FI75869C - Hoeghaollfast metallblandning foer industrikaerl. - Google Patents

Description

1 75869

Suurilujuuksinen metalliseos teollisuusastioita varten

Esillä oleva keksintö kohdistuu nikkeli/rauta/kromi-metalliseokseen yleensä ja erikoisesti suurilujuuksiseen, 5 korroosiota kestävään metalliseokseen, jonka karkenemisno-peus taottaessa on pieni ja jonka karkenemisominaisuudet ajan mukaan vaihtelevat. Metalliseos vähentää kuparin ottoa nestevirroissa.

Voimalaitosten käyttäjät ja kattiloiden valmistajat 10 ovat tienneet jo kauan, että höyrynkehittimien (sekä fossiilisia että ydinpolttoaineita käyttävien) hyötysuhteen parantamiseksi on ollut käyttökelpoista soveltaa regeneratii-vista syöttöveden kuumennusta. Oleellisesti tällöin höyryä otetaan höyryturbiineista kattila/reaktori-syöttöveden esi-15 kuumentamiseksi ennen sen johtamista kattilan esilämmitti-meen tai suoraan höyrynkehitin/reaktoriin. Syöttöveden kuumennus tapahtuu luonnollisestikin syöttöveden kuumentimissa. Höyryä käytetään syöttöveden kuumentamiseksi syöttöveden kuumennusputkiston sisällä vesihöyryn latentin lämmön osan 20 siirtämiseksi veteen. Noin 38 - 340°c olevat veden lämpötilat ja 36 MPa saakka olevat paineet eivät ole epätavallisia. Lisäksi kehittyneissä laitteissa käytetään nykyisin 50 MPa saakka olevia paineita ja 370 C°saakka olevia lämpötiloja.

25 Nykyisin syöttöveden kuumentimissa käytetään teräksiä (hiiliteräksiä sekä ruostumattomia teräksiä) ja joskus nik-keli/kupari-seoksia (MONEL*-tyyppisiä nikkeli/kupari-seok-sia; * Inco-yhtiöiden kauppanimi). Vaikka syöttövesi käsitellään kemikaalien ja muiden epäpuhtauksien poistamiseksi, 30 voi putkiston korroosiota kuitenkin esiintyä.

Vapaa happi vaikuttaa teräksiin. Erikoisseoksia on usein vaikea muodostaa putkiksi niiden suuren karkenemis-nopeuden vuoksi taottaessa. Runsaasti kuparia sisältäviä materiaaleja ei yleensä hyväksytä, koska kuparin ja korroo-35 siotuotteiden oletetaan saostuvan kattilan putkiin ja ne voivat siirtyä vesihöyryyn. Nämä epäsuotavat mukaan joutuneet 2 75869 tuotteet voivat joutua turbiineihin, mikä aiheuttaa hyötysuhteen alenemisen. Itse asiassa käyttäjät toivovat kaiken mahdollisen kuparin oton poistamista vesihöyrystä likaantumisen ja siitä aiheutuvan turbiinisiipien tehokkuuden heik-5 kenemisen vuoksi, jos kupari saostuu niille vesihöyrystä. Oletetaan myös, että kuparisaostumat voivat muodostaa paikallisia galvaanisia kennoja rautaseosten kanssa, mikä aiheuttaa korroosion lisääntymistä. Käyttäjät haluavat pysyä erossa nikkeli/kupari-seoksista, joiden kemialliset ja fy-10 sikaaliset ominaisuudet muutoin ovat paremmat kuin muiden metalliseosten. Kuitenkaan nykyisin saatavien nikkeli/kupa-ri-seosten korvaaminen pienen hiilipitoisuuden omaavilla tai ruostumattomilla teräksillä ei aina ole tyydyttävää, koska näiden materiaalien korroosionkesto ei ole vaadittava, 15 ei myöskään niiden kyky vastustaa jännitvskorroosiomurtumia eikä lujuus ole riittävä. Tästä aiheutuu suuria huoltokustannuksia. Lisäksi hiiliterästen tapauksessa on ilmoitettu kolmesta kahdeksaan vuoteen olevia epätyydyttävän lyhyitä käyt-töikiä. Tästä poiketen odotettu käyttöaika on pitempi kuin 20 20 vuotta. Täten voimalaitosten käyttäjillä on pulma: teräk set korrosioituvat, suuriseosteiset metalliseokset ovat kalliita ja nikkeli/kupari-seokset sisältävät suuria määriä kuparia .

On ilmeistä, että esiintyy tarve kohtuullisen hinnan 25 omaavalle metalliseokselle, joka on korroosiota kestävää, lujaa ja jonka muotoiluominaisuudet sopivat syöttöveden kuumentajia, kemiallisia ja petrokemiallisia laitteistoja ja muita vastaavia sovellutuksia varten.

Tästä syystä on kehitetty austeniittinen metalliseos, 30 jonka karkenemisnopeus taottaessa on pieni ja joka soveltuu erikoisesti teollisuusastioihin ja erikoisesti lämmönvaih-toputkiin toimittaessa korkeissa lämpötiloissa ja paineissa, mutta jonka soveltuvuus ei rajoitu näihin. Esillä oleva metalliseos yhdistää parantuneen korroosionkeston ja vaadit-35 tavan suuren lujuuden järjestelmässä, joka on halvempi kuin kalliimmat voimakkaasti seostetut metalliseokset. Metalli- 3 75869 seoksen kyky vastustaa jännityskorroosiomurtumia on hyvä ja sen korroosionkesto korkeissa lämpötiloissa on hyvä.

