FI107168B - Austeniittisia lejeerinkejä ja niiden käyttö - Google Patents

Description

107168

Austeniittisia le jeerinkejä ja niiden käyttö

Keksintö koskee runsaskromisia, korroosionkestäviä austeniittisia lejeerinkejä ja niiden käyttöä.

5 Taulukossa A esitetään esimerkkejä hapettavien hap pojen käsittelyssä tekniikan tason mukaisesti kyseeseen tulevista metallimateriaaleista (Nickellegierungen und hochlegierte Sonderedelstähle, 2. p., Expert Verlag 1993). Superferriittiä lukuun ottamatta on niiden yhteydessä kyse 10 niin kutsutuista austeniittisista legeeringeistä, ts. le-jeeringeistä, joilla on kuutiollinen pintakeskeinen hila-rakenne. Taulukon A esittämää tekniikan tasoa vastaavissa lejeeringeissä pääseostusalkuaineen, kromin, pitoisuus on suunnilleen alueella 17 - 29 paino-%. Kun kyseessä on kor-15 roosionkestävyys korkeintaan 67-%risen typpihapon suhteen, ovat suhteellisen vähänkin seostetut materiaalit käyttökelpoisia. Yksi tällainen materiaali on Cronifer 1809 LCLSi, jonka nimessä loppuosa LSi viittaa rajoitettuun piipitoisuuteen (low silicon).

20 Runsasnikkeliset materiaalit, kuten samoin taulu kossa A esitetty Nicrofer 6030, tarjoavat etuja, jos läsnä on halogeeniyhdisteitä tai käytetään typpihappo-vetyfluo-ridihapposeoksia, kuten esimerkiksi ydinreaktoreiden polttoaine-elementtien uudelleenkäsittelyn yhteydessä.

: ' : 25 Artikkelissa Korrosion nichtrostender Stähle und : *.. Nickelbasislegierungen in Salpetersäure-Flu8säure-Ge- mischen, Werkstoffe und Korrosion 42 (1992) 191 - 200, • kuvataan erilaisia molybdeenipitoisia krominikkelirautate- • · · · .:. räksiä, jotka sisältävät korkeintaan 29 % kromia, korkein- [···. 30 taan 39 % nikkeliä ja korkeintaan 6,5 % molybdeeniä. Kes- • · t tävyys typpihappo-vetyfluoridihapposeoksissa paranee mo-. lybdeenipitoisuuksien ollessa suurennettuja.

Artikkelissa Avesta 654 SMO TM-A new nitrogenenhan- • · ···* ced superaustenitic stainless steel, Werkstoffe und Korro- 35 sion 44 (1993) 83 - 88, kuvataan austeniittisia jaloteräk- 2 107168 siä, jotka sisältävät korkeintaan 22 % nikkeliä, korkeintaan 25 % kromia ja 0,2 - 0,5 paino-% typpeä.

EP-julkaisun 0 292 061 mukainen molybdeenipitoinen materiaali Nicrofer 3127 hMo (1.45562), jonka kromipitoi-5 suus on 26 - 28 %, on kiintoisa arvostettaessa suhteellisen hyvän typpihaponkestävuuden ohella hyvää kestävyyttä piste- ja särökorroosiota vastaan. Tämän materialin tyypillinen kulumisarvo kiehuvassa atseotrooppisessa typpihapossa (Huey-testi) on noin 0,11 mm/vuosi.

10 Toimittaessa yli 67-%:isen typpihapon yhteydessä tai muuten äärimmäisen voimakkaasti hapettavissa olosuhteissa on noin 4 %:lla piitä seostetulla Cronifer 1815 LCSi (1.4361):llä erinomainen kestävyys typpihapon kiehumispisteeseen asti. Urean valmistuksen yhteydessä kysee-15 seen tulevilla materiaaleilla on samanlainen koostumus kuin typpihapon suhteen erityisen korroosionkestävillä teräksillä.

Kuumaa, hyvin väkevää rikkihappoa varten on kehitetty EP-hakemusjulkaisun 0 516 955 mukainen 7 %:lla piitä 20 seostettu teräs Nicrofer 2509 Si7. Tässä yhteydessä op DE-hakemusjulkaisun 3 830 365 mukaisesti erityisen kiintoisa myös superferriitti Cronifer 2803 Mo (1.4575). Super ferriitit tulevat rajoitetun työstettävyytensa vuoksi, kuitenkin kyseeseen vain pienten seinämäpaksuuksien yhtey- : : 25 dessä, jotka ovat yleensä korkeintaan 2 mm.

Lejeerinkejä, jotka sisältävät esimerkiksi noin 31 % kromia ja noin 46 % kromia, on tutkittu korroosion-: kestävyytensä suhteen typpihappo-vetyfluoridihapposeoksisH

sa [Werkstoffe und Korrosion 43 (1992) 191 - 200]. Näitä 30 runsaskromisia lejeerinkejä ei enää pystytty valmistamaajn • · ♦ ’ austeniittisina materiaaleina, ja ne olivat työstettävissä vain erityismenetelmin, kuten esimerkiksi jauhemetallurgi- * * sesti.

• · · • · ·»· • · * • · · • φ • ♦ • · « * < 3 107168 GB-patenttijulkaisussa 1 114 996 esitetään patenttivaatimuksia, jotka koskevat 14 - 35 % kromia ja 0 - 25 % rautaa sisältäviä lejeerinkejä.

EP-hakemusjulkaisussa 0 261 880 kuvataan lejeerin-5 kejä, jotka sisältävät 27 - 31 % kromia ja 7 - 11 % rautaa loppuosan olessa olennaisesti nikkeliä.

Lejeeringit, joiden kromipitoisuus on yli 30 %, eivät enää ole ilman muuta valmistettavissa homogeenisina ja austeniittisina. Käytännössä kromipitoisuus säädetään sikiö si korkeintaan 20 %:ksi. Superferriitti 1.4575, jonka kromipitoisuus on 26 - 30 %, on ferriittinen lejeerinki.

EP-hakemus julkaisussa 0 130 967 kuvataan nikkelile-jeerinkien ja jaloterästen soveltuvuutta kuumalle 99 -101 -%iselle rikkihapolle yli 120 °C:n lämpötilassa läm-15 mönvaihtimissa. Lejeerinkien valinta tapahtuu seuraavan yhtälön mukaisesti: 0,35(Fe-Mn) + 0,70(Cr) + 0,30(Ni) -0,12(Mo) > 39. Mainitut molybdeenipitoiset jaloteräkset sisältävät korkeintaan 28 % kromia.

EP-hakemusjulkaisussa 0 200 862 haetaan patenttia 20 molybdeenittömille krominikkelilejeeringeille, jotka sisältävät 21 - 35 % kromia, 30 - 70 % rautaa, 2 - 40 % nikkeliä ja 0 - 20 % mangaania samoin kuin tavanomaisia me-talloideja, materiaaleina sellaisia esineitä varten, jotka kestävät yli 96 - 100 -%:ista rikkihappoa ja oleumia.

« • ί 25 EP-hakemusjulkaisussa 0 249 792 haetaan patenttia sellaisten lejeerinkien käytölle väkevässä rikkihapossa, ·*·., jotka sisältävät 21 - 55 % kromia, 0 - 30 % rautaa, 0 - ♦ : .*. 5 % volfrämiä ja 45 - 79 % nikkeliä.

• · · ^ ··« · .:. US-patenttijulkaisussa 4 410 489 ehdotetaan fosfo- 30 rihapon käsittelyyn lejeerinkiä, joka sisältää 26 - 35 % . · ♦ · kromia, 2 - 6 % molybdeeniä, 1 - 4 % volfrämiä, 0,3 - 2 % niobiumia + tantaalia, 1 - 3 % kuparia, 10 - 18 % rautaa, korkeintaan 1,5 % mangaania j a korkeintaan 1 % piitä lop- • · puosa koostuessa olennaisesti nikkelistä. Kromipitoisuuden ·'·*: 35 pitäisi olla edullisesti 30 %.

• · » · • · * • « I · « 4 107168 DE-hakemusjulkaisussa 2 154 126 haetaan patenttia sellaisten austeniittisten nikkelilejeerinkien käytölle, jotka sisältävät 26 - 48 % nikkeliä, 30 - 34 % kromia, 4 - 5,25 % molybdeeniä, 4 - 7,5 % kobolttia, 3 - 2,5 % rautaa, 5 1 - 3,5 % mangaania jne., kestävänä materiaalina esinei siin, joita käytetään kuumassa yli 65-%:isessa rikkihapossa.

US-patenttijulkaisussa 4 853 185 kuvataan jaloter räksiä, jotka sisältävät 35 - 45 % nikkeliä, 12 - 32 % 10 kromia, 0,1 - 2 % niobiumia, 0,2 - 4 % tantaalia, 0,05 -1 % vanadiinia ‘ ja 0,05 - 0,5 % typpeä muiden aineosien ohella. Näiden lejeerinkien pitäisi olla CO:a, C02:a ja rikkiyhdisteitä kestäviä.

Suurilla kromipitoisuuksilla on US-patenttijulkai-15 sun 3 565 611 mukaisesti merkitystä nikkelikromirautale-jeerinkien kestävyydelle emästen indusoimaa jännityssärö-korroosiota vastaan kuumissa emäksisissä liuoksissa. Tällöin kromipitoisuuden tulisi olla vähintään 18 %, edullisesti vähintään 26 - 27 % ja korkintaan 35 %, ja rautapi-20 toisuus tulisi rajoittaa korkeintaan 7 %:ksi. Lejeerinkji 690, joka sisältää 29 % kromia ja 9 % rautaa, on erityisen kestävää emästen indusoimaa jännityssärökorroosiota vastaan.

