NO127455B - - Google Patents

Description

Anvendelse av et helaustenitisk stål

under korroderende betingelser.

Bestemte typer av molybdenlegerte austenitiske stål inneholder omtrent alltid deltaferritt, som ved varmebehandling eller ved sveising nedbrytes til sigma-fase.

Fra US-patent nr. 2.839.392 er det kjent stål som kan består av 16 til 20$ krom, 8 til 14% nikkel, 1,4 til H% molybden,

1,5 til 4% silisium, 0,1 til 0, 3% nitrogen, maksimalt 0, 08% karbon, resten jern og stålfølgestoffer. Disse stål anbefales for korrosjons-påkjenninger, tilfredsstiller imidlertid ikke alltid de krav som stilles til dem ved forhøyede korrosjonsangrep, slik de eksempelvis opptrer i tekstilindustrien.

US-patent nr. 2.984.563 vedrører varmeherdbare rustfrie stål med gode bearbeidelsesegenskaper og som kan bestå av 12 til 18% krom, 15 til 30% nikkel, 3 til 6, 5% silisium, 1 til 4,5% molybden, inntil 0,15% karbon, inntil 3% kobber, inntil 3% wolfram, inntil 1% niob og inntil 0, 2% nitrogen, resten jern.

Stål av alle disse typer er bestandige overfor inter-krystallinsk korrosjon. Korrosjonsangrep, slik de opptrer i tekstilindustrien i skipsbygning ved sjøvannnsangrep og ved korrosjonsangrep i kjerneenergiindustrien, er disse ståltyper bare betinget bestandige.

Ved austenitiske stål som bare inneholder 4% molybden iakttas under drift i korroderende medier skader som lar disse materi-aler bli ubrukbare etter relativt kort anvendelse.

Er austenitiske krom-nikkel-stål derimot legert med molybdeninnhold på.over 4%, så opptrer ved bedriftsbetinget oppvarm-ning sigma-fase som nedbrytes til deltaferritt.

Spaltet deltaferritt har alltid en mindre korrosjonsbestandighet enn austenitten som omgir den og angripes fortrinnsvis i syrer eller det opptrer i klorioneholdige medier på disse steder fortrinnsvis hullangrep. Disse ulemper opptrer fremfor alt når slike stål anvendes til fremstilling av rør, blikk, stavstål, smistykker og lignende samt til fremstilling av formstøpestykker, som forarbeides til bygningsdeler, trykkbeholdere, varmeutvekslere, røreverk og lignende, da ved de forarbeidelsesbetingede oppvarmninger foregår den nevnte spaltning av deltaferritten, hvilket er spesielt uheldig ved anvendelse av de nevnte bygningsdeler, når de er utsatt for økede påkjenninger med hensyn til hullkorrosjon, spalte- og spenningsrisskorrosjon,-eksempelvis i den kjemiske industri. Vanskeligheter i denne henseende ble f.eks. iakttatt på stål av følgende sammensetning: 0,06% karbon, 0,7% silisium, 1,1% mangan, 17% krom, 4,3% molybden,

13% nikkel, restjern og fremstillingsbetingede forurensninger eller maksimalt 0,06% karbon, 18% krom, 11% nikkel, 2% molybden, resten jern og fremstillingsbetingede forurensninger eller maksimalt 0,08% karbon, 18% krom, 11% nikkel, 2% (molybden + titan), resten jern og fremstillingsbetingede forurensninger.

Ifølge US-patent nr. 3.044.871 anbefales for fremstilling av gjenstander som ved siden av et korrosjonsangrep dessuten også må tåle økede mekaniske påkjenninger, stål med 25 til 35% nikkel, 0,2

til 4% mangan, 1 til 5% kobber, 15 til 30% krom, 0,2.til 7% silisium og 2 til 20% molybden. Stål av denne sammensetning er riktignok korro-sj onsbestandig j har imidlertid ingen helaustenitisk krystallstruktur.

Sveitsisk patent nr. 230.109 vedrører en fremgangsmåte

til fremstilling av stabile austenitiske stållegeringer som kan bestå av maksimalt 0,2% karbon, 15 til 30% krom, inntil 4% silisium, molybden, kobber, titan, tantal, niob, vanadin, wolfram og/eller zirkon-

ium og 0,2 til 1,5% nitrogen. Nitrogentilset.ningen gir ved disse stål den mulighet å spare nikkel og bevirker dessuten en austenitisk krystallstruktur.

