SE501321C2 - Ferrit-austenitiskt rostfritt stål samt användning av stålet - Google Patents

Description

501 321 2 stálen för användning i ureaprocesser. Detta problem har lösts av föreliggande uppfinning.

Legeringsniváerna i duplexa rostfria stål begränsas uppåt av strukturstabiliteten. Den ferrit- austenitiska strukturen innebär att materialet är känsligt för 475°C-försprödning samt utskiljning av intermetallisk fas i temperaturintervallet 600-1000°C.

Utskiljning av intermetallisk fas gynnas främst av höga Cr- av N. Effekten av N pà strukturstabiliteten innebär att och Mo-halter men kan undertryckas genom inlegering högre halter av Cr kan inlegeras i materialet utan att strukturstabiliteten försämras. N-halten begränsas dock uppát av lösligheten i smältan, vilket ger upphov till porositet vid för höga halter, samt den fasta lösligheten i legeringen, vilket kan ge upphov till nitridutskiljning.

För att öka lösligheten av N i smältan kan Mn- och Cr-halten ökas. Mn ökar dock risken för utskiljning av intermetallisk fas, varför Mn bör begränsas. Eftersom N är en stark austenitbildare kan man med ökad N-halt sänka Ni-halten avsevärt och ändå bibehålla en ferrit- austenitisk struktur.

En intressant tillämpning för austenitiska och duplexa rostfria stål är i anläggningar för syntes av urea. Urea framställs genom syntes av ammoniak och koldioxid under högt tryck och hög temperatur.

Processlösningen i högtrycksdelen är ytterst korrosiv mot kolstàl. Rostfria specialstàl används därför i stor utsträckning, men även titan och zirkonium finner tillämpning. De senare är emellertid mycket kostsamma i inköp och tillverkning, vilket begränsar deras användning.

Austenitiska rostfria stål dominerar idag som material i högtrycksdelen av ureaprocessen. Ett vanligt lO 501 321 3 förekommande stål är Sandvik 3R60R U.G., som är en modifierad AISI 3l6L (UNS S 31603), kännetecknat av 18 % Cr, 14 % Ni och 2,7 % Mo, samt en noggrant styrd ferrithalt. För de mest krävande miljöerna används stål av typen 25 % Cr-22% Ni-2 % Mo (UNS S 31050).

Förutsättningen för att rostfria stål skall kunna användas är att passiviteten hos stálen kan upprätthållas. Till processlösningen i ureasyntesen tillsätts därför syre. Denna tillsats är sålunda nödvändig ur materialteknisk synpunkt, men innebär samtidigt energi- och utbytesförluster, liksom en potentiell säkerhetsrisk vid för höga halter. Det finns därför en önskan ur processteknisk synpunkt att reducera syretillsatsen, om möjligt helt eliminera den.

I dagens processer är det emellertid svårt att säkerställa att den erforderliga mängden syrgas är när- varande i processlösningen. Detta är t ex fallet vid kokning av lösningen, vilket sker i strippern, som är den mest kritiska värmeväxlaren. Viss korrosion uppträder även på stål av typ Cr25-Ni22-Mo2 (UNS S 31050) under dessa förhållanden. Korrosion på AISI 3l6L (UNS S 31603) förekommer framförallt under kondenserande förhållanden. Fullgod passivitet kan alltså inte upprätthållas i alla delar av processen.

Bristande materialkvalitet förorsakar även korrosion i ureaprocessen, vilket yttrar sig i angrepp i anslutning till svetsar. Inhomogent material är en annan orsak till korrosion. Dessa faktorer visar att god strukturstabilitet är en förutsättning för god korrosionshärdighet i urealösningen, eller vid andra tillämpningar där god korrosionshärdighet krävs.

När det gäller ureaståls sammansättning är det väl känt att Cr har en gynnsam inverkan på korrosionsresistensen. Ett flertal undersökningar har 501 321 4. också visat att Ni i austenitiska stål år ogynnsamt under förhållanden då låga halter av syre förekommer i processlösningen. Detta yttrar sig i en markant ökning av korrosionshastigheten med ökande Ni-halt i stålet.