Sen pienen karkenemisnopeuden vuoksi taottaessa (mikä osaksi aiheutuu nikkeli/kromi-yhdistelmistä) esillä 5 oleva metalliseos soveltuu itse hyvin putkien valmistamiseen ja muihin kylmämuokattaviin toimintoihin. Lisäksi muuttamalla titaanipitoisuutta voidaan muodostaa ajan mukaan karkenevia ja ajan mukaan karkenemattomia ominaisuuksia. Jos titaanipitoisuus on pienempi kuin noin 0,8 %, 10 saadaan metalliseos, joka ei ole erkautuslujitettavissa, kun taas seokset, joiden titaanipitoisuus on suurempi kuin 0,8 %, ovat kasvavasti erkautuslujitettuja.

Keksinnön mukainen seos on austeniittinen polytioni-happoa ja kloridipitoisessa ympäristössä jännityskorroosio-15 ta kestävä nikkeliseos, ja sille on tunnusomaista, että se sisältää noin 25-29,5 % nikkeliä, noin 14,5-17,5 % kromia, noin 2,5 % saakka titaania, noin 0,75 % saakka piitä, noin 1,5 % saakka mangaania, noin 2-5,5 % kuparia, noin 2-3,5 % molybdeeniä, noin 1 % saakka niobia, noin 0,2 % saakka alu-20 miinia, noin 1 % saakka seriumia, noin 0,01 % saakka booria, noin 0,2 % saakka typpeä, loppuosan ollessa pääasiassa rautaa ja vähäisiä määriä epäpuhtauksia.

Kuviossa on esitetty graafisesti myötöjännitys prosentuaalisen reduktion suhteen.

25 Titaanin mitatun määrän lisääminen aiheuttaa vähin tään noin 420 MPa olevan myötölujuuden ja noin 830 MPa olevan murtolujuuden erkauslujittumisvasteen kylmämuokatussa ja pehmeäksihehkutetussa tilassa. Titaani suurentaa metalliseoksen muokkauslujittumista. Kupari, kromi ja molybdeeni 30 parantavat metalliseoksen korroosionkestoa. Alumiini, se-rium, boori ja kalsium auttavat metalliseoksen hapenpois-tossa. Typpeä voidaan lisätä pienen titaanimäärän sisältäviin seoksiin austeniittimuodostajana. Se parantaa myös metalliseoksen kykyä kestää korroosion vaikutusta. Typpi 35 suurentaa metalliseoksen lujuutta ja suurentaa sen muok- 4 75869 kauslujittumista, kun seos on pehmeähehkutetussa tilassa. Taulukossa I seuraavassa on esitetty useita esimerkkejä edellä esitetyllä koostumusalueella. Erä 12 on metalli-seoksen vähän titaania sisältävä erkautuslujittumaton 5 muunnos.

5 75869

Im te 4 4 f» O O O O N H o i i i ° ° ° ° i i i 11-5-:-1

I Oie«mH<0tO(>l«OH Oi rs»H

enenen-tf^stenesesoen-a- es es es -a- «loooooooooooo o o o o ς^Ι ^ k k ·» k. k ·»*·*. k. k. k ► kk» loooooooooooo o o o o

elHHHmNHHHHH» H H

H OOOOOOOOOO<* I O O O I

+1 ».»··> ^ *- r K ► k ►* | *· fcr ^ I

»A OOOOOOOOQOO I V V i o| v n m r> 0»-l>-IOOiOOOOOOO o « o o r- ·- *- rt rt rt rt eseseso^oeseseneneses m h n n

NNNHHHHHHNH H N M N

OOOOOOOOOOO I o o o o

O ».«s KKK KKKKK-Kl k KKK

oooooooooooo I o o o o v v

i M I S M i I I I I I i I i I

V V V V V

|m(sooeoom»eo<«tor) «o m >i <n ·<-ι| r^ocnr^p'^oor-r'i^r-o © O o o •H U| kkk»*kkkkkkkkk ·- »" * in lr-tc4csi-i^ii-eo<-<<-eooooooo >e >* ή eocooeiorH^mNmM^iem mie<o Ή nj »-i| ooooooooooooo o o o β ^j| K KKKKKKKKKKK K KK*“ o «j <*> loooooooooooo o o o o Λί c o 3 <u c |*5-^o\ey1oomcs®o'0'S,esvO vooocs .—i C -h lesoiinesvooioiiovoaomi/io γ~ sj un 3 -H (Ö H rt V ^ ^ rt *. ► rt ·- rt m h a u <omm<emmmmmmmteto >4 m >c £-H I—| I rt H H H H H H rt »rt H »rt »rt »rt »rt »rt »rt

tO

•rt E lesiriONOrtirnoornroincom-tf >c en en ai mrsmeirti-ioNoooicooN ««o

^ *fM KKKKKKKKKKKKK KKK

ae|eoeoflOaoooeor»eoaor»r*r<«co es r~- f» (esesesesesesesescseseses —« ^ ^ es INMf^mrtNiOoemPlrteO·» O en 00 m^moooeooioortmee >o «e n rt rtrtrtrtrtrtrtrtrtrtrt rt rt rt rt mmmoO’imrimm'im en enenen v «ONN«n<*oommm>4Nin oo o es •Win>»«*>»en'*rtt<4''4-«4,«4-*4,«4· en *4· «fr