Det har nå vist seg at ved en type som skal nærmere omtales av disse molybdenholdige austenitiske stål, har .nitrogentil-setning til følge avgjørende egenskapsendringer. Det dreier seg her-ved om stål av sammensetning 0,001 til 0,2% karbon, 0,1 til 5% silisium, 0,25 til 10% mangan, 15 til 25% krom, mer enn 4,5 til 6% molyb-

den, 8 til 25% nikkel, 0,01 til 3% kobber, 0,1 til 0,35% nitrogen, resten jern og fremstillingsbetingede forurensninger, spesielt 0,001 til 0,1% karbon, 0,1 til 2% silisium, 0,25 til 5% mangan, 15 til 20%. krom, 4,5 til 4,8% molybden, 10 til 16% nikkel, 0,01 til 1,5% kobber, 0,1 til 0,2% nitrogen, resten jern og fremstillingsbetingede forurensninger. Stål av denne sammensetning er homogent austenitiske. Der-ved er det utelukket at deltaferritt ved varmebehandling eller ved sveising kan omdannes i sigma-fase. En homogen austenitisk tilstand kunne man riktignok også oppnå ved en tilsvarende økning av nikkelinn-holdet, tilsetningen av nitrogen bevirker imidlertid dessuten at utskillelse av intermetalliske faser fra austenitten forsinkes betraktelig, som eksempelvis ved sveising eller også ved den vanlige varmebehandling rundt 950°C av et stål av sammensetning maksimalt 0,06% karbon, 0,7% silisium, 1,1% mangan, 17% krom, ^, 6% molybden og 13% nikkel førte til en betraktelig nedsettelse av seigheten. Begynnelsen av denne utskillelse opptrer ved det sistnevnte material allerede etter ett minutt. Derimot forskyver ved et nitrogenlegert stål av over-nevnte sammensetning begynnelsen av denne utskillelse seg til ca. 10 minutter. Det er derfor f.eks. mulig å sveise disse stål utskillel-sesfritt inntil blikktykkelse på 20 mm, således at seighet og korro-sj onsforhold ikke mere påvirkes uheldig ved siden av sveisesømmen ved sveiseprosessen. Den forsinkede utskillelse av intermetalliske faser betinger også en vesentlig større sikkerhet for en god driftsmessig oppløsningsglødebehandling . Strekkgrensen for disse stål ligger ved minst 30 kp/mm 2og forlengelsen ved minst 35%. Å forelegge disse høye godsverdier etter en løsningsglødning ved temperaturer inntil 1000°C og etterfølgende hurtig avkjøling for nedsettelse av ut-

skillelser er ved siden av legeringssammensetningen et ytterligere vesentlig trekk for klargjøring av det spørsmål om stålet er egnet til fremstilling av formstøpestykker som forarbeides til bygningsdeler som trykkbeholdere, varmeutvekslere og røreverk med forhøyede påkjenninger med hensyn til hullangrep, spalte- og spenningsriss-korrosjonsbestandighet innen oppfinnelsens ramme. Disse stål beholder også ved enhver type av kaldformning sin austenitiske tilstand, hvilket sees av at på stukede prøver med en tykkelsesavtagning inntil 80% måles ikke noen vesentlig øket verdi av permeabiliteten overfor den uformede tilstand.

Sammenfattende kan det sies at nitrogenet riktignok ikke har noen direkte innvirkning på korrosjonsforholdet av stålene ifølge oppfinnelsen, men imidlertid en indirekte ved forsinkning av den intermetalliske utskillelse. Denne egenskap er det fremfor alt som gjør anvendelsen av disse høykorrosjonsbestandige stål så fordelak-tige på bred basis som apparatbygningsstål for den kjemiske industri. De lar seg også i mange tilfeller anvende der hvor de vanlige austenitiske krom-nikkel- resp. krom-nikkel-molybden-stål ikke mere er tilstrekkelig korrosjonsbestandige og høyere nikkelholdige stål eller legeringer på nikkelbasis ennu ikke er nødvendige eller ikke kommer på tale av økonomiske overveielser. En driftsmessig undersøkelse i tre tilfeller bragte under ekstreme betingelser følgende resultater: For tekstilindustrien ble det bygget blekekammer og blekekar, hvori det som blekemiddel kom til anvendelse 3%-ig natrium-klorittlut ved en temperatur fra 80 til 105°C. Under disse betingelser ville stål med en sammensetning på 0,06% karbon, 18% krom, 11% nikkel, 2% (molybden + titan), resten i det vesentlige jern, i løpet av 8 måneder bli ubrukelig på grunn av hullkorrosjonsangrep. Et stål ifølge oppfinnelsen med sammensetning 0,044% karbon, 0,92% silisium, 1,5*1% mangan, 17,8% krom, 4,85% molybden, 14,2% nikkel, 0,12% nitrogen, 0,16% kobber, resten i det vesentlige jern, viser seg ennu som hullkorrosjonsbestandig etter 2\ års anvendelse.

