen in Abhängigkeit von der Konzentration der Schwefelsäure dargestellt.
  • Figur 1 zeigt beispielhaft ein solches Isokorrosionsdiagramm, beinhaltend die vergleichende Darstellung der Beständigkeit verschiedener bekannter metallischer Werkstoffe in reiner Schwefelsäure (Metals Handbook, 9th Edition, Vol. 13: Corrosion, ASM International, Metals Park, Ohio 44073, 1987). Als Maß für die Beständigkeit sind dort die 0,5 mm/Jahr-Isokorrosionslinien für unterschiedliche bekannte metallische Werkstoffe eingezeichnet. Unterhalb dieser Linien liegen im vorliegenden Fall definitionsgemäß die Beständigkeitsbereiche der jeweils zugehörigen Werkstoffe. Man erkennt in Figur 1, dass sich der Beständigkeitsbereich des mit Type 316 gekennzeichneten rostfreien Stahls mit zunehmender Konzentration der Schwefelsäure zunächst erheblich vermindert, um sich mit weiter zunehmender Konzentration dann schließlich wieder zu höheren Temperaturen zu verbreitern. Darüber, also mit überwiegend besserer Beständigkeit, liegen gemäß dieser Darstellung die Nickellegierungen wie C-276, 625, G-3/G-30, Alloy 20 und schließlich die Nickel-Molybdän-Legierungen B/B-2.
  • Ein Isokorrosionsdiagramm, wie das in Figur 1 gezeigte gilt für die Versuchs- oder Betriebsbedingungen, unter denen es ermittelt worden ist. Einmal kann man sich anstelle der 0,5 mm/Jahr-Isokorrosionslinien auf andere Grenzwerte verständigen, beispielsweise auf 0,1 mm/Jahr-Isokorrosionslinien. Zum anderen können Art und Menge der in der betrieblichen Praxis in der Schwefelsäure vorhandenen Beimengungen von erheblichem Einfluss auf die Korrosionsbeständigkeit sein. Dennoch wird aus Figur 1 deutlich, dass in dem zu betrachtenden Temperaturbereich bis herauf zu 130°C nach dem bisherigen Stand der Technik offensichtlich nur die Nickel-Molybdän-Legierungen B/B-2 innerhalb eines breiteren Konzentrationsintervalls der Schwefelsäure eine ausreichende Korrosionsbeständigkeit aufweisen. Die Nachteile dieser Nickel-Molybdän-Legierungen B/B-2 gemäß dem bisherigen Stand der Technik liegen vor allem in den hohen Rohstoffkosten und damit hohen Metallwerten für ihre sehr weitgehend aus Nickel und Molybdän bestehenden Legierungselemente.
  • So setzt sich die hier heute weitgehend übliche Legierung B-2 gemäß UNS (Unified Numbering System) N10665 oder EN (Europäische Norm) 2.4617 aus (Angaben in Masse-%) 26 bis 30 % Molybdän, max. 2 % Eisen, max. 1 % Chrom, max. 1 % Mangan, max. 0,08 % Si und max. 0,01 % Kohlenstoff, Rest im Wesentlichen Nickel zusammen. Das bedeutet typischerweise einen Nickelanteil von beispielsweise 69 Masse-% (vgl. Hochlegierte Werkstoffe, Korrosionsverhalten und Anwendung, TAW - Verlag, Wuppertal 2002, S. 192).
  • In der jüngeren Vergangenheit hat man versucht, mit Legierungen wie beispielsweise B-3 (UNS N10675) die Legierungsgehalte der weniger kostenaufwendigen Legierungselemente Eisen, Chrom und Mangan auf (Angaben in Masse-%) 1 bis 3 % Eisen, 1 bis 3 % Chrom und max. 3 % Mangan heraufzusetzen, wobei ein beispielhafter Nickelgehalt mit 68 Masse-% angegeben wird (vgl. Hochlegierte Werkstoffe, Korrosionsverhalten und Anwendung, TAW - Verlag, Wuppertal 2002, S. 192).
  • Für die früher übliche Vorgänger-Legierung B wird gemäß UNS N10001 ein Eisengehalt von 4 bis 6 Masse-% angegeben.
  • Durch die US 3,649,255 ist eine korrosionsbeständige Nickel-Molybdän-Legierung bekannt geworden, mit (in Masse-%) 20 bis 40 % Mo, bis zu 10 % Fe, bis zu 4 % Co, bis zu 5 % Cr, bis zu 2 % Mn, bis zu 0,03 % P, bis zu 0,03 % S, bis zu 0,1 % C, bis zu 0,1 % Si, 0,1 bis 1,0 % V, 0,001 bis 0,035 % B, 0,01 bis 1 % Zr, Rest Ni und unvermeindliche Verunreinigungen. Mittlere Gehalte an Mo sollen 26 bis 32 % sowie an Fe bis zu 7 % sein. Co wird beispielhaft angegeben mit 1,01 %.