CQ »··. K4.KKKKKKKKK KKK

ooooooooooooo o o o |«nenenescsen en*rtrrt-»csen<rt m es en ooooooooooooo ooo

OOOOOOOOOOOOO OOO

rt- rt- rt rt. rt— rt- rt- rt— rt- ·- rt rt- rt— rt- rt rt

OOOOOOOOOOOOO OOO

l+j 4J 4J oes-tfoesunesr- jj .u +j .p I 3 3 3 unrrtOQ-el-ununrrt»-· 3 3 3 3 3 •HCddift

Klo o O <-io»K»o*4;«rirs 00000

Imm<ooiooicoo(SH«mo in co «n » Oi » O O Oe Oi O O Oi K Oi O Oi Oi Oi rt- rt rt- rt- rt- rt rt rt rt- ·— rt rt- rt rt rt rt OOO^SOOO^S—'OOOrt^ I>-<eSrtO-esen<sesesesmenfn es m es en ooooooooooooo o o o

K K K K K K K KKKKKKKKK

ooooooooooooo ooo

1(0 o I Lj V4 I

Mc H(<<(n<4mior»eooiOHN(n ·♦ m 10

I pH pH »H H H H H

6 75869

Esimerkki 1

Eräässä koeryhmässä erä 12 tutkittiin jännityskor-roosiomurtuman ("SCC") ja vesikorroosiokeston suhteen korkeassa lämpötilassa. Se tutkittiin kylmävalssattuna (CR) 5 ja lämpökäsiteltynä 600°C lämpötilassa ja verrattiin peh-meäksihehkutettuna MONEL-seokseen 400 ja ruostumattomaan teräkseen 304.

Tulokset jännityskorroosiomurtumatestistä on esitetty seuraavassa taulukossa 2.

7 75869 σ σι

CM CM

4-> CN CM

m o o. II || 3 0) (/) Γ-» ("· 4-1 >ι > (N CN LO LT1

Dl >ι > ' O O

<Ö > > · - - »

β >i > O O O O

O, tn tn 3, tn tn m m ffi CC ί>Ί Ps P>1

O O >, >1 >1 I

P P > > > > I

«0 «0 >1 >1 >1 >1 tn co en w tn tn ' 2 P cbl oo OO OO OO N 00 00 ·♦ oo oo oo 2 SS SS So» «m «s o> «o «o «N «n «n ex ex exex

Se r» r» e» rs rs r»» rs ·- *-x ·-> v £» £* *> Γ* t>

5 ;I gg gg gg gg Λ A gg ££ SS

a·. ^ g λ rs r-

α < 5 CJ

•H ^— § i £ u P ^ OO OO OO (O (O «4· <e -i » oo oo oo ι_ι ί!' ζ exex exex exex ro m ex ex ex ex exex extx exex a C 5 rs rs rs rs r» ro m v ^ »s Is e» f' e.

e „ g o u u u o o * * * * ^ < j2 c4 c u o

esi ).i O

O vO

O >ii Ή *s4 co ro

Pi Po D *J , tH ·τ C * DC ° ^

h :ra W

p *s rs ss sr ex s s s «s s s s s u & m υ § JS * « X * ° g S 5 °

+ .CU

-C: Λ < \ OC T*

U K -« s ,C

O -s. u h™ U u o '-i •H \ < O -er n <D >3· mu <D m £ m en 0 4-i. σ\ m o .C *-e . d

3 + \ +S + r- S

en U

0 M MO MM M M

r-COOO oo oo + O »n in d mm _ m m _ - ei ^ c§ s e§s ei ei St S! et s ei ? cS = SS SSSo o o o v co s»* •o ·ί n tn o o o o o Λ O exex ex ex o: ro* ex ex ex ro exex ex ex oo P0)^x^x«-x»x^ CO ι-C «-I r-4 CO ·-«.-< >-< ·-> <r w en co co 8 75869 o o

•3 -H

3 tn o o o o M 3

P 3 M

3 o o tn λ; λ; m- i i 3d c p tu = 3 = 3d d m -H I -H i BO) 3

Oi—l P

3 >1 >1

E

ttJ 3 > > Ä Λ 3 3 3

— > > P

A P

— m rt I p 4-1 3 C O OI 3 ui 3 rt oo n ^<ä n) S3 ^ 33 -d tn tn d d ω •H 3 Ή 3 3 J3 ö λ G a p; ·η g -h 3 -P -h tn p < P JS 3 3 3i u t3 trt ^ g O 3 3 P rt rt S —o Cd 3 fi OO Ä Irt MOI 33-Pjd _^._i ^ f· ro PPPrt T»m i 3 «oi pptno, nj o !3CP3 0)33 “o 3 >1 P 3 CCP ' >1

O U >i 3 P CC 3 3 P

Γ 3 H PP 33I3PPP3 -,η -3 3 3 P P P 3 >,

S -3 :0 -3 rp :3 3 3 3 3 P P

o ui < H 03 >i 3 i3 3 3 >i >i S SL ΛΛ; p fi > 3 3 Ό Ό P 3 ι3 P P dj ,d E! j ιο P P 3 3 '3 !3 pe 3 3 P > > :3 i3 - S :3 3 3 :3 >3 -n -r-i rt:rt « 0 Ό 0 0 '3 3

H -r-, 3 P r3 3 S

^ 1 iQ -3 ·3 >i £>i 3 *—I

4j p 33Ρρ;λ;>·3 o 3 3

2 3 S = SS I .* I I I

O =3 0 .