US-patenttijulkaisussa 4 853 185 kuvataan korkeissa : : 25 lämpötiloissa korroosionkestäviä lejeerinkejä, jotka si- sältävät noin 30 - 45 % nikkeliä, noin 12 - 32 % kromia, vähintään yhtä alkuaineista niobium (0,01 - 2,0 %), tan- • • ·1· taali (0,2 - 4,0 %) ja vanadiini (0,05 - 1,0 %), lisäksji korkeintaan 0,20 % hiiltä, noin 0,05 - 0,050 % typpeä j|a 30 korkealämpötilakestävyyden kannalta vaikuttavan määrän|, • · · korkeintaan 0,20 %, lisättyä titaania loppuosan ollessa , rautaa ja epäpuhtauksia, jolloin vapaan hiilen ja typein ’ ’ yhteismäärän (C + N)Ftäytyy olla > 0,14 ja < 0,29. Termi ··1 (C + N)f määritellään tässä yhteydessä seuraavasti: • · · · • · 5 107168

Nb V Ta Ti (C + N)f = c + n - — - - - — - - 9 4,5 18 3,5 5 EP-hakemusjulkaisussa 340 631 kuvataan korkeita lämpötiloja kestävää teräsputkea, jonka piipitoisuus on alhainen ja joka sisältää korkeintaan 0,1 paino-% hiiltä, korkeintaan 0,15 paino-% piitä, korkeintaan 5 paino-% mangaania, 20 - 30 paino-% kromia, 15 - 30 paino-% nikkeliä, 10 0,15 - 0,35 paino-% typpeä, 0,1 - 1,0 paino-% niobiumia ja korkeintaan 0,005 paino-% happea ja 0,020 - 1,0 paino-% tai 0,003 - 0,002 paino-% vähintään yhtä metalleista alumiini ja magnesium loppuosan ollessa rautaa ja väistämättömiä epäpuhtauksia.

15 Tämän keksinnön tavoitteena oli tarjota käyttöön lejeerinkejä, jotka ovat monipuolisesti käyttökelpoisia ja ongelmattomasti työstettävissä ja joiden korroosionopeudet ovat alhaisia.

Tähän päämäärään voitiin päästä keksinnön mukaisil-20 la lejeeringeillä. Nämä lejeeringit ovat runsaskromisia ja siitä huolimatta hyvin työstettävissä. Ne sisältävät vain vähän tai ei ollenkaan molybdeeniä, ja niillä on vastoin odotuksia hyvä korroosionkestävyys kuumissa hapettavissa hapoissa.

25 Keksintö koskee austeniittisia, korroosionkestäviä : · krominikkelirautalejeerinkejä, joiden koostumus on seuraa- va: • · 32 - 37 paino-% kromia • · · \ 28-36 paino-% nikkeliä • · t **V 30 korkeintaan 2 paino-% mangaania ··« *::: korkeintaan 0,5 paino-% piitä i · · *·* * korkeintaan 0,1 paino-% alumiinia korkeintaan 0,03 paino-% hiiltä korkeintaan 0,01 paino-% rikkiä • · · \ 35 korkeintaan 0,025 paino-% fosforia korkeintaan 2 paino-% molybdeeniä korkeintaan 1 paino-% kuparia • · • · 6 107168 samoin kuin tavanomaisia epäpuhtauksia ja lisäaineita loppuosan ollessa rautaa, ja joille on tunnusmerkillistä, että lejeeringit sisältävät lisäksi 0,3 - 0,7 paino-% typpeä» 5 Edullisia ovat lejeeringit, jotka sisältävät 0,5 - 2 paino-% molybdeeniä ja 0,3 - 1 paino-% kuparia.

Lisäksi ovat edullisia austeniittiset lejeeringit, joiden koostumus on seuraava: 32 - 35 paino-% kromia 10 28 - 36 paino-% nikkeliä korkeintaan 2 paino-% mangaania korkeintaan 0,5 paino-% piitä korkeintaan 0,1 paino-% alumiinia korkeintaan 0,03 paino-% hiiltä 15 korkeintaan 0,01 paino-% rikkiä korkeintaan 0,025 paino-% fosforia korkeintaan 2 paino-% molybdeeniä korkeintaan 1 paino-% kuparia samoin kuin tavanomaisia epäpuhtauksia ja lisäaineita lop-20 puosan ollessa rautaa, ja joille on tunnusmerkillistä, että lejeeringit sisältävät lisäksi 0,4 - 0,6 paino-% typpeä.

Edullisia lejeerinkejä käytetään edullisesti muo-vausmateriaaleina puolivalmisteiden, kuten esimerkiksi • · 25 peltien, nauhojen, tankojen, lankojen, taosten ja putkien, ? valmistamiseksi.

·*·., Lisäksi ovat edullisia austeniittiset lejeeringit, j .*. joiden koostumus on seuraava: .:. 35 - 37 paino-% kromia *···. 30 28 - 36 paino-% nikkeliä • · t korkeintaan 2 paino-% mangaania . korkeintaan 0,5 paino-% piitä korkeintaan 0,1 paino-% alumiinia ···* korkeintaan 0,03 paino-% hiiltä 35 korkeintaan 0,01 paino-% rikkiä • · « * • * > I · » · · M i n 7 107168 korkeintaan 0,025 paino-% fosforia korkeintaan 2 paino-% molybdeeniä korkeintaan 1 paino-% kuparia samoin kuin tavanomaisia epäpuhtauksia ja lisäaineita lop-5 puosan ollessa rautaa, ja joille on tunnusmerkillistä, että lejeeringit sisältävät lisäksi 0,4 - 0,7 paino-% typpeä.

Näitä edullisia lejeerinkejä käytetään edullisesti materiaaleina valuosien, kuten esimerkiksi pumppujen ja 10 varusteiden, valmistamiseksi.

Lisäksi ovat edullisia austeniittiset lejeeringit, joiden koostumus on seuraava: 32,5 - 33,5 paino-% kromia 30,0 - 32,0 paino-% nikkeliä 15 0,5-1,0 paino-% mangaania 0,01 - 0,5 paino-% piitä 0,02 - 0,1 paino-% alumiinia korkeintaan 0,02 paino-% hiiltä korkeintaan 0,01 paino-% rikkiä 20 korkeintaan 0,02 paino-% fosforia 0,5-2 paino-% molybdeeniä 0,3 - 1 paino-% kuparia ' * 0,35-0,5 paino-% typpeä : *·· tai • '·· 25 34,0 - 35,0 paino-% kromia : 30,0 - 32,0 paino-% nikkeliä »·· · • · 8 107168 tai 35.0 - 36,0 paino-% kromia 30.0 - 32,0 paino-% nikkeliä 0,5 - 1,0 paino-% mangaania 5 0,01-0,5 paino-% piitä 0,02 - 0,1 paino-% alumiinia korkeintaan 0,02 paino-% hiiltä korkeintaan 0,01 paino-% rikkiä korkeintaan 0,02 paino-% fosforia 10 korkeintaan 0,5 paino-% molybdeeniä korkeintaan 0,3 paino-% kuparia 0,4 - 0,6 paino-% typpeä tai 36.0 - 37,0 paino-% kromia 15 30,0 - 32,0 paino-% nikkeliä 0,5 - 1,0 paino-% mangaania 0,01 - 0,5 paino-% piitä 0,02 - 0,1 paino-% alumiinia korkeintaan 0,02 paino-% hiiltä 20 korkeintaan 0,01 paino-% rikkiä korkeintaan 0,02 paino-% fosforia korkeintaan 0,5 paino-% molybdeeniä • · · · * ‘ korkeintaan 0,3 paino-% kuparia : *·· 0,4-0,7 paino-% typpeä • '·· 25 samoin kuin tavanomaisia epäpuhtauksia ja lisäaineita lop- : : : puosan ollessa rautaa.

··· Riittävän hapenpoiston ja rikinpoiston saavuttami- • · · · seksi tehtävää sulakäsittelyä varten voivat lejeeringit sisältää tarvittaessa korkeintaan 0,08 paino-% harvinaisia 30 maametalleja, korkeintaan 0,015 paino-% kalsiumia ja/tjai • · ... korkeintaan 0,015 paino-% magnesiumia valmistuksen vaati- « · « *** minä lisäaineina.

• Keksinnön mukaisia lejeerinkejä käytetään materiaa-

Iina sellaisiin esineisiin, jotka kestävät 9 107168 a) natrium- tai kaliumhydroksidiliuoksia, joiden väkevyys on 1 - 90 paino-%, edullisesti 1-70 paino-%, lämpötilaan 200 °C, edullisesti 170 °C, asti, b) urealiuoksia, joiden väkevyys on 5 - 90 paino-%, 5 c) typpihappoa, jonka väkevyys on 0,1 - 70 paino-%, kiehumislämpötilaan asti, väkevyyden ollessa korkeintaan 90 paino-% lämpötilaan 75 °C asti ja väkevyyden ollessa > 90 paino-% lämpötilaan 30 °C asti, d) vetyfluoridihappoa, jonka väkevyys on 1 - 10 40 paino-%, edullisesti 1-25 paino-%, e) fosforihappoa, jonka väkevyys on korkeintaan 85 paino-%, edullisesti 26 - 52 paino-%, lämpötilaan 120 °C asti ja väkevyyden ollessa < 10 paino-% lämpötilaan 300 °C asti, 15 f) kromihappoa, jonka väkevyys on korkeintaan 40 paino-%, edullisesti korkeintaan 30 paino-%, g) oleumia, jonka väkevyys on korkeintaan 100 paino-%, edullisesti 20 - 40 paino-%, kulloiseenkin kiehumislämpötilaan asti tai 20 h) rikkihappoa, jonka väkevyys on 80 - 100 paino-%, edullisesti 85 - 99,7 paino-%, erityisen edullisesti 95 -99 paino-%, korkeissa lämpötiloissa lämpötilaan 250 °C asti.