Ferritiska stål, som håller låga halter av Ni, uppvisar å andra sidan mycket låg korrosion under dessa förhållanden. De ferritiska stålen har emellertid stora begränsningar som konstruktionsmaterial på grund av dålig strukturstabilitet, som yttrar sig i problem i samband med svetsning och tillverkning.

Ferrit-austenitiska rostfria stål är mycket intressanta ur flera aspekter som material i företrädesvis ureaprocessen. Den höga hållfastheten hos dessa stål kan utnyttjas väl i högtrycksdelen, och den måttliga nickelhalten ger ståltypen bättre resistens mot korrosion under syrefria förhållanden. Ett ferrit- austenitiskt stål bör alltså ha hög Cr-halt och låg Ni- halt för att uppvisa god resistens i ureamiljön under syrefria förhållanden.

Föreliggande uppfinning avser ett duplext ferrit- austenitiskt stål med hög Cr- och N-halt och låg Ni- halt avsett främst för högtrycksdelar vid ureasyntes, men som även kan finna tillämpningar inom andra miljöer, där höglegerade austenitiska rostfria stål används för att erhålla korrosionsresistens. Speciellt goda egenskaper har lyckats ernås i följande tillämpningar: - Stripperrör i ureaanläggningar - Ferruler i ureaanläggningar - Kondensorrör i ureaanläggningar - Påsvetsgods i ureaanläggningar - Högtrycksrör i ureaanläggningar - Salpetersyraprocessen (t ex i cooler-condenser) lO l5 501 321 - Pappers- och massaindustrin (t ex i vitlutmiljö) - Svetstråd Andra lämpliga applikationer för stàllegeringen enligt uppfinningen är som tillverkningsmaterial för sömlösa rör, svetsade rör, flänsar, kopplingar och plåt.

Legeringen karakteriseras av god strukturstabilitet, vilket kunnat uppnàs vid den höga Cr-halten genom tillsats av höga halter N.

Nedan följer en presentation av de bifogade diagrammen: Diagram 1 visar inverkan av Cr pà avfrätningen enligt Huey-prov.

Diagram 2 visar inverkan av Mn på avfrätningen enligt Huey-prov.

Diagram 3 visar inverkan av Mo på avfrätningen enligt Huey-prov.

Diagram 4 visar inverkan av N på avfrätningen enligt Huey-prov.

Diagram 5 visar inverkan av Cr på avfrätningen enligt Streicher-prov.

Diagram 6 visar inverkan av Mn på avfrâtningen enligt Streicher-prov.

Diagram 7 visar inverkan av Mo på avfrätningen enligt Streicher-prov.

Diagram 8 visar inverkan av N på avfrätningen enligt Streicher-prov.

Diagram 9 visar inverkan av N på fördelnings- koefficienten %Cra/%Cry.

Diagram 10 visar inverkan av N pá fördelnings- koefficienten %Nia/%NiY.

Legeringen innehåller i vikt-%: 501 321 - C max 0,05 - Si max 0,8 - Mn 0,3 - 4 - Cr 28 - 35 - Ni 3 - 7 - MO 1,0 - 4,0 - N 0,30 - 0,55 - Cu max 1,0 - W max 2,0 - S max 0,010 - Ce max 0,2 balans av Fe jämte normalt förekommande föroreningar och tillsatser. Ferrithalt: 30-70 volym-%. gg; är närmast att betrakta som ett föroreningselement i föreliggande uppfinning och har begränsad löslighet i både ferrit och austenit. Den begränsade lösligheten innebär att risk för karbidutskiljningar föreligger vid för höga halter, med nedsatt korrosionsmotstànd som följd. C-halten bör av denna anledning begränsas till max 0,05 %, företrädesvis till max 0,03 % och helst till max 0,02 %.