  • Die DE 42 10 997 betrifft eine austenitische Nickel-Molybdän-Legierung folgender Zusammensetzung (in Masse-%): Mo 26 - 30 %; Fe 1 - 7 %, Cr 0,4 - 1,5 %, Mn bis 1,5 %, Si bis 0,05 %, Co bis 2,5 %, P bis 0,04 %, S bis 0,01 %, Al 0,1 - 0,5 %, Mg bis 0,1 %, Cu bis 1,0 %, C bis 0,01 %, N bis 0,01 %, Rest Fe.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen metallischen Werkstoff zu finden, der in 20 bis 80 %iger Schwefelsäure bei hohen Temperaturen bis herauf zu 130°C beständig ist, der zugleich kühlwasserseitig eine ausreichende Beständigkeit aufweist, und der vor allem im Metallwert im Vergleich zu den gemäß dem Stand der Technik üblichen metallischen Legierungen deutlich reduziert ist.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Nickel-Molybdän-Eisen-Legierung mit hoher Beständigkeit gegenüber reduzierenden Medien bei hohen Temperaturen, bestehend aus (in Masse-%)
    Ni 61 - 63 %
    Mo 24 - 26 %
    Fe 10 - 14 %
    Nb 0,20 - 0,40 %
    Al 0,1 - 0,3 %
    Cr 0,01 - 1,0 %
    Mn 0,1 - 1,0 %
    Cu max. 0,5 %
    C max. 0,01 %
    Si max. 0,1 %
    P max. 0,02 %
    S max. 0,01 %
    Co max. 1,0 %
    und weiteren erschmelzungsbedingten Verunreinigungen.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Legierung sind den zugehörigen Unteransprüchen zu entnehmen.
  • Eine vorteilhafte Legierung besteht aus (in Masse-%)
    Ni 61,5 - 62,5 %
    Mo 24,5 - 26,0 %
    Fe 10,5 - 13,5 %
    Nb 0,2 - 0,4 %
    Al 0,1 - 0,3 %
    Cr 0,01 - 1,0 %
    Mn 0,1 - 0,8 %
    Cu max. 0,5 %
    C max. 0,01 %
    Si max. 0,1 %
    P max. 0,02 %
    S max. 0,01 %
    Co max. 1,0 %.
  • Eine weitere bevorzugte Legierung besteht aus (in Masse-%)
    Ni 61,5 - 62,5 %
    Mo 24,8 - 26,0 %
    Fe 10,5 - 12,5 %
    Nb 0,2 - 0,4 %
    Al 0,1 - 0,3 %
    Cr 0,01 - 0,9 %
    Mn 0,1 - 0,5 %
    Cu max. 0,3 %
    C max. 0,008 %
    Si max. 0,08 %
    P max. 0,015 %
    S max. 0,008 %
    Co max. 1,0 %.
  • Einem weiteren Gedanken der Erfindung gemäß ist die erfindungsgemäße Legierung einsetzbar für Bauteile mit hoher Korrosionsbeständigkeit gegenüber reduzierenden Medien, insbesondere heißer mittelkonzentrierter Schwefelsäure und Salzsäurelösungen.
  • Das bevorzugte Anwendungsgebiet der erfindungsgemäßen Legierung wird im Bereich der Chemieanlagen gesehen, da hier größere Einsatzfälle für reduzierende Medien bei höheren Temperaturen gesehen werden.
  • Ebenfalls denkbar ist der Einsatz der Legierung als drahtartig ausgebildeter artgleicher Schweißzusatz und/oder zum Verschweißen von Nickel-Molybdän-Legierungen.
  • Die erfindungsgemäße Legierung kann, beispielsweise als Knetwerkstoff zur Herstellung von Blechen, Bändern, Drähten, Stangen, Schmiedeteilen und Rohren und als Gussteile eingesetzt werden.