: *'· Keksinnön mukaiset lejeeringit ovat myös käyttökel- : *·· 25 poisia rakennemateriaaleina, jotka kestävät seoksia, jotka ·,· · sisältävät rikkihappoa ja natriumdikromaattia ja/tai kro- mihappoa; 0,1 - 40 paino-%, edullisesti 0,3 - 20 paino-% :’·*· typpihappoa ja 50 - 90 paino-% rikkihappoa, lämpötilaan 130 eC asti; tai 0,01 - 15 paino-% vetyfluoridihappoa ja 30 80 - 98 paino-% rikkihappoa, lämpötilaan 180 °C asti; tai • · korkeintaan 25 paino-% typpihappoa ja korkeintaan 10 pai- *!* no-% vetyfluoridihappoa, lämpötilaan 80 °C asti.

• · · " · Orgaanisten happojen, kuten esimerkiksi muurahais- : : hapon ja etikkahapon, suhteen keksinnön mukaisilla lejee- 35 ringeillä on riittävä kestävyys ja stabiilius.

» 10 107168

Keksinnön mukaisia lejeerinkejä voidaan myös käyttää rakennemateriaaleina, jotka kestävät jäähdytysvettä kiehumislämpötilaan asti ja merivettä lämpötilaan 50 eC asti.

5 Hyvän työstettävyyden ja korroosionkestävyyden an siosta keksinnön mukaisia lejeerinkejä käytetään materiaaleina rakenneosiin, jotka on tarkoitettu käytettäviksi meriteknisissä laitteissa, ympäristötekniikassa, avaruustekniikassa, reaktoritekniikassa ja kemian prosessitekniikas-10 sa.

Keksinnön mukaisia lejeerinkejä voidaan valmistaa jaloteräksen valmistajan käytettävissä olevissa laitoksissa tunnetuilla menetelmillä, ja niillä on hyvä työstettä-vyys.

15 Keksinnön mukaisten lejeerinkien korroosiokäyttäy- tyminen on kaiken kaikkiaan erinomainen. Kalliit seostus-alkuaineet, kuten volframi, niobium ja tantaali, voidaan jättää pois vaikuttamatta hyviin ominaisuuksiin.

Keksinnön mukaisten lejeerinkien etuna on lisäksi 20 epätavallisen laaja-alainen korroosionkestävyys. Niiniä lejeerinkejä vasten virtaa laitteen toisella puolella happoja ja toisella puolella kloridipitoisia jäähdytys- ja kuumennusväliaineita, kuten esimerkiksi lämmönvaihtimissä.

: " Samanaikaisesti vaaditaan siis kahta täysin erilaista koif- : ’·· 25 roosionkestävyyttä, nimittäin toisaalta haponkestävyyt1j:ä • · ·.: · ja toisaalta kestävyyttä piste-, särö- ja jännityssärökor- *:* roosiota vastaan.

··«· :*♦*: Samalla saavutetaan suhteellisen pienin lejeeraus- kustannuksin tavallista parempi kestävyysprofiili, joka 30 muuten saavutetaan vain kalliilla NiCrMo-lejeeringeillä • · (katso taulukko B) tai paikoittain happopuolella vain hy- *!* vin runsasseosteisilla, erikoiskäyttötarkoituksiin erityi- • · · : *.· sesti kehitetyillä materiaaleilla (katso taulukko C).

11 107168

Lisäetuja ovat seuraavat: a) Ni- ja Mo-raaka-aineresurssien säästäminen verrattuna edellä mainittuihin hyvin runsasseosteisiin materiaaleihin 5 b) kustannussäästöt lejeeringin valmistuksessa le- jeeringin kalliiden aineosien pienten pitoisuuksien ansiosta samoin kuin laitteiden valmistuksessa hyvän työs-tettävyyden ansiosta.

Työstettävyyden suhteen on keksinnön mukaisille le-10 jeeringeille ominaista tekniikan tasoa vastaaviin materiaaleihin verrattuna epätavallisen hidas erkautuminen lämpökuormituksen yhteydessä. TäiIäinen käyttäytyminen on erittäin myönteistä valmistettaessa puolivalmisteita ja jatkotyöstettäessä niitä, esimerkiksi muotoiltaessa taot-15 tuja pohjia ja tehtäessä hitsausliitoksia. Tämä käy ilmi erityisesti aika-lämpötilaherkistysdiagrammeista (kuviot 1 ja 2). Tämä aineominaisuus on tärkeä myös sellaisten hit-saussaumojen käyttäytymisen kannalta, joille ei tehdä lämpökäsittelyä laitteen valmistuksen jälkeen, samoin kuin 20 valumuotokappaleiden valmistuksen kannalta.

Esimerkissä 1 esitetyistä patenttivaatimusten koh-. teinä olevien erilaisten lejeerinkivarianttien mekaanis- * * teknisistä arvoista käy ilmi yksi tekninen lisäetu, joka » · • " voidaan muuttaa kustannuseduksi. Tavanomaisiin austeniit- • » : *·· 25 teihin verrattuna korkeat lujuusarvot (esimerkki 1) voi- • · ·.· · daan esimerkiksi meri- ja reaktoritekniikassa ottaa huomi- oon rakenneosien mitoituksessa, ts. pienempi materiaalin-:*·*; kulutus antaa mahdollisuuden säästöihin.

Esimerkissä 2 esitetään korroosiokäyttäytyminen ....: 30 rikkihapossa (98 - 99,1 % H2S04:a) erilaisissa lämpötilois- • · ..... sa. Keksinnön mukaisilla lejeeringeillä on lämpötilaan *1* 200 °C asti riittävä korroosionkestävyys. Virtausolosuh- «· · • V teissä, jollaiset ovat käytännössä vallitsevia, määritetyt ·>#>· korroosionopeudet ovat vielä pienempiä (esimerkki 12).

• » m • ♦ · · • · 12 107168

Emäksisissä väliaineissa, kuten esimerkiksi 70-%:isessa natriumhydroksidiliuoksessa lämpötilassa 170 eC, on keksinnön mukaisella lejeeringillä samoin erinomainen korroosionkestävyys. Kuten esimerkistä 3 on nähtä-5 vissä, se on käytännössä yhtä hyvä kuin runsasnikkelisillä materiaaleilla Alloy 201, 400, 600 ja 690 (17, 15, 16 jja 11), samalla kun materiaali 12 (Alloy G-30) kuluu tässä yhteydessä voimakkaasti. Myös alhaisempien emäspitoisuuk-sien ja lämpötilojen vallitessa erottuvat keksinnön mukai-10 set lejeeringit myönteisesti tunnetuista materiaaleista (esimerkki 13).

Painesäiliöissä korkeissa lämpötiloissa etanolive-siseoksissa, joihin on lisätty fosforihappoa, ovat tekniikan tasoa vastaavat kuparinikkelilejeeringit CuNi30MnlFe 15 (18) osoittautuneet sangen kestäviksi, kestävämmiksi kuin lukuisat testatut sangen runsasseosteiset teräkset ja nik-kelikromimolybdeenilejeeringit. Kuten esimerkki 4 osoittaa, on keksinnön mukaisilla lejeeringeillä tässäkin yhteydessä tekniikan tasoa vastaavaa parempi korroosiokäyt-20 täytyminen. Verrattuna kuparimateriaaliin on keksinnön mukaisten lejeerinkien yhtenä lisäetuna otettava huomioon suurempi lujuus, joka tekee niistä sopivampia tässä yhtey-' ‘ dessä vaadittavaan painesäiliökäyttöön.

• *·· Esimerkissä 5 verrataan keskenään kiehuvassa atseö- : '·· 25 trooppisessa typpihapossa määritettyjä massahäviönopeu^- : siä. Havaitaan, että keksinnön mukaisten lejeerinkien kot- ··· roosiokuluminen hyvin vähäistä. Se on vähäisempää kuin • · · · tunnetuilla materiaaleilla AISI 310 L (4) ja Alloy 28 (7).

Yliatseotrooppisissa typpihapoissa on keksinnön mukaistan <#t#; 30 lejeerinkien korroosiokäyttäytyminen edullisempaa kuin • * ... "HN03-erikoislejeerinkien” (esimerkki 14).