n 0 O Ph ^ PO 00 OO

£ >4 35 a p u u» < 3 N (*) Ί m 3 3

P

's

U

O

P

3 3

P

Λ 3

UI

o ° is ii o u u «n «ί ·ί "ί - '-, ui o o o :rt o rt to ro s 3 3 tn «n m

H ui M M CO

9 75869 SCC-testit suoritettiin U-muotoisilla kappaleilla 316°C lämpötilassa. Yleiset korroosiotestit suoritettiin ilmasta poistetussa vedessä eristetyissä koukuissa riippuvilla levyillä. Painomuutostestit vedessä suoritettiin 5 punnitsemalla puhdistamattomat kappaleet 500 ja 1 000 tunnin jälkeen. Keskimääräinen korroosionopeus määrättiin puhdistetuista kappaleista 1 000 tunnin jälkeen.

Kaikki testimateriaali oli 0,32 cm paksuista ja 6,35 cm levyistä liuskaa. Koekoostumukset testattiin olo-10 suhteissa CR50%ja/tai CR+ 954°C/puoli tuntia, vesijäähdy-tys +760°C/tunnin ilmajäähdytys. Erässä 12 verrattiin kaupallista MONEL-seosta 400 (nimelliskoostumus: 32,56 % kuparia, 2,40 % rautaa, 1,04 % mangaania, 0,1 % piitä, 0,1 % hiiltä, loput pääasiassa nikkeliä) ja ruostumatonta teräs-15 tä 304 (nimelliskoostumus: 18,09 % kromia, 9,18 % nikkeliä, 1,77 % mangaani, 0,73 % piitä, 0,24 % molybdeeniä, loput pääasiassa rautaa).

Lämpötilassa 316°C l-%:isessa NaCl-liuoksessa vain metalliseos 304 murtui 720 tunnin kokeessa. Erässä 12 ei 20 havaittu SCC-säröilyä.

Keitettäessä 45-%:isessa MgC^-liuoksessa erän 12 SCC-kesto säröilyn etenemiseen oli parempi kuin 304 ruostumattoman teräksen.

Keitettäessä 50-%:isessa NaOH-liuoksessa erä 12 25 säröili hieman ja esiintyi pieni pintasyöpyminen. Seokseen 304 kohdistui voimakas yleinen korroosio ja säröily, kun taas MONEl-seos 400 kesti näiden olosuhteiden vaikutuksen.

Yhteenvetona, erän 12 SCC-kesto oli hyvä ja sen 30 voidaan odottaa kestävän emäksiset ja kloridiset SCC-rasi-tukset paremmin kuin metalliseoksen 304. Suurempi nikkeli-pitoisuus antaa tämän parantuneen SCC-keston.

Korkealämpötilatestissä ilmasta poistetussa vedessä, kuten seuraava taulukko 3 osoittaa, erän 12 metalli-35 seoksen yleiset korroosionopeudet olivat samanlaiset kuin ruostumattoman teräksen 304 ja hieman paremmat kun MONEL-seoksen 400.

ίο 75869

Taulukko 3

Yleiset korroosiotestitulokset Ilmasta poistettu vesi, pH 7, 315,6°C

Erä 12, kuten CR, muut kuten CRA

5 2

Painonmuutos (mq/cm ) Korroosio-

Erä/?e<?S cnn h innn h nopeus lOS-tl IOQO_ fr 1000 h, μια/Υ 12 -0,023 -0,031 2,5 -0,060 -0,105 2,5 10 w ,

Monel-seos 400 -0,102 -0,044 5,8 " -1,579 -1,625 18,5

Ruostumaton teräs 304 -0,017 -0,025 1,52 15 " +0,035 -0,018 1,52

Korroosio määrätty puhdistetuille kappaleille.

Esimerkki 2

Erät 1-3 ja 12 (14 kg sulatteet) sulatettiin tyhjiössä ja valettiin 10,16 cm läpimittaisiksi valanteiksi. Val-20 mistettiin taottuja neliön muotoisia laattoja, joiden si-vunpituus oli 1,43 cm ja taottuja kooltaan 1,92 x 3,08 x 30,48 cm olevia laattoja käyttäen useita uudelleenkuumennuk-sia 1 177°C lämpötilaan. Laattojen viimeistelyn jälkeen ta-sapaksuisiksi kuumavalssattiin ne 0,64 cm paksuisiksi 1177°C 25 lämpötilassa. Kuumavalssatut 0,64 cm paksuiset liuskat hehkutettiin lämpötilassa 1 066°C/1 tunti, sammutettiin vedessä ja peitattiin ennen kylmävalssausta. Kovuus ja vetolujuus määrättiin eri kylmämuokkaustasoilla muokkauslujittu-misvasteen määräämiseksi. Pieni muokkasulujittumisnopeus on 30 erittäin edullinen valmistettaessa verrattain pieniläpimittaisia, ohutseinäisiä putkia.

Erikoisen tärkeä on myötöraja suurilla kylmämuokkaus-reduktioilla, kuten 60-80 % reduktioilla. Useat putkitehtaat valmistavat suuren kuumamuokatun putkihylsyn, jonka mittoja 35 täytyy supistaa useiden kylmämuokkaus- ja hehkutuskäsitte- 11 75869 lyjen aikana. Kokemus on osoittanut, että metalliseokset, joiden myötölujuus on pienempi suuren kylmäreduktion jälkeen, voidaan muokata enemmin halkeamatta, jolloin vaaditaan vähemmän hehkutuksia ja valmistuskustannukset ovat pienem-5 mät. Kuvio osoittaa, että erän 16 myötölujuus on pienempi voimakkaan kylmähehkutuksen jälkeen kuin erien 14 ja 15, ojiden nikkelipitoisuus on pienempi.

