SE436577B - Ferritiskt rostfritt stal och anvendning av dylikt - Google Patents

Description

80018694) l0 15 20 25 30 35 2 Legeringen skiljer sig också från två andra legeringar, nämligen legeringarna enligt de amerikanska patentskrif- terna 3 957 544 och 4 119 765. Dessa båda sistnämnda le- geringar har maximala molybdenhalter under den minimala molybdenhalten enligt föreliggande uppfinning.

En annan intressant teknisk bakgrund återfinnes i en artikel med titeln "Ferritic Stainless Steel Corrosion Resistance and Economy", som författats av Remus A. Lula och återfinnes i tidskriften Metal Progress, juli 1976, sid 24-29. Denna artikel beskriver inte det ferritiska rostfria stålet enligt föreliggande uppfinning.

Ett ändamål med föreliggande uppfinning är sålunda att åstadkomma ett ferritiskt rostfritt stål.

Det ferritiska rostfria stålet enligt föreliggande uppfinning särpräglas av utmärkt motstândsförmåga mot spaltkorrosion och intergranulär korrosion, och till- fredsställande seghet både före och efter svetsning, och stålet består, räknat efter vikt, väsentligen av upp till 0,08% kol, upp till 0,06% kväve, 25,00-35,00% krom,.3,60-5,60% molybden, upp till 2,00% mangan, upp till 2,00% nickel, upp till 2,00% kisel, upp till 0,5% aluminium, upp till 2,00% titan, zirkonium och/eller niob och resten väsentligen järn. Den sammanlagda halten av kol och kväve är över Û/Û275%- Halterna av titan, zirkonium och~niob uppfyller följande formel: 'san/e + :mr/v + sub/s _>_ %c + w Kol och kväve ingår vanligtvis i en mängd av minst 0,005% resp 0,0lO%, varvid den sammanlagda halten av dessa ämnen är över 0,0300%. Krom och molybden är före- trädesvis närvarande i mängder av 28,50-30,50% resp 3,75-4,75%. Mangan, nickel och kisel är vanligtvis när- varande i vardera en mängd av högst l,0O%. Aluminium, som kan vara närvarande med hänsyn till sin verkan som ett under.0,l%.

Titan, niob och/eller zirkonium tillsättes för att förbättra legeringens motståndsförmåga mot spaltkorro- sion och intergranulär korrosion, och legeringen är pâ UI 10 15 20 25 35 8001869-0 3 sitt sätt en en högsammanlagd kol- och kvävehalt uppvisande version av stålen enligt de amerikanska patentskrifterna 3 932 174 och 3 929 473. Det har konstaterats, att sta- bilisatorer kan sättas till de hög kolhalt och/eller kvävehalt uppvisande versionerna av stålen enligt de amerikanska patentskrifterna 3 932 174 och 3 929 473 utan att legeringens seghet och/eller svetsbarhet störes.

Eftersom närvaron av niob ensamt kan skadligt inverka pâ legeringens svetsbarhet föredrages att minst 0,15% titan tillsättes, men inom ramen för uppfinningen är det möj- ligt att tillsätta den erforderliga mängden stabilisator antingen såsom titan eller såsom niob. Jämfört med titan har niob en fördelaktig inverkan på legeringens seghet.

En speciell utföringsform av legeringen enligt uppfin- ningen innehåller minst 0,l5% niob och minst 0,15% titan.

Titan, niob och zirkonium ingår företrädesvis i mängder upp till 1,00% under uppfyllande av följande ekvation: %Ti/6 + %Zr/7 + %Nb/8 = 1,0-4,0 (%C + %N) Det ferritiska rostfria stålet enligt föreliggande uppfinning är särskilt lämpat för användning som en svet- sad artikel, som har en tjocklek av högst 1,8 mm (vanligt- vis högst 1,25 mm) och i synnerhet som svetsade konden- Sortuber, som i typiska fall har en väggtjocklek av 0,65-0,95 mm.