Kisel utnyttjas som desoxidationsmedel vid stàltillverkningen och ökar flytbarheten vid tillverkning och svetsning. Alltför höga Si-halter ökar tendensen för utskiljning av intermetalliska faser och sänker lösligheten av N. Av denna anledning bör Si- halten begränsas till max 0,8 %, företrädesvis till max 0,5%.

Mangan tillsätts legeringen för att öka N-lösligheten i smâltan och för att ersätta Ni som legeringselement, eftersom Mn anses vara austenitstabiliserande. l5 501 321 7 Undersökningar som redovisas längre fram i denna beskrivning visar att Mn påverkar korrosionsresistensen negativt och dessutom försämrar strukturstabiliteten, vilket yttrar sig i större risk för utskiljning av intermetallisk fas. Inlegering med Mn har ändock ansetts vara fördelaktig på grund av ökad N-löslighet och möjlighet till lägre Ni-halt med bibehållen ferrithalt. Överraskande visar det sig dock att Mn har en försumbar austenitstabiliserande inverkan. Utan att därigenom bindas upp av något teoretiskt samband tros orsaken vara att den höga N-halten ger en omfördelning av Mn från austenit till ferrit, så att Mn-halten skiljer obetydligt mellan ferrit och austenit då N- halten är hög. Det har dessutom visat sig att vid de aktuella Cr-halterna i legeringen är N-lösligheten i smältan så hög att den ej motiverar någon inlegering av Mn till höga nivåer. Lämpligen väljes en Mn-halt på mellan 0,3 och 4 vikt-%, företrädesvis mellan 0,3 och 1 vikt-%.

Krom är det mest aktiva elementet för att öka resistensen mot flertalet korrosionstyper. Vid urea- syntes är Cr-halten av stor vikt för resistensen, varför Cr-halten bör maximeras så långt det är möjligt ur strukturstabilitetssynpunkt. En ökning av Cr-halten innebär att ferriten, som alltid har högre Cr-halt än austeniten, kommer att vara utskiljningskänslig vid för höga, vilket innebär att utskiljning, främst av intermetallisk fas, kan ske i ferriten samt i ferrit- ferrit- och ferrit-austenitkorngränser. Önskvärt är därför att omfördela Cr från ferrit till austenit, så att den svagare austeniten får ökad resistens, och högre totalhalt av Cr kan inlegeras utan att försämra strukturstabiliteten. Cr ökar dessutom lösligheten av N 501 lO 321 8 i smältan samt den fasta lösligheten av N i legeringen.

Vid tillräckligt hög Cr-halt underlättas även smälttillverkningen genom att det då är möjligt att tillsätta allt kväve i AOD:n (argon-oxygen decarburization), vilket innebär att tillsats av dyrt Fe-Cr-N vid skänkbehandlingen kan undvaras. För att erhålla tillräcklig korrosionsresistens i austeniten bör Cr-halten vara minst 25 %, företrädesvis minst 27 %, i austenitfasen. En total Cr-halt av minst 28 % \ är därför önskvärd, företrädesvis minst 29 %. Cr ökar dock i kombination med Mo, W, Si och Mn risken för utskiljning av intermetalliska faser, varför Cr-halten bör begränsas till max 35 %, företrädesvis max 33 %.

Nickel används främst som ett austenitstabiliserande element och bör i föreliggande uppfinning hállas så lågt som möjligt. En viktig orsak till austenitiska rostfria stáls dåliga resistens i ureamiljö med låga syrehalter anses vara den relativt höga Ni-halten i dessa. Den lägre Ni-halten i ferrit-austenitiska rostfria stål anses vara en primär anledning till denna legeringstyps bättre resistens i ureamiljö med låga syrehalter. Inlegering med N innebär att lägre Ni- halter kan tillsättas med bibehållen ferrithalt.