• · *;· Monissa tapauksissa ei materiaalin käytön kannalta j ’/· ole ratkaisevaa pelkästään kestävyys tasaista, esimerkiksi : : typpihapon aiheuttamaa korroosiokulumista vastaan, vaan [. 35 lisäksi vaaditaan esimerkiksi jäähdytysvesipuolella myös 13 107168 kestävyyttä pistekorroosiota vastaan. Tässä suhteessa on keksinnön mukaisilla lejeeringeillä esimerkin 6 mukaisesti niin kutsutussa rauta(III)kloriditestissä hyvä kestävyys pistekorroosiolämpötilassa 60 °C. Se vastaa lejeeringin 5 Alloy 28 (7) kestävyyttä. Keksinnön mukaiset lejeeringit ovat kuitenkin selvästi parempia siinä suhteessa, että niissä yhdistyy pistekorroosionkestävyys kestävyyteen tasaista korroosiokulumista vastaan kiehuvassa atseotroop-pisessa typpihapossa, joka tyypillinen hapettava happo, 10 mikä on ilman muuta hyödynnettävissä laitoksissa atseo-trooppisen typpihapon valmistamiseksi. Sama päätee myös lejeerinkiin Alloy G-30 (12). Se on tosin pistekorroosion-kestävyydeltään jonkin verran keksinnön mukaisia lejeerin-kejä parempi, mutta sangen heikko kestävyydeltään tasaista 15 korroosiokulumista vastaan kiehuvassa atseotrooppisessa typpihapossa. Neutraaleissa kloridipitoisissa liuoksissa, kuten jäähdytysvesissä, tulee sähkökemiallisissa korroo-siokokeissa esiin keksinnön mukaisten lejeerinkien sangen hyvä pistekorroosionkestävyys (esimerkki 11).

20 Esimerkissä 7 kuvataan korroosiokäyttäytymistä rik kihapon ja typpihapon seoksissa. Keksinnön mukainen lejee-rinki on tunnettuja lejeerinkejä parempi sekä alhaisissa i < · ' * että korkeissa H2S04-pitoisuuksissa.

• " Esimerkissä 8 verrataan massahäviönopeuksia rikki- :’·· 25 happo-vetyfluoridihappoliuoksissa. Keksinnön mukaisia le- « ·

:.· · jeerinkejä verrataan runsaskromisiin materiaaleihin AISI

310 L (4), Alloy 28 (7), Alloy G-30 (12) ja 1.4465 (5).

:*·*: Havaitaan, että keksinnön mukaisten lejeerinkien korroo- siokuluminen on vähäisempää kuin tekniikan tasoa vastaa-30 vien materiaalien.

• » #...φ Massahäviönopeuksia verattiin myös fosforihappoliu- *!* oksissa. Saadut tulokset esitetään esimerkissä 9. Keksin- • · · : nön mukaisia lejeerinkejä verrattiin materiaaleihin, joita tekniikan tason mukaisesti käytetään erityisesti fosfori-35 happoliuosten yhteydessä. Vaikka tekniikan tasoa vastaava t · 14 107168 materiaali Alloy 904 L (3) voidaan katsoa riittäväksi liuoksessa 1, tilanne ei ole tämä liuoksessa 2. Keksinnön mukaisten lejeerinkien korroosionkestävyys ei eroa olennaisesti materiaalin Alloy G-40 (12) kestävyydestä, mutta 5 vähäinen korroosiokuluminen saavutetaan keksinnön mukaisten lejeerinkien ollessa kyseessä olennaisesti pienemmin kustannuksin kalliiden seostuslisäaineiden suhteen.

Esimerkissä 10 kuvataan korroosiokäyttäytymistä typpihappo-vetyfluoridihapposeoksissa. Keksinnön mukaiset 10 lejeeringit ovat paljon parempia kuin tekniikan tasoa vastaavat .

Esimerkissä 15 kuvataan keksinnön mukaisten lejeerinkien edullista korroosiokäyttäytymistä kromihapossa verrattuna tunnettuihin lejeerinkeihin.

15 Keksinnön mukainen lejeerinki 2' on kuvioiden 1 ja 2 mukaan kestävä raerajakorroosiota vastaan myös 8 tuntia kestäneen, lämpötila-alueella 600 - 1000 °C tapahtuneen lämpökuormituksen jälkeen ja myös SEP 1877 II:n mukaisesti tehdyssä testissä sekä Huey-testissä.

20 Edellä esitettyjen koetulosten perusteella on sel vää, että keksinnön mukaiset lejeeringit ovat laajasti . käyttökelpoisia, ja niitä voidaan käyttää edullisesti seu- <14 1 raavilla alueilla: rikkihapon valmistus, erityisesti aÖ- j ” sorptiot, ja rikkihapon käsittely, esimerkiksi sulfidoiri- • · : ” 25 ti, sulfonointi ja nitraus samoin kuin konsentrointi; at- : seotrooppisen typpihapon valmistus ja käsittely samoin ..*·* kuin typpihapon varastointi; vetyfluoridihapon valmistus :T: rikkihaposta ja fluoriitista samoin kuin vetyfluoridihapon käsittely ja menettelyt, joissa käytetään vetyfluoridihap-30 poa katalyyttinä; vetyfluoridi-, rikki- ja typpihappop}.-.···. toisten syövytyskylpyjen käyttö esimerkiksi nikkelileje®- ’·* ringeille ja ruostumattomalle teräkselle tai galvanoin- ί V titekniikassa; kromihapon valmistus rikkihaposta tai oleumista ja natriumdikromaatista; käyttö jäähdytysvesi-35 järjestelmissä ja ilmanpuhdistuslaitteissa; emästen varas- 107168 15 tointi ja haihdutuskonsentrointi, esimerkiksi natriumhyd-roksidihelmien valmistus; kuumien emästen käyttö kemiallisissa prosesseissa samoin kuin elektrodimateriaaleina sähkökemiallisissa prosesseissa sekä lisäksi peittauskylvyis-5 sä teräs- ja metalliteollisuudessa.

Keksintöä valaistaan tarkemmin seuraavin esimerkein.

Taulukko 1 (Keksinnön mukaisia materiaaleja) 10

Cr Mi Mn Si P S Ho Cu AI C M

2’ 32,9 30,5 0,68 0,03 0,004 0.001 0,01 0.02 0,07 0.011 0,375 15 3' 34,44 31,8 0.73 0.03 0.004 0.002 0,09 <0.01 0.062 0.011 0,49 4' 35,46 31,65 0.74 0,03 0.004 0,002 0,11 0.01 0.099 0,012 0.51 5' 36,4 31.7 0.73 0.04 0.002 0.002 0,1 0.01 0.072 0.012 0.58 6’ 33,0 30,85 0,70 0,29 0,004 0.0017 0.07 <0.01 0.09 0.0089 0.42 7’ 33,0 30,7 0,69 0,29 0,002 0,0018 1,5 0.62 0.058 0.01 0.406 20

Luvut paino-%:eina, loppuosa 100 paino-%:iin rautaa • · • · « • · • · · • ♦ · • ·· · • · · • Ml • * · 1*1 • · · • ·

• M

• · • · · • · « • · · • * • · « • · · 16 107168

Taulukko 2 (Vertailumateriaaleja)

Hro Mini Wuaero, OHS- Materiaalin Päälejeerausalkuaineet 5 DI* serkintX aitriteld Ni-Cr-Mo-Cu-Fe-auut (tyypilliset arvot prosentteina) 1 AISI 304 L 1.4306 S30403 X-2-CrHi-19-ll 11-19 10 2 MSI 316 Ti 1,4571 S31635 X-2-CrNiMol7-12-2 10-18-2-66-0.6-Ti 3 Alloy 904 L 1,4539 N06904 X-2-CrNiMoCu-25-20-5 25-21-4.8-1,5-46 4 AISI 310 L 1.4335 - X-2-CrNi-25-20 20-25 5 - 1.4465 - X-2-CrNiMo-25-25-2 25-25-2 6 - 1.4466 - X-2-CrNiMo-25-22-2 25-22-2 15 7 Alloy-28 1.4563 N06028 X-l-NiCrMoCu 31-27-3,5-1.3-35 8 Alloy-31 1.4562 N06031 X-l-NiCrMoCu-31-27-6 31-27-6 9 Allcorr - N06110 NiCrSOMolOFe 58-31-10 10 MC-Alloy - - NiCr45Mo 53-45-1 11 Alloy 690 2.4642 N06690 NiCr29Fe 61-29-0.5-9

20 12 Alloy G-30 2.4603 N06030 NiCr30FeMo 30-30-6-2-17-5CO

13 Alloy C-22 2,4602 N06022 NiCr22Mol4W 57-21-13-4-3.2W

14 Alloy 59 2.4605 N06059 NiCr22Mol6 51-22-16 15 Alloy 400 2,4360 N04400 NiCu30Fe 63-30-2 16 Alloy 600 2.4816 N06600 NiCrl5Fe 73-16-9-0,25Ti 25 17 Alloy 201 2,4068 N02201 LC-N199.2 >99 18 - 2.0882 N71500 CuNi30MnlFe 30 19 - 1.4505 - X-3-CrNiMoTi-18-20-2 20-18-2 20 AISI 310 1.4841 S31000 X-15-CrNiSi-25-20-2 20-25 . i 21 Alloy G3 2,4619 N06985 JfiCr22Mo7Cu 48-23-7-2 • · 30 22 AISI 317 1.4439 S31726 X-2-CrNiMoN-17-13-5 13-17-5 » · » i '·· Korroosiokokeet tehtiin seuraavien, ammattimiehelle • · {. · tuttujen ohjeiden mukaisesti: *:· a) Kulumisnopeuksien/korroosionopeuksien määrittä- • · · · :*·*: 35 minen: ♦