Följande exempel avser att belysa åtskilliga aspekter av uppfinningen. - söt från femton hetor (A-o) uppnettades till 1121°c, varmvalsades till 3,2 mm bandmaterial, glödgades vid l066°C eller ll2l°C, kallvalsades till bandmaterial med - en tjocklek av ca 1,57-1,65 mm och glödgades vid tempe- ratuten l066°C eller ll2l°C. Provstycken av bandmateria- let utsattes sedan för bedömning av motståndsförmågan mot spaltkorrosion. Andra provstycken TIG-svetsades och bedömdes ifråga om motståndsförmåga mot spaltkorrosion och intergranulär korrosion. Den kemiska sammansättningen av .hetorna framgår.av tabell I. Ytterligare data beträf- fande kemin framgår av tabell II. a. 8001869-0 ummn »mmm uwmn »mmm ummn umwu ßmwu amma ummu flmwu ßmwu umwn umwn umwn ßmwu ««_o ~«_Q H«_o m«.o ~m_o mm.o mm.o wm.o Hm.o o~.O mH.o m°_o o~_Q °m_Q o~.o ww.° H@_o o«.° w~.o «m_° Hm_o wm omo~o mNo_o owo_o ßNo.o mNo.o mNo~o mflo.o vflo.o oHo.o mmo.o mmo.o mmo.o mNo.o omo.o mmo.o mm wN~o m«.o ßm.o mN.o ßm.o wm.o mm.o ow.o wm.o Nm.o_ mm~o vm_o mm.o wm~o vm_o mm Hm.o >«.o @«_o m«.o @«.o m@.o «m_o m«.o H«_o @~.o om.Q m~.o m~.o m~_o Hm.o mm >m.@ @«_o m«.o @m_o «m.o «m.o mm.o wm_o mm.o «~.o @~_Q «~_o «~_o «~_Q «~_o CZ °H_« °~.« @~_« @°_« wH~« o~.« «°_« «o.« ~o_@ Ho_« ~Q.« ~Q_« Qo.« Ho.« oo_« mm ~m.@~ m>.w~ m@.m~ @m.w~ mo_m~ @m_w~ ~m_w~ °H.m~ oH.m~ Hm.w~ ww.w~ mo.m~ wo.m~ wm.w~ mo.m~ mm «~Q_o @~o.Q ß~°.@ mNo_@ @~o_o m~@_o mHO_Q @Ho.Q mfl0.o mHo_o «HQ.o mH°_O H~o.o ~No_° -o_o Zl NmO~O mmo.o wmo_o Hmo~o omo.o Omo~o mNo~o omO.o mao_o vmo~o mmo.o ßm0.0 oNo_o wwo.o NwO_o w#¥fl>v ZOHBHwOmEOM H Qflümflä 4 m U Q H ß«<9 m H W wifi 2 2 O muww 10 15 20 25 30 35 8001869-0 5 TABELL 11 gggë %c + %N zwi/6 + %zr/7 + %Nb/8 A 0,064 0,052 B 0,086 0,057 c 0,041 0,043 D 0,056 0,067 E 0,053 0,102 F 0,077 0,110 G 0,030 0,048 H 0,046 0,066 I 0,048 0,082 J 0,055 0,083 K 0,056 0,073 L 0,056 0,071 M 0,061 0,083 N 0,061 0,086 0 0,056 0,107 .ïfråqa Om tabellerna-må påpekas att hetorna A och B är utanför uppfinningen, eftersom de ej uppfyller ekva- tionen: %Ti/6 + %zr/7 + %t»1b/8 2 %c + %N Motståndsförmågan mot spaltkorrosion bedömdes genom att provstycken, som hade dimensionerna 25,4'50,8 mm och var ytslipade, neddoppades i en 10% järn(III)klOrid- lösning under 72 h. Provningen utfördes vid temperaturen 35°C och 50°C. Spalterna alstrades på kanterna och ytorna genom att polytetrafluoretenblock hölls fast mot fram- och baksidan med hjälp av par av gummiband, som sträckts med 90° vinkelrätt relativt varandra i både längdrikt- ningen och tvärriktningen. Provet beskrives av American Society For Testing And Materials under beteckningen ASTM G48-76.