60-80 % olevan kylmäreduktion jälkeen erän 16 myötölujuus on myös pienempi kuin kaupallisen INCOLOY-seoksen 10 800 (Inco-yhtiöiden kauppanimi). Kuviossa on esitetty INCOLOY-seos 800 vain vertailutarkoituksia varten. Yleiskäyttöisenä metalliseoksena sen työstöominaisuudet ovat hyvät ja sitä voidaan helposti käsitellä. Esillä oleva keksintö kehitettiin näiden ominaisuuksien perusteella.

15 Kaikkien erien taottavuus on hyvä. Kylmävalssatun liuskan lujuusarvot käyttäen kasvavia määriä titaania on esitetty taulukoissa 4, 5 ja 6.

12 75869 3

G

G

P

-P m ω πί G (¾ M3 G m <U Λ G td > * o

G (0 * O

•H G J3 σι μ G 3 ui >

Ai O

G «

G

en (0 o m in m o •H 01 fÖ v k ^ td tn (¾ n T- n m G td tn tn io io io

•H Ή G

S -h G υ

0- P>PSjQ.£>.£>fdU

tn :0 O ^ o r- o ιο σι 3 QiiiflhUlONIN G g PS r- •r-i :<d G ^t »H ;td U g m m o m tn o >i * * « «· *1* 3 to G <#> σ σ r- m 4-> ID (D "3· 0 G o >

Ai M U

Ai -H v- <

G 3 H > G

G -P l tn -H

td G -P OG 'S· T- in f- -P

Eh d> 0) 4-> G rO * - C

tn +J G-ria to i" o o 3

Ai 3 GGg «- r- n» -P

3 M m [— oo oo

3 Λ -H

Ai 0) tn

Ai te tn Ai O G >i G 3 g -n o CN i£> (t) :td G *· - * tn g H td σ co ^^ tn 1— i :0 A o roconj· 3

>1 -P S CM [— CO iH

« :0 -H

>1 -P

2 :0

Di g tn :td G Ή 3

Ai U

a: o O rsi G *— ro o a ro S dt> 'vv*. r-~ :td o σι (n h— ro g r- ro in to tn Ή 3

>i G

K G

tl)

.G

G

:td 0 3 μ μ cm >

W G t— -K

13 75869

Taulukko 5

Kylmämuokkauksen vaikutus lujuusominaisuuksiin 15 %:n 20 %:n 65 %:n 71 %:n

Erä nro Päästettynä Muokkaus Muokkaus Muokkaus Muokkaus 5 1 Myötölujuus, MPa 248,2 566,1 680,2 928,8 957,7

Murtolujuus, MPa 591,6 690,2 783,3 1014,3 1068,7

Venymä, % 45 28,5 13,0 5,0 3,5

Kovuus, Rb 76,5 96 99

Rc 17,0 21,0 32 32,5 10 2 Myötölujuus, MPa 234,4 576,4 777,1 964,7 1003,2

Murtolujuus, MPa 548,2 724,7 856,4 1026,0 1097,7

Venymä, % 46,5 25,5 8,0 5,0 4,0

Kovuus, Rb 74,5 96 103

Rc 17 26,0 32 33,4 15 3 Myötölujuus, MPa 251,7 590,9 668,8 963,9 958,4

Murtolujuus, MPa 555,0 742,6 799,8 1055,6 1092,6

Venymä, % 45,0 25,5 18 5,0 3,5

Kovuus, Rb 77 97 99

Rc 19 21 32 33 20 CW = kylmämuokkaus

Taulukko 6

Lujuusominaisuudet kylmämuokkauksesta ja vanhennuksesta 15 %:n 20 %:n 65 %:n 71 %:n

Erä nro Päästettynä Muokkaus Muokkaus Muokkaus Muokkaus 25 1 Myötölujuus, MPa 758,5 764,7 941,2 1086,0 1136,3

Murtolujuus, MPa 827,4 983,9 1099,8 1216,9 1248,0

Venymä, % 22,5 17,0 8,0 8,0

Kovuus, Rc 25 30 34 39 40 2 Myötölujuus, MPa 758,5 870,1 1045,3 1163,2 1181,8 30 Murtolujuus, MPa 827,4 1057,7 1205,2 1280,4 1307,3

Venymä, % 20 11,0 7,0 8,0

Kovuus, Rc 23,5 32,5 38,0 40,0 40,0 3 Myötölujuus, MPa 85Ξ 873,6 1017,7 1214,2 1219,7

Murtolujuus, MPa 924 1101,8 1207,3 1350,0 1363,8 35 Venymä, % 21,0 15,0 9,0 7,0

Kovuus, Rc 27 35,0 37,0 42,0 43,5

Kaikki näytteet vanhennettiin 732°C lämpötilassa yksi tunti, AC

14 75869

Jos titaanipitoisuus nostettiin 2,0 %:iin, karkene-misnopeus muokkauksessa kasvoi, mutta muutosta ei tapahtunut, jos titaanipitoisuus nostettiin 2,3 %:iin. Vanhennetut lujuusarvotulokset taulukossa 6 osoittavat, että 413 MPa ole- 5 va myötölujuus ja 830 MPa oleva vetolujuus voidaan saavuttaa likimain 1,75 %:n titaanipitoisuudella ja lievää kylmämuok-kausta käyttäen. Itse asiassa noin 20 %:n kylmä reduktio yhdistettynä hieman pienempään titaanipitoisuuteen voi olla optimaalinen yhdistelmä syöttöveden kuumentimia varten.