  • Überraschenderweise hat sich herausgestellt, dass die nachteilige Situation des durch die hohen Metallwerte von Nickel und Molybdän gekennzeichneten Standes der Technik spürbar abgemildert werden kann, wenn für die Handhabung der heißen Schwefelsäure eine vorab angegebenen Nickel-Molybdän-Eisen-Legierung zur Anwendung kommt. Der mittlere Gehalt an Nickel liegt vorteilhafter Weise zwischen 61 und 63 Masse-%. Das bedeutet eine Reduzierung um 6 bis 7 Masse-% des kostenaufwendigen Legierungselements Nickel gegenüber dem eingangs beispielhaft umrissenen Stand der Technik. Auch der Gehalt an dem gleichfalls kostenaufwendigen Legierungselement Molybdän liegt zwischen 24 und 26 Masse-% im Mittel deutlich unterhalb des für die Nickel-Molybdän-Legierungen beispielhaft mit 27 bzw. 28 Masse-% Molybdän angegeben Standes der Technik (vgl. Hochlegierte Werkstoffe, Korrosionsverhalten und Anwendung, TAW - Verlag, Wuppertal 2002, S. 192).
  • Dies wird nachfolgend im Einzelnen dargelegt. Tabelle 1: Chemische Zusammensetzung der untersuchten Nickel-Molybdän-Eisen-Legierungen bei spektralanalytischer Bestimmung im Vergleich zu einer Nickel-Molybdän-Legierung B-2 gemäß dem Stand der Technik nach Literaturangabe (vgl. Hochlegierte Werkstoffe, Korrosionsverhalten und Anwendung, TAW - Verlag, Wuppertal 2002, S. 192).
    Legierung Legierungselemente, Masse-%
    Ni Mo Fe Cr Nb V Mn Cu Al
    gemäß der Erfindung 50 62,2 25,6 11,2 0,02 0,33 0,01 0,28 0,01 0,25
    44 61,8 25,4 11,8 0,02 0,34 0,01 0,29 0,01 0,27
    außerhalb der Erfindung 51 63,3 20,4 11,6 0,63 0,01 2,34 0,30 1,00 0,26
    45 60,1 21,8 14,7 2,10 0,56 0,01 0,19 0,17 0,28
    Stand der Technik B-2 69 28 1,7 0,7 nicht angegeben
  • Tabelle 1 zeigt erfindungsgemäße Nickel-Molybdän-Eisen-Legierungen im Vergleich zu außerhalb der Erfindung liegenden Nickel-Molybdän-Eisen-Legierungen und der dem Stand der Technik zugehörigen Nickel-Molybdän-Legierung B-2. Einige erschmelzungsbedingte Beimengungen und Verunreinigungen sind nicht aufgeführt. Man erkennt, dass Eisengehalte zwischen 11 und 12 Masse-% und in einem Fall ein Eisengehalt von 14,7 Masse-% erprobt wurden, im Vergleich zu dem beispielhaften Eisengehalt von nur 1,7 Masse-%, der für die Legierung B-2 gemäß dem Stand der Technik angegeben ist. Die erprobten Molybdängehalte liegen zwischen 20,4 und 25,6 Masse-%, im Vergleich zu dem beispielhaften Molybdängehalt von 28 Masse-%, der für die Legierung B-2 gemäß dem Stand der Technik angegeben ist. Die erprobten Nickelgehalte liegen zwischen 60,1 und 63,3 Masse-%, im Vergleich zu dem beispielhaften Nickelgehalt von 69 Masse-%, der für die Legierung B-2 gemäß dem Stand der Technik angegeben ist. Tabelle 2 zeigt die Korrosionsabträge der in Tabelle 1 angegebenen Legierungen.
    Legierung Korrosionsabtrag in g/m2h über 24 h
    30 % H2SO4 bei 100°C 50 % H2SO4, siedend 80 % H2SO4 bei 130°C
    gemäß der Erfindung 50 0,11 0,13 0,71
    44 0,16 nicht ermittelt 0,16
    außerhalb der Erfindung 51 0,20 0,99 4,70
    45 0,25 nicht ermittelt 1,13
    Stand der Technik B-2 0,10 0,12 0,08
  • Tabelle 2: Korrosionsabtrag der erfindungsgemäßen Ausführungen 50 und 44 der untersuchten Nickel-Molybdän-Eisen-Legierung in heißer mittelkonzentrierter Schwefelsäure im Vergleich zu zwei außerhalb der Erfindung liegenden Nickel-Molybdän-Eisen-Legierungen 51 und 45 sowie im Vergleich zu der einer dem Stand der Technik entsprechenden Nickel-Molybdän-Legierung B-2.
  • Tabelle 2 zeigt den Korrosionsabtrag der erfindungsgemäßen Ausführungen 50 und 44 der untersuchten Nickel-Molybdän-Eisen-Legierung in heißer mittelkonzentrierter Schwefelsäure im Vergleich zu zwei außerhalb der Erfindung liegenden Nickel-Molybdän-Eisen-Legierungen 51 und 45 sowie im Vergleich zu der dem Stand der Technik zugehörigen Nickel-Molybdän-Legierung B-2. Der Korrosionsabtrag der erfindungsgemäßen Ausführungen 50 und 44 liegt bis auf denjenigen der erfindungsgemäßen Ausführung 50 in 80 % H2SO4 bei 130°C unterhalb der 0,5 mm/a-Isokorrosionslinie der Figur 1.