Materiaalien korroosiokäyttäytymisen tutkimiseksi erilaisissa hapoissa, happoseoksissa ja emäksissä nouda- • · .···. tettiin seuraavia DIN-normeja: *1* DIN 50905, Tl: Korrosion der Metalle; Korrosion- • · « : *.· 40 untersuchungen: Grundsätze, tammikuu 1987 • · • · ♦ 4 · · 17 107168 DIN 50905, T2: Korroslon der Metalle; Korrosion- untersuchungen: Korrosiongrössen bei gleichmässiger

Flächenkorrosion, tammikuu 1987 DIN 50905, T3: Korrosion der Metalle; Korrosion-5 untersuchungen: Korrosiongrössen bei ungleichmässiger und örtlicher Korrosion ohne mechanische Belastung, tammikuu 1987 DIN 50905, T4: Korrosion der Metalle; Korrosion-untersuchungen; Durchfiihrung von chemischen Korrosionver-10 suchen ohne mechanische Belastungen in Fliissigkeiten im Laboratorium, tammikuu 1987 IS0/DIS 8407; Metals and alloys - Procedure for removal of corrosion products from test specimens, ISO/TC 156, 28.11.1985 15 b) Piste- ja särökorroosionkestävyyden määrittämi nen:

Kriittisen pistesyöpymislämpötilan (CPT) tai rako-korroosiolämpötilan (CCT) määrittämiseksi noudatettiin seuraavia amerikkalaisten testausmääräysten mukaisia oh-20 jeita; 1. Treseder, R. S., MTI Manual No. 3, Guideline . information on newer wrought iron- and nickel base corro- ’ sion resistent alloys, The Materials Technology Institute ; of the Chemical Process Industry, Columbus 1980, Appendix i *·· 25 B, Method MTI-2 • · ; 2. ASTM G48: Test for pitting and crevice corrosion resistance of stainless steels and related alloys by the ;*·*; use of ferric chloride solution c) Erilaisten ruostumattomien terästen pistekorroo- ....: 30 sionkestävyyden vertaamiseen sähkökemiallisin menetelmin .···, on pitkään käytetty syklistä potentiodynaamista jännit- *** teensyöttömenetelmää [Wilde, B. E., Corrosion 28 (1972) • · · : V 283 - 291; Kuron, D. ja Gräfen, H., Werkstofftechn, 8 (1977) 182 - 191].

• t > » I ( » * t l«'»l 18 107168

Sen yhteydessä määritetään seuraavat korroosiopo-tentiaalit: - vapaa korroosiopotentiaali (UK) [Open circuit potential (Ecorr)] 5 - dynaaminen pistekorroosiopotentiaali (ULn) [Pitting potential (Ep)] - pistepassivointipotentiaali (ULP) [pit repassiva-tion (Epp) ] Sähkökemiallisten kokeiden teossa noudatetaan seu-10 raavia testausnormeja; ASTM G3-74 (hyväksytty uudelleen 1981) ASTM G5-87

Eroavuuskriteerinä määritetään edellä mainittujen menetelmien mukaisesti niin kutsuttu "kriittinen piste- 15 syöpymislämpötila (CPT) [Lau, P. ja Bernhardsson, S.,

Electrochemical Techniques for the Study of Pitting and Crevice Corrosion Resistance of Stainless Steels, Corrosion 85, julkaisu nro 64, Boston 1985; Qvarfort, R-, Critical Temperature Measurements of Stainless Steels with 20 an Improved Electrochemical Method, Corrosion Sei. nro 8 (1989) 987 - 993], jossa ULP < UK, ts. esiintyy pistesyöpy- , mistä, joka ei ole uudelleenpassivoitavissa. Jännitteen- * 1 · syöttönopeus dE/dT on 180 mV/h.

• · : " Taulukon 1 mukaisia teräksiä sulatettiin 100 kg:n » · .' ** 25 mittakaavassa alipaineiduktiouunissa sinänsä tunnetuista • · :.· : raaka-aineista ja valettiin harkoiksi. Harkoista valssat- ..II1 tiin 5 (12) mm:n paksuisia peltejä. Lopuksi tehtävä liuo- tuskuumennus tapahtui vähintään lämpötilassa 1120 °C, ja sitä seurasi karkaisu. Kussakin tapauksessa saatiin täysin 30 austeniittinen, erkaumista vapaa, homogeeninen rakenne.

• · · • · « · · • · · • · « • · » » · • · • » » « 4 » · · 19 107168

Esimerkki 1

Taulukon 1 mukaisten terästen ja tyypillisten vertailuaineiden mekaanisia ominaisuuksia

Mekaanisen koestuksen tulokset 5

Mate- Paksuus Venjsi s raj at Veto- Murto- Murto- Brlnell- Lori- riaall f™) *PO,2 ®Ρ1.0 lujuus veopd kurouaa kovuus isku työ

(M/s·2) (H/sa2) K* *s Z HB

(M/SB2) <*) (*> (J) 10 _ 2' 5 504 516 777 53 - 164 2’ 12 406 435 799 - - 173 >300 6' 5 389 426 803 54 50 216 6’ 12 367 437 768 56 58 183 >300 15 7’ 5 395 426 789 59 48 220 7’ 12 374 422 756 58 58 179 >300 22 - 285 - 580 - 800 35 >105 2 210 500 - 730 35 >85 20 Lejeerinkien mekaaniset ominaisuudet merkitsevät hyvää kylmävalssattavuutta.

Esimerkki 2

Laboratoriokorroosiokokeet paikallaan olevassa rikkihapossa (99,1 paino-% H2S04:a) erilaisissa lämpötilois-25 sa ja 7 vuorokauden koestusajan jälkeen (pellin paksuus * * 4,5 mm): .' ·· Kuluminen (mm/a) • · • 4«

: Materiaali 100 eC 125 °C 150 °C 175 °C 200 °C

«M · -:· 30 _ !·:·. 2’ 0,25 0,43 0,14 0,16 0,12 3' 0,13 0,62 0,15 0,06 0,03 4’ 0,13 0,48 0,06 0,06 0,03 • 5’ 0,17 0,45 0,05 0,11 0,16 • t ·:* 35 6' 0,16 0,63 0,04 0,01 0,02 7' 0,06 - - 0,03 0,05 4 0,34 - 0,15 0,05 0,04 \ 20 0,35 - 0,04 0,09 0,05 • t « · 4 * 20 107168

Laboratoriokorroosiokokeet paikallaan olevassa rikkihapossa (98 paino-% ja 98,5 paino-% H2S04:a) erilaisissa lämpötiloissa ja 7 vuorokauden koestusajan jälkeen (pellin paksuus 4,5 mm): 5

Kuluminen (mm/a) 98 S H2S04 98,5 X H2S04

Hate- 100 "c 125 *C 150 *C 175 *C 200 *C 100 *C 125 ’c 150 *C 175 *C 200 *C 10 riaali 2’ 0,25 0.54 0.22 0,21 0.03 0.09 0.06 0,11 0.01 0.03 3' 0,22 0.06 0,32 0,21 0.09 0.14 0.13 0.10 0.21 0,04 4' 0,18 0,07 0,35 0.20 0.09 0,14 0.11 0.18 0.08 0.12 15 5' 0.20 0.42 0.07 0.16 0.08 0.07 0,11 0.10 0,53 0.06 6' 0,21 0.04 0,19 0,17 0.08 0,08 0.09 0.07 0,01 0,03 7’ 0,04 0.07 0.08 0.16 0.34 0.11 0.11 0.14 0,32 0,09 20 0,38 0.43 0.98 0.38 0.07 0.11 0.06 0.77 0.21 0.81 20 Esimerkki 3

Laboratoriokorroosiokokeet natriumhydroksidiliuok-sessa erilaisten lämpötilojen ja pitoisuuksien vallitessa 14 vuorokauden koestusajan jälkeen: ; j 25 Kuluminen (mm/a) 4 » -» »

« I

130 *C 160 "c 170 "c 250 ‘c • · • ” HaOH (paino-*) 50 60 70 60 80 70 80 90 • · • · t • a · _ . . ------------- ----- ·«· « _ _ • 30 2’ 0.01 0.06 0.05 0,19 0,19 0,03 0,13 0,85 • a · a a aa* »4» • * a

'·* * Vertailuaineet 70-%:isessa NaOH:ssa lämpötilassa 170 °G

*:”ί Nro 17 15 16 13 14 12 11 a aa • : 35___ ;·*·, Kuluminen (mm/a) 0,09 0,03 0,02 0,51 0,48 0,26 0,03 aa • » a a r a V Materiaalit 17, 15 ja 16 ovat tämän tarkoitukseen tyypil- a , *· lisesti käytettäviä materiaaleja.

a * · • a 21 107168

Esimerkki 4

Autoklaavikokeet etanoli-vesiseoksella, joka sisältää 7,5 paino-% fosforihappoa, lämpötilassa 280 °C koetus-ajan ollessa 7 vuorokautta: 5 Keksinnön mukaisen materiaalin nro 2' kulumisnopeus on 0,2 mm/a.