10 Taulukossa 7 on esitetty lujuus- ja taottavuusominai- suudet päästö- ja vanhennusolosuhteissa.

Taulukko 7 Lämpökäsittelyn vaikutus ajan mukaan erkautuslujittu-viin metalliseoksiin 15 Taotut 14,3 mm paksuiset neliömäiset laatat

Sulate Lämpökäsittely Myötölujuus Murtolujuus Venymä RA

No_°CA_MPa_Mta_%_% 1 954/1/3 273,7 642,6 46 65,1 H + vanhennua^1^ 601,9 963,4 27 52,2 20 " + vanhennus(2) 774,3 1083,9 22 34,6 2 954/1/3 276,5 657,8 43 65,7 " + vanhennua(l) 584,0 1043,2 29 47,2 " + vanhennua(2) 856,4 1171,5 21 38,6 25 3 954/1/3 279,3 672,3 41 62,8 " + vanhennua(1) 595,7 1097,7 30 48,3 * + vanhennua(2) 926,7 1243,9 21 30,9

Vanhennua(l) = 732°C/1 h.

Vanhennua(2) = 732°C/8 h PC 37,8°C/h arvoon 621°C/8 h, AC.

30

Esimerkki 3

Korroosiotestit suoritettiin erille 4-12. Korroosio-testin ympäristö, joka vastaa syöttöveden kuumennuskäytön-töä ja muita mahdollisia sovellutuksia tutkittiin.

35 Taulukossa 8 on esitetty SCC-testin tulokset natrium- kloridi- ja natriumhydroksidiliuoksissa.

is 758 69

- U I

m < p 3

* * P

N< 3 01 3 Q) P ·η P 0) <0 0) +1 MG? g O -H 2 3 Φ 3 g \ O 01 3 a s -π ai a λ -p y

>1 3 m M

JS 01 G -H

> Ϊ5 -H <11 3 >1 G U -p *2 Λ 01 0 O 01 £ -H <-00000000 I I in Φ>1- β -P ΓΜ 1" P ^ •H >1 <“ 3

P r-H 3 01 CJ

3 0 ro <D 01 < ^ n, co (d in * H » Ο ·Η Ή

3 ® 3 4J -P

:0 O -H :0 G

P 3 3 0 *-1 3 :id λ; z p >§·*-» οι -p -pooooomooo o rr ffi :3 m # -H in in t-- m m Ο ή <— I -H <D (N id —' — -p o M 55 U <d

+j oi in O <d G

(DO) id IN 01 -H

cn 4j οι η oi 3

.y *r oi r-' id -P

oc a) .ή -p rH a) S 01 G Ή Φ 3 a U 'H ·Η ϋ ti .p 3 ο ·· -H :0 3 oo id * m (»> -P a ϋ 3 x r-ι I -p g x:

0-H3Umooooooool o r~ o <u :3 <D

P d 3 <- oo m 3 ή x; Λ « X Z n 00 _ £ r 3 O 3 <D U 0)

rH 4-1 3 op "1 I #3 O X

3 >, 01 3 o :3 m H fl ff| 3300)

Eh ·Η 3 Φ > r-~ g :0 >1 οι j3 p « M 3 3 3 IKI ·. dP rr 0 το ·Η Qj

Old) O <-<-Oi— <— O IN 3 "Ή '—’

Or-I » «· «* »· ^ «* *· «» I Ή S P

-Hr-to 0<N0fNfN<nm<NCN O ι-Η ·Η P :3 01 -H £ I -H O) 3

0 <U r-l 4J 3 -H

o -P U -P 3 >1

p 4-> * 3 a) <D -P

p >, OP O 0 Z -P XI -P

0:3 o o o o o <— rr m > oi3<l)

MG- - - - - » - - » I p 3 :3 3 P

w oi 3 oo^rro^inm^rn in 3 oi :3 > oi >1 -H U <n oi 0. :3 P 0 3 Φ in :3 •H oi ¢) 01 Ol r- Q,

3 M 0 3 -H

3 id p 3 -H ·· 3 :3 3

;3 m 3 oi O :3 <#> -n p -H

'I 1 0 P TP P I <D -P

»0 0)3o:3fnoo'-'P

p 01 g m :3

Ο) ^ιηιοΓ'ΟοσιΟτ-οιΐ 3 B

X <— *— <— rH p01 Ή · 01 φ ai :3 M g

0 3 0 0 P -P O

0) 0 0 3 0 t-3 3

en g (X 4J * K

16 75869

Polytionihappotestissä kaikki materiaalit testattiin pehmeäksihehkutettuina ja erkautuslujitettuina (7 32°C/l.h, AC) .

Testit osoittavat, että esillä oleva metalliseos kestää paremmin SCC-rasitusta (aiheutuu kloridien ja natrium-5 hydroksidin vaikutuksesta) kuin ruostumaton teräs 304. Esillä olevan metalliseoksen verrattain suuri nikkelipitoisuus antaa parantuneen kyvyn vastustaa kloridin ja emäksen aiheuttamaa säröilyä.