Avgasskjølere for skipsdieselmotorer av et stål ifølge oppfinnelsen med 0,.035% karbon, 0,59% silisium, 0,25% kobber, 1,22% mangan, 17,2% krom, 4,64% molybden, 13,6% nikkel, 0,15% nitrogen, resten, i det vesentlige jern, som ble avkjølt m-d sjøvann,- har etter ett års anvendelse ingen korrosjonsskader.. En tilsvarende under samme betingelse arbeidende kjøler av et stål med maksimalt 0,08% karbon, 18% krom, 11% nikkel, 2% (molybden + titan) , resten i det vesentlige' jern, falt ut etter 3 til 4 måneders driftstid."

Deler av en inndamper for radioaktivt avvann, som ble utsatt for hullkorrosjonsangrep og spenningsrisskorrosjon er frem-stillet av et stål av sammensetning 0,038% karbon, 1, 12% silisium, 0,86% mangan, 16,8% krom, 4,55% molybden, 12,7% nikkel, 0,17% nitrogen, 0,15% kobber og har vært utsatt for disse driftsbetingelser i lg år uten at det opptrådte beskadigelsestilfeller. Også her har samme deler av et stål med maksimalt 0,08% karbon, 18% krom, 11% nikkel, 2% (molybden + titan), resten i det vesentlige jern sviktet. Det opptrådte etter et halvt års driftstid hullkorrosjonsangrep og spenningsrisskorrosjon i sveisesømmene.

Med hensyn til ovenfor anførte anvendelseseksempler kan det således fastslås at det i og for seg kjente stål, når de inneholder en prosentsats ifølge oppfinnelsen av molybden og nitrogen, overraskende har en tre gangers korrosjonsbestandighet under ekstreme betingelser.

Oppfinnelsens gjenstand er altså anvendelsen av et full-austenitisk stål innen analysegrenser fra 0,001 til 0,2% karbon,

0,1 til 5% silisium, 0,25 til 10% mangan, 15 til 25% krom, mer enn 4,5 til 6% molybden, 8 til 25% nikkel, 0,01 til 3% kobber, 0,1 til 0,35% nitrogen, spesielt 0,001 til 0,1% karbon, 0,1 til 2% silisium, 0,25 til 5% mangan, 15 til 20% krom, 4,5 til 4,8% molybden, 10 til 16% nikkel, 0,01 til 1,5% kobber, 0,1 til 0,2% nitrogen, resten jern, som etter oppløsningsglødning ved temperaturer på over 1000°C og etterfølgende hurtig avkjøling for å nedsette utskillelsen har en strekkgrense pa minst 30 kp/mm 2 og en forlengelse på minst 35%, som material for gjenstander med forhøyet korrosjonsbestandighet, spesielt med hensyn til hullkorrosjon-, spalte- og spenningsrisskorrosjon,

som også bibeholdes etter forarbeidelsesbetingede oppvarmninger ved 1000°C, som rør, blikk, stavstål og smistykker samt formstøpestykker, som forarbeides til bygningsdeler som trykkbeholdere, varmeutvekslere og røreverk.

Claims (2)

1. Anvendelse av et helaustenitisk stål, bestående av 0,001 til 0,2 % karbon

0,1 til 5,0 % silisium

0,25 til 10,0 % mangan

15,0 til 25,0 % krom

over 4,5 til 6,0 % molybden

8,0 til 25,0 % nikkel

0,01 til 3,0 % kobber

0,1 til 0,35% nitrogen

resten jern,

som etter oppløsningsglødning ved temperaturer på over 1000°C og etterfølgende hurtig avkjøling for å nedsette utskillelser har en strekkgrense på minst 30 kp/mm 2 og .en forlengelse på minst 35%, som material for gjenstander med forhøyet korrosjonsbestandighet, spesielt med. hensyn til hullkorrosjons-, spalte- og spenningsrisskorrosjon, som også bibeholdes etter forarbeidelsesbetingede oppvarmninger ved temperaturer inntil 1000°C, som rør, blikk, stavstål og smistykker samt formstøpestykker, som forarbeides til bygningsdeler som trykkbeholdere, varmeutvekslere og røreverk.

2. Anvendelse av et helaustenitisk stål bestående av 0,001 til 0,1% karbon

0,1 til 2,0% silisium

0,25 til 5,0% mangan

15,0 til 20,0% krom

over 4,5 til k,.8% molybden

10,0 til 16,0% nikkel

0,01 til 1,5% kobber

0,1 til 0,2% nitrogen,

resten jern

for formålet ifølge krav 1.