Vertailuaineet samoissa olosuhteissa Nro 2 7 8 13 12 14 15 18 10 _

Kuluminen 1,77 0,44 0,44 0,53 0,63 0,41 0,41 0,26 (mm/a)

Esimerkki 5 15 Korroosiokäyttäytyminen kiehuvassa atseotrooppises- sa typpihapossa Huey-testitislausmenettelyssä

Massahäviönopeudet [g/(m2h) ]

Nro 48 h 48 h 48 h 20 (5 sykliä) (10 sykliä) (15 sykliä) 2' 0,04 0,04 0,04 3’ 0,04 0,04 0,04 f*·· 4' 0,04 0,04 0,04 25 5' 0,03 0,04 0,04 i 6' 0,04 0,04 0,04 • ·· · ··· 7' 0,04 0,04 0,04 !*:·. 1 0,12 0,12 0,12 4 0,06 0,07 0,07 30 5 0,09 0,09 0,09 !..* 7 0,07 0,07 0,07 • » T* 8 0,09 0,10 0,10 12 0,14 0,13 0,13 • · • · » » * « » · • · » · 22 107168

Esimerkki 6

Pistesyöpymis- ja särökorroosiolämpötilojen määritys FeCl3-testillä FeCl3· 6H20-pitoisuuden ollessa 10 paino-% 5 Nro CPT (°C) CCT (°C) 2’ 60 40 3’ 85 4' 85 10 5' 85 6' 70 35 7' 85 40 2 10 -2,5 3 45 25 15 4 25 <20 5 40 25 7 60 35 8 85 60 9 >90 >90 20 10 50 <20 11 45 <20 12 75 50 • · · • · · • · · • · · · • •I ···· • « 1 • · · » · • · · • · • · · M · • « « « · 23 107168

Esimerkki 7

Korroosiokäyttäytyminen typpihappoa erilaisina pitoisuuksina sisältävässä väkevyydeltään vaihtelevassa rikkihapossa lämpötilassa 100 eC 7 vuorokauden koestusajan 5 jälkeen

Kuluminen (mm/a)

HjSOj (paino-1) 66.5 66.5 66.5 76 76 76 80 50 W1°3 (paino-1) 03503555 10 Materiaalin nro 2' >50 0,08 0.08 1.18 0,15 0.18 0.10 0.03 2 >50 0.54 0,53 >50 0.60 0.80 0,85 0.28 7 35.43 0.08 0.09 21.55 0.13 0.13 0.24 0.05 15 8 >50 0.07 0,09 13,85 0.11 0,12 0,21 0,05 12 49.4 0.10 0.08 9,06 0.10 0.11 0.17 0,05

Esimerkki 8

Korroosiokokeet rikkihappo-vetyfluoridihappoliuok- sissa

20 Liuos 1: 92,4 % H2S04/7,6 % H20/hyvin vähän HF; T = 150 °C Liuos 2: 91,2 % H2S04/7,4 % H20/l,4 % HF; T = 140 °C Liuos 3: 90-94 % H2S04/4-7 % H20/2-3 % HF; T = 140 °C

Kuluminen (mm/a) :··: 25 : Liuos 1 Liuos 2 Liuos 3

Koestusaika 14 d 14 d 89 d : Materiaali • · « ♦ · ♦ """" I·:1. 30 2' 0,15 0,02 0,01 19 0,84 0,17 0,31 4 0,26 0,10 0,07 5 0,33 0,05 0,05 • · · 3 0,39 0,09 0,14 :1·1: 35 7 0,51 0,05 0,04 !·". 8 0,71 0,06 0,08 13 0,60 0,14 0,09 ···:’ 12 1,01 0,06 0,04 • · 24 107168

Esimerkki 9

Kuluminen (mm/a) fosforihapon vesiliuoksissa Liuos 1: 75 paino-% H3P04; 80 °C; 14 vuorokautta Liuos 2: 75 paino-% H3P04, 0 , 63 paino-% F", 0,3 paino-*% 5 Fe3+, 14 mmol/1 Cl'; 80 °C; 14 vuorokautta

Materiaalin nro Liuos 1 Liuos 2 2' <0,01 0,18 10 3 0,07 1,70 7 0,01 0,42 12 0,01 0,19

Esimerkki 10 15 Korroosiokäyttäytyminen typpihappo-vetyfluoridihap-

poseoksissa; massahäviönopeudet [g/m2h)]; T = 90 °C

Materiaa- Liuos 1 Liuos 2 Liuos 3 Liuos 4 Liuos 5 Liuos 6 Liuos 7 Iin nro 20__ 2· <0.01 0,27 0,96 0.31 0.63 1,63 3,05 6' <0,01 0.28 1.45 0.29 0.68 1.64 3.00 7’ <0,01 0.24 1,19 0,27 0.67 1,66 3,08 . I 7 <0,01 5,74 20,74 0.96 1.78 3.38 5.46

• I

25 21 <0,01 1,11 5,23 1,51 3,61 8,10 11,63 I *·· 11 <0,01 0,61 6,34 1,46 1,97 4,69 7,42 ·’· 12 <0,01 0,28 1,21 0,49 1,45 2,39 4,49 • M » · •·ί ’ Liuos 1: 2 mol/1 HN03

30 Liuos 2; 2 mol/1 HN03 + 0,5 mol/1 HF

V · Liuos 3; 2 mol/1 HN03 + 2 mol/1 HF

Liuos 4: 0,25 mol/1 HF + 6 mol/1 HN03 *:··; Liuos 5; 0,25 mol/1 HF + 9 mol/1 HN03 ·*··; Liuos 6: 0,25 mol/1 HF + 12 mol/1 HN03 • · * 35 Liuos 7: 0,25 mol/1 HF + 15 mol/1 HN03 • · » • · 25 107168

Esimerkki 11

Pistesyöpymiskäyttäytymisen määrittäminen potentio-dynaamisten virrantiheyskäyrien avulla pistekorroosiopo-tentiaalin (U^,) funktiona; vaatimus U^, < UR (vapaa korroo-5 siopotentiaali)

Pistesyöpymislämpötila NaCl-liuoksessa (1,0 ekv/1), jännitteensyöttönopeus (dU/dt) 180 mV/h 10 Numero CPT (eC) 2' 80 6' 90 7’ >95 15 2 45 3 75 4 60 5 60 8 >95 20

Esimerkki 12 Käyttöolosuhteissa rikkihapossa (96 - 98,5 paino-%) • « * lämpötilassa 135 - 140 °C tehdyt korroosiokokeet • » • " Materiaali Kuluminen (mm/a) 4 : ’·· 25 14 d:n 34 d:n 50 d:n • · : kuluttua kuluttua kuluttua ♦ ♦♦ ·♦·· ------ - - — - 2’ 0,01 <0,01 <0,01 <0,01 <0,01 <0,01 30 6' 0,01 0,01 <0,01 • ♦ ..... 0,01 <0,01 <0,01 7’ 0,01 <0,01 <0,01 ;’v <0,01 <0,01 <0,01 ’·’“/· 20 0,01 <0,01 <0,01 35 0,01 <0,01 <0,01 • · ' · « « · > I · • · 26 107168

Esimerkki 13

Korroos iokäy11äytyminennatriumhydroks i di1iuoksissa (A = 20 paino-% NaOH ja B = 50 paino-% NAOH) erilaisissa lämpötiloissa 28 vuorokauden kuluttua 5

Materiaali & B

75 'c 100 1C 104 1C 75 1C 100 1C 125 1C 143 "c 2· <0.01 <0.01 <0.01 <0.01 <0,01 <0.01 <0.01 10 6· <0.01 <0,01 <0,01 <0,01 <0,01 <0,01 <0,01 7’ <0.01 <0.01 <0.01 <0,01 <0,01 <0.01 <0,01 1 <0.01 0,05 0.13 0.09 0.47 2.36 9,74 2 <0,01 0,12 0,63 0.08 0.35 1.60 7,99 5 <0.01 0,03 0.02 <0.01 <0.01 0,26 1,35 15 7 <0.01 <0.01 0.06 <0.01 <0.01 0.12 0.62 8 <0.01 0.02 0.02 <0,01 <0,01 0.13 0,67 143 °C = kiehumislämpötila 20 Esimerkki 14

Korroosiokäyttäytyminen väkevyydeltään vaihtelevas-sa typpihapossa eri lämpötiloissa; massahäviönopeudet [g/(m2h)]

Liuos 1 = 75-%:inen typpihappo 25 Liuos 2 = 80-%:inen typpihappo Liuos 3 = 85-%:inen typpihappo • ·

Liuos 4 = 98,5-%:inen typpihappo • · • · « J Materi- Liuos 1 Liuos 2 Liuos 3 Liuos 4 ··· 30 aali 251C 50 1C 75‘c 25’c 501C 751C 25"c 501C 75'c 251C 501C kp· • 1 · · » · · ---- - ----- ·.· · 2' <0.01 <0.01 0,03 <0.01 <0.01 <0,01 <0.01 <0,01 0.07 0,04 0.20 0.60 1 <0,01 0.01 0,11 <0.01 0,01 0,08 0.03 0.03 0,53 0,18 0,56 1.33 . 4 <0.01 <0,01 0,08 <0.01 0.02 0,06 0,03 0,02 0,14 0,17 1,02 4,11 * 1 35 « ·· ...1 1kp = kiehumislämpötila φ • · · • · • · # « · 27 107168

Esimerkki 15

Korroosiokäyttäytyminen happamissa kromipitoisissa liuoksissa; kuluminen (mm/a); testin kesto 10 vuorokautta; liuos 1 = 20 paino-%: inen kromaat ti liuos, liuos 2 = 40 5 paino-%:inen kromaattiliuos