Testitulokset osoittavat myös metalliseosten erittäin 10 hyvän kyvyn vastustaa polytionihapon aiheuttamaa säröilyä. Tämä on yleinen syy ruostumattoman teräksen ja suuren nikke-lipitoisuuden omaavien metalliseosten vaurioitumiselle vuo-riöljyteollisuudessa. Suuren titaanipitoisuuden vaikutuksen karbidisaostumaan oletetaan olevan syynä hyvään SCC-kestoon 15 polytionihapon suhteen.

Taulukko 9 esittää yleiset korroosionkestotulokset.

17 75869

U

3 O 4-> m

3 4J t— ^ <D

+j Q) ro in oo tn ra+J I I I I I I I I " - ·> 3 01 -H CN CN T— g ·γ4 01 r- .Η O 0) I H CU >

•H W

Μ ^ fl > ^(033 00 ^ ·*τ vo >30) n ocNinoinminmin in r-~ ΰ oi <*> <v - » ' * - - - - - - 04 Φ -h inoo4inmo4oio4oi 04 C Ή o * *“ 00 0) § m '5* > ^

+J ^ O

• I -fo d, ta oomcxiincNin··» 0

gj -H CM > 004τ-τ1<(ΝΓ^<ΤιΓΜ O

31 3 oiNinininrocMini I 0 3 Φ dP ΐϋ ί-Γ0ττ»-*-<-»-<— Γ".

c -H 00 10 l£> <N

Φ 0 m * ro ,- ,- r- S M 00 01 -d **· ε o .73 co innin'^,oor~vor~ 10 "m 01 04 (J ΟΟτ-τ-ΙΟΓΟΟΓΜΓ' 00 S3 310 T-voinoovocMcol l oo 5 Q) o

Qj <#> o oiniNTr^mm^ m σι o. 0 ö m 0 Ο σι X ·* ^ CO ^

3 4-)0 O

h ai o co

3 01 3 CN O '— (N ,— * , (N , O

(tj J-ι uio cNiuomininminini I cs

Eh O 9 o Μ Γ' 04 r- in

^ cfP \O

3 "" f" U , o •H -*-* oo +> 9

01 5* iH

0) 'h cj oocNOcnoom^roo oo 4-) 3 κ u rococNinr-^cno σι 0- h o oaicor^r'oor^r-' l l σ

•H ·* dP O

oi oi m omr^moicNCNco oo Ο Φ m m m »— 0^ <n m U „ 4-(3 dp Ο Φ *sf

^ Ό 4C O i— Ο Ο i— ,— O IN

•H 0 - ------ I -

4-) <D S OlNOCNCNcnrOCMCN O-P

0 H 0 01 3 dp > •4 Ö) m 4h 0)(^41 οσιοοοτ-^· in 3

1— ( 3 |nJ -. I

>h Λ! O oo^rorrinm^m m +j co 0) 0 to

)-1 C -I-I

C 01 0 :3 1 0 4-) m 4-1 od 0) 3 o :3 4_i oi g rn :3

Φ rrmmr^cocr\Or-(Ni i 3 S

X <— *— r- 1—( 4J 01 -r4

01 ω 01 :3 M

ο β Ο ο Μ -H

0) O O 3 0) J

CO g -ϊ Bl +) < is 7 5 8 6 9

Taulukot 8 ja 9 esittävät myös metalliseoksen kyvyn vastustaa muita ympäristöjä kuin mitä esiintyy syöttöveden kuumentimissa. Noin 2-3 % oleva molybdeenilisäys parantaa voimakkaasti kestokykyä suolahapon suhteen. Kuparilisäyksen 5 ollessa 4 % tai enemmän paranee kestokyky rikkihapon suhteen. Kuparin ja molybdeenin yhdistelmä näyttää parantavan kestokykyä fosforihapon suhteen. Esillä oleva metalliseos soveltuu siten kemiallisiin ja petrokemiallisiin sovellutuksiin.

10 Putkimaisiin sovellutuksiin tarkoitettujen metalli- seosten suunnittelulujuus perustuu tavallisesti laitteen muodostavan metalliseoksen murtolujuuteen. Kylmämuovatussa ja jännitykset poistetussa tilassa esillä oleva seos täyttää 827 MPa olevan vetolujuuden minimivaatimuksen, jota suunnit-15 teluinsinöörit tavallisesti käyttävät. Tämä arvo kestää edullisesti vertailun sellaisten metalliseosten kuin Inconel-seos 625 ja Incoloy-seos 801 kanssa.

Taulukossa 10 on vertailtu putkimaisen seinämän mi-nimipaksuutta MONEL-seoksen 400, ruostumattoman teräksen 304 20 ja esillä olevan metalliseoksen kesken erilaisissa lämpötila- ja painetiloissa. Taulukko 10 on muodostettu vertaamaan seinämän minimipaksuutta esitettyjen metalliseosten kesken. Seuraavaa paksumpaa standardiseinämäpaksuutta käytettiin painon laskemiseksi metriä kohti.

25 Esineiden ja erikoisesti putkien valmistamiseksi, jotka voivat olla saumattomia tai hitsattuja, esineille tai putkille, jotka on valmistettu alan asiantuntijoiden tietämien menetelmien avulla, voidaan kohdistaa lämpökäsittely jännitysten poistamiseksi noin 600 - 760°C lämpötilassa 30 asianmukaisena aikana. Ajan pituus on luonnollisesti riippuvainen valitusta lämpötilasta ja kappaleen koosta.