Resultaten av spaltkorrosionsproven framgår av ta- bell III. Av denna tabell-kan man konstatera, att spalt- korrosionsmotståndsförmågan för heaterna C-G och I-0 är överlägsen motsvarande korrosionsmotståndsförmåga för hGt0rna A-B. Grundmetallen för 'heta B förlorade så aoo1ss9~o 10 15 20 25 30 35 6 mycket som 0,85l9 g. Svetsgodset från Qhetorna A och B förlorade så mycket som O,4l95 resp 0,5783 g. Härvid är det signifikant, att hetorna A och B låg utanför upp- finningsramen, medan hetorna C-G och I-O föll inom ra- men för uppfinningen.

TABELL III Spaltkorrosionsprov i 10% järn(III)kloridlösning viktförlust (g) Grundmaterial Stetsat tillstånd Svetsat tillstånd Heta so°c 3s°c sø°c A 0,0 0,0 0,4l95 B 0,85l9 0.0l98 0,5783 C 0,0 0,000l 0,0004 D 0,0 -> 0,0 E 0,0 0,0 0,0 F 0,0 0,000l 0,0 G - - 0,0 H _ _ _ I - - 0,0 J - - 0,0003 K - - 0,0 L - - ~0,0 M - - 0,0 N - - 0,0 O - - 0,00l3 Motståndsförmågan mot intergranulär korrosion bedöm- des genom att provstycken, som hade dimensionerna 25,4-50,8 mm och var ytslipade, neddoppades i en kokande lösning av koppar(II)sulfat och 50% svavelsyra under 120 h. Det van- liga kriteriet för gränsen mellan godkänd och otillfreds- ställande vid detta prov är korrosionshastigheten 0,612 mm/år (0,0508 mm/mån) och tillfredsställande utseende vid mikroskopisk undersökning. Provet rekommenderas för stabiliserade ferritiska rostfria stål med hög kromhalt.

Resultaten av bedömningen av motståndsförmågan mot intergranulär korrosion framgår av tabell IV. 8001869-0 7 TABELL IV Korrosionsprov i lösning av kcppar(II)sulfat och 50% svavelsyra Korrosionshastighet i svetsat tillstånd Nfikroskopisk undersökning vid förstoringsgraden 30:l geä d mm/mån svei-sat tillstånd A o,2oas34 o,o17374 - B 3,ss140o o,2993s4 - c o,17322s o,o14427 - n o,2s24s o,oz1o31 - E o,1419as o,o11a3s - F o,2794oo o,oz3z16 - G o,14e3o4 o,o12192 NA* H _ _ _ I o,1e23oa o,o1331o NA J o,167s94 o,o139š5 NA K o,1419se o,o11a3s NA L o,13so9s o,o11o1o NA M o,146a12 o,o12243 NA N o,134112 o,o1117s NA o o,16129o o,o13437 NA KNA: Inget intergranulärt angrepp eller kornbortfall Av tavell IV kan man konstatera, att endast heta B föll igenom eller inte klarade provet. Heta B hade en korrosionshastighet av 3,58l4 mm/âr. Såsom nämnts ovan är denna heta en av de båda hetorna utanför uppfinninge- ramen. Den andra hetan är A. Hetan B ligger emellertid ännu längre utanför uppfinningsramen än heta A i det att heta B har lägre förhållande mellan titan och kol+kväve.

Segheten bedömdes genom att övergångstemperaturen fastställdes under utnyttjande av Charpy V-slagprovstyc- ken av det varmvalsade och glödgade materialet (3,l75nl0,008 mm provstycken) och för det svetsade mate- rialet (l,575-l,65l:l0,008 mm provstycken). Övergångstem- peraturen baserades på utseendet med 50% duktilt och 50% sprött brott. övergångstemperaturerna anges i tabell V. 80Û1869~0 10 15 20 30 35 8 TABELL V övergångstemperatur (OC) - Varmvalsat och Heta Svetsat tillstånd svetsat tillstånd A _3,9(1> nlgm B l5,6(1) 85'0<3) C 26,7(1) 68,3(3) D 4e,1(l) ss,o(3) E 11e,3(1) 9o,6(3) F 1o4,4(l) s7,a(3) G -37,2(2) 3s,o(4) H _ 4e,9(4) I 3s,o(2) 71,1(4) J 43,3(2) s4,4(4) K 1s,6(2) 4s,9(4) L 32,2(2) 43,3(4) M 4o,s(2) 57,2(4) N 6a,3(2) eo,o(4) Q 54,4(2) 9s,9(4) Bandet hade före svetsningen glödgats vid ll2l°C och luftkylts Bandet hade före svetsningen glödgats vid l066°C och (1) (2) vattenkylts (3) Tvärprovstycke glödgat vid ll2l°C och vattenkylt (4) Tvärprovstycke glödgat vid l066°C och vattenkylt Övergångstemperaturerna i tabell V visar, att stålet enligt föreliggande uppfinning kan kallvalsas, formas och svetsas, även om en viss förvärmning tidvis kan vara önskvärd. De niobhaltiga provstyckena hade lägre över- gångstemperaturer än de titanhaltiga provstyckena. Prov- styckena med både titan och niob hade övergångstempera- turer mellan övergångstemperaturerna för de niobhaltiga och titanhaltiga provstyckena.