Materiaali Liuos 1 Liuos 2

20 1C 40 "c 60 1C 80 1C 20 1C 40 "c 60 "c 80 1C

10 2’ 0,06 0.20 0.716) 2.622) 0.196) 1.0β6) 7.1741 212) 6’ - - - 0,23 - 7’ - 0,28 - 7 0,07 0,21 0.736) 13.721 0,416) 0.7741 8.62) 542) 8 0,08 0.23 2,292) 11.792) 0.406) 1.5841 6.222) 413) 15 12 0,07 0.17 1,U6> 5,602) 0,216) 1,024) 3.632) 19.52) 2) Testin kesto 1 2 vuorokautta 3) Testin kesto = 3 vuorokautta 4) Testin kesto = 4 vuorokautta 20 6) Testin kesto = 6 vuorokautta • «« • · • · · • · · ··· · • · · • · » · «·· • · · • · · • · • · · • · « ··♦ · ♦ • · · · • » « · « · • > · • > I > t 28 107168

Taulukko A

Tekniikan tasoa vastaavat typpihapossa (A), ureassa (B) ja väkevässä rikkihapossa (C) käytettäviksi tarkoite** tut lejeeringit ja teräkset 5

Nimi Materiaa- Päälejeerausalkuaineet (%)

Iin nro Ni Cr Mo Fe muut CRONIFERr 10 1809 LC 1.4306 10 18 68 1809 LCLSi 1.4306 13 20 66 2521 LC 1.4335 21 25 53 1815 LCSi 1.4361 15 18 61 4 Si

A

15 NICROFERr 6030 2.4642 61 29 9 0,25 Ti 2509 Si7 1.4390 25 9 57 7 Si CR0NIFERr 20 1812 LC 1.4435 13 17 2,6 65

1812 LCN 1.4429 13 17 2,6 65 0,17 N

. B 2522 LCN 1.4466 22 25 2,1 48 0,13 N

• 1 · f ‘ 2525 Ti 1.4577 25 25 2,1 46 0,25 Ti • · « » i 1·· 25 CR0NIFERr • · :.· · C 2803 Mo 1.4575 3,7 29 2,3 64 0,35 Nb ..1·1 (Superferrit) nicroferr 2509 Si7 1.4390 25 9 57 7 Si ♦ « ··· • · ♦ ♦♦ ♦ · · • « « • 1 « « · · • · · » 29 107168

Taulukko B

Yhteenvetotaulukko yleisen korroosionkestävyyden karakteri soimi seksi 5 Korrooeionkeat8Tyje

Mate- Piste- Särö- EmUkset Kappoaeokaet HN03 HJfOj k2so4 riaall säröily korr. H2S04/H1K>3 H2S04/HF 67 S >95 * >85 * 10 2 ..... - ..........

3 ♦ ♦ * * 4 -- -- 4+ * 4 ♦ ♦ * * ♦ ♦ + -- 44 * 5 4 ♦ * * 4+44 - 44 * 6 + + * * **♦-** 15 7 44 44 * 44 44 44 - 4 4 B 444 444 * 44 44 4.4 4 9 444 ++♦ * * # * — * # 10 4+*· * * * - * * 11 + 4 - 444 * * * - * * 20 12 444 44 * 44 44 -- — - 13 444 444 ·- * 44 - -- - - 14 444 444 ·· # * — — * - 15 + + + * * — * 16 444 * * * 25 17 - - · * 2’ 44 44 444 44 444 444 44 4 444

Selitys: ’ *.· 4++ = erinomainen korroosiokäyttäytyminen 30 44 = hyvä korroosiokäyttäytyminen • :*: 4 = kohtalainen korroosiokäyttäytyminen • 44 4 - * heikko korroosiokäyttäytyminen 4444 — = sangen heikko korroosiokäyttäytyminen 444 * = ei määritetty . 35 15CPT & = pistesäröilylämpötilan määritys FeCl3-testillä (10 % FeCl3 · 6H20) 4 4 ···* 2,CPT 6= särökorroosiolämpötilan määritys FeCl3-testillä :*·*: (10 % FeCl3-6H20)

«4 JA

« 4 ♦ · · 4 • 4 · 4 4 4 « ' * 4 4 4 30 107168

Taulukko C

Erikoiskäyttöön tarkoitetut materiaalit

Materiaalin Käyttö Kirjallisuus 5 nro 1.4361 a.tseotrooppinen Horn, E. M., Kohl, H., väkevä HN03 Werkstoffe und Korro-* sion 37 (1986) 57 - 69 10 1.4575 väkevä rikkihappo, EP-A 361 554 >94 % 1.4335 väkevä rikkihappo DE-A 3 508 532

Sandvik SX väkevä rikkihappo GB 1 534 926 1.4361 H2S04:n valmistus US 4 543 244 15 1.4390 väkevä HN03, EP-A 516 955 väkevä rikkihappo « * » « · • « I « * · « « · • · · t i · ··« · ·· · • · · · ·«· t · · • · · • » • · · • · ««· ·* · • « » t · • · • · • « ♦ < * · * · 31 107168 I Lämpötila 1000^· 0,05 * 0.04 ·0,05 *0·10

CC

900- · 0,03 · 0,04 · 0.04 * 0-04 5 800 * 0,04 * 0,03 * 0.04 * °·°4 700 * 0.04 · 0,04 · 0,04 · 0.04 600- · 0,04 · 0,04 · 0,04 · °.05 10

Nollanäyte ^),04 g · m'2 · h*' SQO » ~ — """ . i " ~ -, -i 0.1 1 10 h 100 SEP 1877, menetelmä II -testin tulokset Lämpötila 1000-*0,05 *0,05 »0,05 *0.05

‘C

900-· 0.04 * 0,04 * 0,04 * 0,05 20 800-· 0,04 · 0,05 · 0,04 · 0,05 700- · 0,04 · 0,05 · 0,04 · 0,04 • · · · . * * 600- · 0,04 · 0,05 · 0,04 · 0,05 * # ^ Nollanäyte :0.04 g · m'^ · h'^ :.: : 500-I-------—v . 0.1 1 10 h 100 ··» * · · · :T: 15 Huey-testisyklin (a 48 h) jälkeen saadut tulok set, tislausmenetelmä 30 Kuviot 1 ja 2: lejeeringin 2' aika-lämpötilaherkis- .···. tysdiagrammi; « • · · • · · : V massahäviönopeus I g Ί

pinta-alaa kohden Lm2*hJ

!: 35 « • ·

Claims (24)

107168

1. Austeniittisia, korroosionkestäviä krominikkeli-rautalejeerinkejä, joiden koostumus on seuraava: 5 32-37 paino-% kromia 28 - 36 paino-% nikkeliä korkeintaan 2 paino-% mangaania korkeintaan 0,5 paino-% piitä korkeintaan 0,1 paino-% alumiinia 10 korkeintaan 0,03 paino-% hiiltä korkeintaan 0,025 paino-% fosforia korkeintaan 0,01 paino-% rikkiä korkeintaan 2 paino-% molybdeeniä korkeintaan 1 paino-% kuparia 15 samoin kuin tavanomaisia valmistuksen vaatimia lisäaineita ja epäpuhtauksia loppuosan ollessa rautaa, tunnettuja siitä, että lejeeringit sisältävät lisäksi 0,3 -0,7 paino-% typpeä.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukaisia austeniittisia 20 lejeerinkejä, joiden koostumus on seuraava: 32 - 37 paino-% kromia . 28 - 36 paino-% nikkeliä • · · · • « korkeintaan 2 paino-% mangaania *t " korkeintaan 0,5 paino-% piitä • · " 25 korkeintaan 0,1 paino-% alumiinia • « : korkeintaan 0,03 paino-% hiiltä korkeintaan 0,025 paino-% fosforia korkeintaan 0,01 paino-% rikkiä 0,5-2 paino-% molybdeeniä ....: 30 0,3 - 1 paino-% kuparia ,·**. samoin kuin tavanomaisia valmistuksen vaatimia lisäaineita ’·1 ja epäpuhtauksia loppuosan ollessa rautaa, tunnet- » 111 t u j a siitä, että lejeeringit sisältävät lisäksi 0,3 - i < · 0,7 paino-% typpeä. la • > I 4 • > i I I 107168

3. Patenttivaatimuksen 1 mukaisia austeniittisia lejeerinkejä, joiden koostumus on seuraava: 32 - 35 paino-% kromia 28 - 36 paino-% nikkeliä 5 korkeintaan 2 paino-% mangaania korkeintaan 0,5 paino-% piitä korkeintaan 0,1 paino-% alumiinia korkeintaan 0,03 paino-% hiiltä korkeintaan 0,01 paino-% rikkiä 10 korkeintaan 0,025 paino-% fosforia korkeintaan 2 paino-% molybdeeniä korkeintaan 1 paino-% kuparia samoin kuin tavanomaisia valmistuksen vaatimia lisäaineita ja epäpuhtauksia loppuosan ollessa rautaa, tunnet-15 t u j a siitä, että lejeeringit sisältävät lisäksi 0,4 -0,6 paino-% typpeä.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukaisia austeniittisia lejeerinkejä, joiden koostumus on seuraava: 35 - 37 paino-% kromia 20 28 - 36 paino-% nikkeliä korkeintaan 2 paino-% mangaania , korkeintaan 0,5 paino-% piitä • I I I | ' korkeintaan 0,1 paino-% alumiinia • " korkeintaan 0,03 paino-% hiiltä < I : '· 25 korkeintaan 0,01 paino-% rikkiä « · · korkeintaan 0,025 paino-% fosforia korkeintaan 2 paino-% molybdeeniä :1·’· korkeintaan 1 paino-% kuparia samoin kuin tavanomaisia valmistuksen vaatimia lisäaineita 30 ja epäpuhtauksia loppuosan ollessa rautaa, tunnet- • · ',···. t u j a siitä, että lejeeringit sisältävät lisäksi 0,4 - T 0,7 paino-% typpeä. : V

5. Patenttivaatimuksen 1 mukaisia austeniittisia IM s,,,! lejeerinkejä, joiden koostumus on seuraava: « · $ « 1 I · f : I » « 107168 32.5 - 33,5 paino-% kromia 30.0 - 32,0 paino-% nikkeliä 0,5 - 1,0 paino-% mangaania 0,01 - 0,5 paino-% piitä 5 0,02-0,1 paino-% alumiinia korkeintaan 0,02 paino-% hiiltä korkeintaan 0,01 paino-% rikkiä korkeintaan 0,02 paino-% fosforia 0,5-2 paino-% molybdeeniä 10 0,3-1 paino-% kuparia samoin kuin tavanomaisia valmistuksen vaatimia lisäaineita ja epäpuhtauksia loppuosan ollessa rautaa, tunnettuja siitä, että lejeeringit sisältävät lisäksi 0,35 -0,5 paino-% typpeä.