  • Die Korrosionsbeständigkeit der Schweißverbindungen der erfindungsgemäßen Ausführung 50 der untersuchten Nickel-Molybdän-Eisen-Legierungen in heißer mittelkonzentrierter Schwefelsäure (30 und 50 %) ist ähnlich derjenigen des ungeschweißten Zustands.
  • Die erfindungsgemäße Ausführung 50 der untersuchten Nickel-Molybdän-Eisen-Legierungen zeigte im Tauchversuch in 4 %-iger Kochsalzlösung bei 150°C über 120 Stunden einen Korrosionsabtrag von 0,08 mm/a. Das bedeutet kühlwasserseitig eine ausreichende Beständigkeit auch in stark an Chlorid verunreinigten Kühlwässern gemäß der Aufgabenstellung.
  • Die im Zugversuch bei Raumtemperatur ermittelten mechanischen Eigenschaften der erfindungsgemäßen Ausführung 44 der untersuchten Nickel-Molybdän-Eisen-Legierungen lagen mit Rp0,2 ≥ 350 N/mm2, Rp1,0 ≥ 380 N/mm2, Rm ≥ 760 N/mm2 und A5 ≥ 40 % vergleichbar zu denen der dem Stand der Technik entsprechenden Nickel-Molybdän-Legierung B-2 (vgl. Sheet and Plate - High Performance Materials: Publication N° N 554 98-10 der Krupp VDM GmbH, S. 34/35), während die außerhalb der Erfindung liegende Ausführung 45 der untersuchten Nickel-Molybdän-Eisen-Legierungen die genannten Festigkeitswerte nicht erreichte.

Claims (7)

  1. Nickel-Molybdän-Eisen-Legierung mit hoher Korrosionsbeständigkeit gegenüber reduzierenden Medien bei hohen Temperaturen, bestehend aus (in Masse-%)
    61 bis 63 % Nickel
    24 bis 26 % Molybdän
    10 bis 14 % Eisen
    0,20 bis 0,40 % Niob
    0,1 bis 0,3 % Aluminium
    0,01 bis 1,0 % Chrom
    0,1 bis 1,0 % Mangan
    max. 0,5 % Kupfer
    max. 0,01 % Kohlenstoff
    max. 0,1 % Silizium
    max. 0,02 % Phosphor
    max. 0,01 % Schwefel
    max. 1,0 % Kobalt
    und weiteren erschmelzungsbedingten Verunreinigungen.
  2. Legierung nach Anspruch 1, mit (in Masse-%)
    61,5 bis 62,5 % Nickel
    24,5 bis 26,0 % Molybdän
    10,5 bis 13,5 % Eisen
    0,2 bis 0,4 % Niob
    0,1 bis 0,3 % Aluminium
    0,01 bis 1,0 % Chrom
    0,1 bis 0,8 % Mangan
    max. 0,5 % Kupfer
    max. 0,01 % Kohlenstoff
    max. 0,1 % Silizium
    max. 0,02 % Phosphor
    max. 0,01 % Schwefel
    max. 1,0 % Kobalt.
  3. Legierung nach Anspruch 1 oder 2, mit (in Masse-%)
    61,5 bis 62,5 % Nickel
    24,8 bis 26,0 % Molybdän
    10,5 bis 12,5 % Eisen
    0,2 bis 0,4 % Niob
    0,1 bis 0,3 % Aluminium
    0,01 bis 0,9 % Chrom
    0,1 bis 0,5 % Mangan
    max. 0,3 % Kupfer
    max. 0,008 % Kohlenstoff
    max. 0,08 % Silizium
    max. 0,015 % Phosphor
    max. 0,008 % Schwefel
    max. 0,02 % Stickstoff
    max. 0,012 % Magnesium
    max. 1,0 % Kobalt.
  4. Verwendung der Legierung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 für Bauteile mit hoher Korrosionsbeständigkeit gegenüber reduzierenden Medien, insbesondere heißer mittelkonzentrierter Schwefelsäure und Salzsäurelösungen.
  5. Verwendung der Legierung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 für Bauteile in Chemieanlagen.
  6. Verwendung der Legierung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 als artgleicher Schweißzusatz und zum Verschweißen von Nickel-Molybdän-Legierungen.
  7. Verwendung der Legierung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 als Knetwerkstoff zur Herstellung von Blechen, Bändern, Drähten, Stangen, Schmiedeteilen und Rohren und als Gussteile.
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