Fackmannen inser, att de nya principerna enligt före- liggande uppfinning icke får anses vara begränsade av de speciella angivna exemplen och att modifikationer sålunda är möjliga inom ramen för de efterföljande patentkraven.

Claims (8)

10 15 20 25 30 35 8001869-0 PATENTKRAV

1. Ferritiskt rostfritt stål, k ä n n e t e c k - n a t därav, att det räknat efter vikt består väsentli- gen av upp till 0,08% kol, upp till 0,06% kväve, 28,50-30,50% krom, 3,60-5,60% molybden, upp till 2,00% mangan, upp till 2,00% nickel, upp till 2,00% kisel, upp till 0,5% aluminium, upp till 2,00% titan, zirkonium och/eller niob och resten väsentligen järn, varvid titan-, zirko- nium- och niobhalterna uppfyller formeln: %Ti/6 + %Zr/7 + %Nb/8 2 %C + %N och varvid den sammanlagda kol- och kvävehalten är över 0,0275%.

2. Stål enligt patentkravet l, n a t därav, att det innehåller minst 0,005% kol och minst 0,0l0% kväve, varvid den sammanlagda kol- och k ä n n e t e c k - kvävehalten är över 0,0300%.

3. Stål enligt patentkravet l eller 2, t e c k n a t därav, att det innehåller 3,75-4,75% molybden.

4. Stål enligt patentkravet l, 2 eller 3, n e t e c k n a t därav, att det innehåller upp till 1,00% titan, zirkonium och/eller niob, varvid halterna av titan, zirkonium och niob uppfyller formeln: %Ti/6 + %Zr/7 + %Nb/8 = 1,0-4,0 (%C + %N).

5. Stàl enligt något av patentkraven 1-4, k ä n - att det innehåller minst 0,15% k ä n n e - k ä n - n e t e c k n a t därav, titan.

6. Stål enligt något av patentkraven l-5, att det innehåller minst 0,15% k ä n - n e t e c k n a t därav, niob.

7. Stål enligt något av patentkraven l-6, n e t e c k n a t därav, att det innehåller minst 0,005% kol, minst 0,0l0% kväve, 28,50-30,50% krom, 3,75-4,75% molybden och upp till 1,00% titan, zirkonium och/eller niob, varvid titan-, zirkonium- och niobhalterna upp- k ä n - fyller formeln: 8001869-0 10 %Ti/6 + %Zr/7 + %Nb/8 = 1,0-4,0 (%C + %N) och varvid den sammanlagda kol- och kvävehalten är över 0,0300%.

8. Användningen av stålet enligt något av patent- 5 kraven 1-7 för svetsade konstruktioner, särskilt svet- sade kondensatortuber. 8001869-0 SAMMANDRAG Ett ferritiskt rostfritt stål med utmärkt motstånds- förmåga mot spaltkorrosion och intergranulär korrosion består, räknat efter vikt, väsentligen av upp till 0,08% kol, upp till 0,06% kväve, 25,00~35,00% krom, 3,60-5,60% 5 molybden, upp till 2,00% mangan, upp till 2,00% nickel, upp till 2,00% kisel, upp till 0,5% aluminium, upp till 2,00% titan, zirkonium och/eller niob och resten väsent- ligen järn. Den sammanlagda kol- och kvävehalten är över 0,0275%. Titan-, zirkonium- och niobhalterna uppfyller lO följande ekvation: ' %Ti/6 + %zr/7 + %Nb/8 _>_ %c + %N.