6. Patenttivaatimuksen 1 mukaisia austeniittisia lejeerinkejä, joiden koostumus on seuraava: 32.5 - 33,5 paino-% kromia 30.0 - 32,0 paino-% nikkeliä 0,5 - 1,0 paino-% mangaania 20 0,01-0,5 paino-% piitä 0,02 - 0,1 paino-% alumiinia korkeintaan 0,02 paino-% hiiltä : * *: korkeintaan 0,01 paino-% rikkiä korkeintaan 0,02 paino-% fosforia • |\ 25 korkeintaan 0,5 paino-% molybdeeniä : .·. korkeintaan 0,3 paino-% kuparia • · · samoin kuin tavanomaisia valmistuksen vaatimia lisäaineita ja epäpuhtauksia loppuosan ollessa rautaa, tunnet- • · · * t u j a siitä, että lejeeringit sisältävät lisäksi 0,35 - 30 0,5 paino-% typpeä.

* * 7. Patenttivaatimuksen 1 mukaisia austeniittisia * · · ’...· lejeerinkejä, joiden koostumus on seuraava: 34.0 - 35,0 paino-% kromia .···. 30 - 32 paino-% nikkeliä « · '·* 35 0,5 - 1,0 paino-% mangaania • · · 107168 0,01 - 0,5 paino-% piitä 0,02 - 0,1 paino-% alumiinia korkeintaan 0,02 paino-% hiiltä korkeintaan 0,01 paino-% rikkiä 5 korkeintaan 0,02 paino-% fosforia korkeintaan 0,5 paino-% molybdeeniä korkeintaan 0,3 paino-% kuparia samoin kuin tavanomaisia valmistuksen vaatimia lisäaineita ja epäpuhtauksia loppuosan ollessa rautaa, tunnet-10 t u j a siitä, että lejeeringit sisältävät lisäksi 0,4 -0,6 paino-% typpeä.

8. Patenttivaatimuksen 1 mukaisia austeniittisia lejeerinkejä, joiden koostumus on seuraava: 35,0 - 36,0 paino-% kromia 15 30 - 32 paino-% nikkeliä 0,5 - 1,0 paino-% mangaania 0,01 - 0,5 paino-% piitä 0,02 - 0,1 paino-% alumiinia korkeintaan 0,02 paino-% hiiltä 20 korkeintaan 0,01 paino-% rikkiä korkeintaan 0,02 paino-% fosforia korkeintaan 0,5 paino-% molybdeeniä :··: korkeintaan 0,3 paino-% kuparia samoin kuin tavanomaisia valmistuksen vaatimia lisäaineita :·. 25 ja epäpuhtauksia loppuosan ollessa rautaa, tunnet- : t u j a siitä, että lejeeringit sisältävät lisäksi 0,4 - • · · • V 0,6 paino-% typpeä.

9. Patenttivaatimuksen 1 mukaisia austeniittisia • · · **’ * lejeerinkejä, joiden koostumus on seuraava: 30 36,0-37,0 paino-% kromia * 30 - 32 paino-% nikkeliä • * · *...· 0,5-1,0 paino-% mangaania , . 0,01-0,5 paino-% piitä I 4 .··«. 0,02-0,1 paino-% alumiinia 4 « *·* 35 korkeintaan 0,02 paino-% hiiltä • · · • · « « • · 107168 korkeintaan 0,01 paino-% rikkiä korkeintaan 0,02 paino-% fosforia korkeintaan 0,5 paino-% molybdeeniä korkeintaan 0,3 paino-% kuparia 5 samoin kuin tavanomaisia valmistuksen vaatimia lisäaineita ja epäpuhtauksia loppuosan ollessa rautaa, tunnettuja siitä, että lejeeringit sisältävät lisäksi 0,4 -0,7 paino-% typpeä.

10. Patenttivaatimusten 3, 5, 6 ja 7 mukaisten le^ 10 jeerinkien käyttö muovausmateriaaleina peltien, nauhojen!, tankojen, lankojen, taosten ja putkien, valmistamiseksi.

11. Patenttivaatimusten 3-9 mukaisten lejeerin-kien käyttö materiaaleina valosten valmistamiseksi.

12. Patenttivaatimusten 1-9 mukaisten lejeerin-15 kien käyttö rakennemateriaaleina, jotka kestävät natriumj- tai kaliumhydroksidiliuoksia, joiden väkevyys on 1 -90 paino-%, edullisesti 1 - 70 paino-%, lämpötilaan 200 °C, edullisesti 170 °C, asti.

13. Patenttivaatimusten 1-9 mukaisten lejeerini-20 kien käyttö rakennemateriaaleina, jotka kestävät urealiuoksia, joiden väkevyys on 5 - 90 paino-%.

14. Patenttivaatimusten 1-9 mukaisten lejeerih- :’·· kien käyttö rakennemateriaaleina, jotka kestävät typpihap- _ poa, jonka väkevyys on 0,1 - 70 paino-%, kiehumislämpöti- • :·. 25 laan asti, väkevyyden ollessa korkeintaan 90 paino-% län|- ; pötilaan 75 °C asti ja väkevyyden ollessa > 90 paino-% • · · **V lämpötilaan 30 °C asti.

**** 15. Patenttivaatimusten 1-9 mukaisten lejeerin- • · · *·’ kien käyttö rakennemateriaaleina, jotka kestävät vetyfluo- 30 ridihappoa, jonka väkevyys on 1 - 40 paino-%, edullisesti 1-25 paino-%. • · ·

16. Patenttivaatimusten 1-9 mukaisten lejeerin- :v. kien käyttö rakennemateriaaleina, jotka kestävät fosfori- < « '..!§ happoa, jonka väkevyys on korkeintaan 85 paino-%, lämpöti- • · 35 laan 120 °C asti ja väkevyyden ollessa korkeintaan 10 pai-no-% lämpötilaan 300 °C asti. • · 107168

17. Patenttivaatimusten 1-9 mukaisten lejeerin-kien käyttö rakennemateriaaleina, jotka kestävät kromihappoa, jonka väkevyys on korkeintaan 40 paino-%, edullisesti korkeintaan 30 paino-%.

18. Patenttivaatimusten 1-9 mukaisten lejeerin- kien käyttö rakennemateriaaleina, jotka kestävät oleumia, jonka väkevyys on korkeintaan 100 paino-%, edullisesti 20 - 40 paino-%, kulloiseenkin kiehumislämpötilaan asti.

19. Patenttivaatimusten 1-9 mukaisten lejeerin-10 kien käyttö rakennemateriaaleina, jotka kestävät rikkihappoa, jonka väkevyys on 80 - 100 paino-%, edullisesti 85 - 99,7 paino-%, erityisen edullisesti 95 - 99 paino-%, korkeissa lämpötiloissa lämpötilaan 250 °C asti.

20. Patenttivaatimusten 1-9 mukaisten lejeerin-15 kien käyttö rakennemateriaaleina, jotka kestävät rikkihapon ja natriumdikromaatin ja/tai kromihapon seoksia.

21. Patenttivaatimusten 1-9 mukaisten lejeerin-kien käyttö rakennemateriaaleina, jotka kestävät vesipitoisia seoksia, jotka sisältävät 0,1 - 40 paino-%, edulli- 20 sesti 0,3 - 20 paino-% typpihappoa ja 50 - 90 paino-% rikkihappoa, lämpötilaan 130 °C asti.

22. Patenttivaatimusten 1-9 mukaisten lejeerin- :*·· kien käyttö rakennemateriaaleina, jotka kestävät vesipi- ;·. toisia seoksia, jotka sisältävät 0,01 - 15 paino-% vety- 25 fluoridihappoa ja 80 - 98 paino-% rikkihappoa, lämpötilaan I . 180 °C asti.

• · · • · · ’**.* 23. Patenttivaatimusten 1-9 mukaisten lejeerin- • * · •”j kien käyttö rakennemateriaaleina, jotka kestävät vesipi- • · · *·* * toisia seoksia, jotka sisältävät korkeintaan 25 paino-% 30 typpihappoa ja korkeintaan 10 paino-% vetyfluoridihappoa, *·**· lämpötilaan 80 °C asti. • · ·

24. Patenttivaatimusten 1-9 mukaisten lejeerin-kien käyttö rakennemateriaaleina, jotka kestävät jäähdy- 4 · *..!t tysvettä kiehumislämpötilaan asti ja merivettä lämpötilaan ’·;·* 35 50 °C asti. • · · » • · 107168