Erikoisesti putkia, joita ei voida erkauslujittaa, voidaan vetää lopulliseen kokoon, hehkuttaa 767-933°C lämpötilassa sopiva aika, oikaista, taivuttaa haluttaessa asianmu-35 kaiseen muotoon ja poistaa jännitykset 599-760°C lämpötilassa noin kolmen tunnin aikana. Erkauslujitettavat putket voidaan vetää lopullisiin mittoihin, hehkuttaa lämpötilassa noin 19 75869 763-933°C sopiva aika, oikaista, vanhentaa noin tunti lämpötilassa 599-760°C, taivuttaa asianmukaiseen muotoon ja poistaa jännitykset (joka myös vanhentaa putkea) lämpötilassa noin 599-760°C sopivana aikana.

5 Taulukko 10

Syöttöveden kuumennusputken minimiseinämä (A) 288 C - 31 MPa, ulkoläpimitta 19,1 mm keskimäärin

Sallittu Minimi- Normaali-

Putkiseos_rasitus» MPa seinä,mm mitta, nm kg/m 10 Monel-seos 400 144,8 1,88 2,10 1,21 SS tyyppi 304 81,4 3,15 3,40 2,00 SS tyyppi 304 (a) 109,6 2,42 2,41 1,22

Vahähiilinen teräs 81,4 2,412 3,40 1,91 15

Esillä oleva seos (b) 179,3 1,54 1,65 0,877 (B) 371°C - 34,5 MPa, ulkoläpimitta 19,1 keskimäärin MOffEL-seoa 400 138,6 2,16 2,41 1,361 2Q SS tyyppi 304 76,5 3,63 3,76 2,421 SS tyyppi 304 (a) 109,6 3,00 3,05 1,765

Esillä oleva seos (b) 172 1,77 1,83 0,965 (C) 371°C - 44,8 MPa, ulkoläpimitta 19,1 mm keskimäärin 25 MONEL-seos 400 138,6 2,72 2,77 1,53 SS tyyppi 304 76,5 4,52 4,57 2,69 SS tyyppi 304 (a) 109,6 3,35 3,40 2,00

Esillä oleva seos (b) 172 2,25 2,'41 1,227 30 (a) Nämä rasitukset voivat aiheuttaa pysyvän jännityksen.

(b) Ajan mukaan karkeneva tyyppi (so. titaania enemmän kuin noin 1,8 %).

On huomattava, että verrattain pienestä kromipitoi-35 suudesta johtuen metalliseoksen pistesyöpymäkesto on suunnilleen sama kuin ruostumattoman teräksen 304 eikä sitä 20 75869 suositella käyttöön, jossa vaaditaan erinomaista kykyä vastustaa paikallisia syöpymiä. Pieni kromipitoisuus alentaa kykyä kestää rakeiden halki etenevää murtumista ja rajoittaa käyttöä voimakkaasti hapettavissa olosuhteissa, kuten 5 typpihapossa.

Suositeltava koostumus yleisesti lujuuden, korroosion-keston ja talouden suhteen syöttöveden kuumentimia varten on erä 8 (28 Ni - 16 Cr - 4 Cu - 1,8 Ti - 2 Mo - loput Fe). Tämän koostumuksen mekaaniset ja korroosio-ominaisuudet osoit-10 tautuvat olevan riittäviä suuripainemateriaalia varten. Sen yleinen korroosionkesto suolahappoa, rikkihappoa ja fosfori-happoa vastaan on myös erinomainen. Tämän koostumuksen hyvä kestokyky polytionihapon vaikutusta vastaan osoittaa myös mahdollisuuden petrokemiallisiin sovellutuksiin.

15 Lain määräysten mukaan on tässä esitetty ja kuvattu keksinnön määrättyjä toteutuksia. Alan asiantuntijat tietävät, että muutoksia voidaan tehdä keksintöön patenttivaatimusten puitteissa ja keksinnön määrättyjä piirteitä voidaan joskus käyttää eduksi ilman muiden piirteiden vastaavaa käyt-20 töä.

Claims (5)

2i 75869

1. Austeniittinen polytionihappoa ja kloridipitoi-sessa ympäristössä jännityskorroosiota kestävä nikkeliseos, 5 tunnettu siitä, että se sisältää noin 25-29,5 % nikkeliä, noin 14,5-17,5 % kromia, noin 2,5 % saakka titaania, noin 0,75 % saakka piitä, noin 1,5 % saakka mangaania, noin 2-5,5 % kuparia, noin 2-3,5 % molybdeeniä, noin 1 % saakka niobia, noin 0,2 % saakka alumiinia, noin 0,1 % saakka 10 seriumia, noin 0,01 % saakka booria, noin 0,2 % saakka typpeä, loppuosan ollessa pääasiassa rautaa ja vähäisiä määriä epäpuhtauks ia.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen seos, tunnet-t u siitä, että se sisältää noin 28 % nikkeliä, noin 16 % 15 kromia, noin 1,8 % titaania, noin 4 % kuparia ja noin 2,5 % molybdeeniä.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen seos, tunnet-t u siitä, että se on putkimaisessa muodossa.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen seos, tunnet-20 t u siitä, että sen myötölujuus on vähintään 420 MPa ja murtolujuus 830 MPa.

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen seos, tunnet-t u siitä, että se on muokatun tuotteen muodossa.