Begränsande för resistensen i ureamiljö år dock Ni- halten i austenitfasen. Ni-halten är högre i austenitfasen jämfört med ferritfasen. Undersökningar som redovisas längre fram visar överraskande att en ökning av N-halten ej endast möjliggör en sänkning av Ni-halten, utan även innebär att Ni omfördelas från austenitfasen till ferritfasen. Detta innebär alltså en ytterligare förbättrad resistens i ureamiljö, eftersom den svagare austenitfasen erhåller lägre Ni-halt än vad som förväntades då N-halten ökades. I föreliggande lO l5 501 321 9 uppfinning krävs 3-10 % Ni, företrädesvis 3-7 % Ni, för att erhàlla en ferrithalt i intervallet 30-70 0. \0 Molybden är ett mycket aktivt element och används för att förbättra legeringens passivitet. Mo tillsammans med Cr och N är de element som effektivast ökar resistensen mot punkt- och spaltkorrosion.

Undersökningar som redovisas längre fram visar överraskande att ökande Mo-halt i legeringen enligt föreliggande uppfinning ökar resistensen mot oxiderande miljöer, vilket yttrar sig i lägre avfrätning vid Huey- provning dä halten Mo ökas. Mo minskar dessutom tendensen för utskiljning av nitrider genom att öka den fasta lösligheten av N. En Mo-halt av minst 1 % är därför önskvärd. För höga halter av Mo innebär dock risk för utskiljning av intermetalliska faser, särskilt om Cr-halten samtidigt är hög. Mo bör därför begränsas till max 4 %, företrädesvis max 3 %, i synnerhet max 2 %.

Kväve är ett mycket aktivt element i legeringen. N är en stark austenitbildare och underlättar austenitáterbildning i den värmepàverkade zonen efter svetsning. N påverkar fördelningen av Cr och Mo, så att högre N-halter ökar den relativa andelen Cr och Mo i austeniten. Detta innebär dels att austeniten blir mer korrosionsbeständig och dels att högre Cr- och Mo- halter kan inlegeras med bibehållen strukturstabilitet, eftersom andelen Cr och Mo i den jämfört med austeniten mer utskiljningskänsliga ferriten blir lägre vid givna halter av Cr och Mo. Eftersom austenitfasen är den svagare fasen i legeringen kommer denna att angripas preferentiellt i ureamiljö. Inlegering av höga N-halter är därför synnerligen gynnsamt, eftersom det minskar 501 321 risken för utskiljning av intermetallisk fas i ferriten samt ökar korrosionsresistensen. Dessutom är det välkänt att N undertrycker bildning av intermetallisk fas, även i rent austenitiska stål. För duplexa stål erhålls alltså dels en minskad utskiljningskänslighet på grund av elementomfördelning och dels en minskad utskiljningskänslighet på grund av kvävet i sig som legeringselement. N bör därför tillsättas i en halt av minst 0,20 %, företrädesvis minst 0,30 %, och i synnerhet minst 0,36 %. N begränsas uppåt av lösligheten i smältan samt den fasta lösligheten i legeringen, vilket innebär att utskiljning av nitrider kan ske vid alltför höga N-halter. För höga N-halter kan dessutom ge upphov till porbildning vid svetsning.

N bör därför begränsas till max 0,60 %, företrädesvis 0 max 0,55 ø\ Vid svetsning underlättar kväve återutskiljningen av austenit, vilket drastiskt förbättrar segheten och korrosionsbeständigheten hos svetsförbandet.

Koppar ökar allmänkorrosionsresistensen i syramiljöer, såsom svavelsyra. Höga halter av Cu sänker dock punkt- och spaltkorrosionsresistensen. I den aktuella legeringstypen är dessutom den fasta lösligheten av Cu begränsad. Cu bör därför begränsas till max 1,0 %.

Wolfram ökar resistensen mot punkt- och spaltkorrosion.

Höga halter av W ökar dock risken för utskiljning av intermetalliska faser, särskilt i kombination med höga Cr- och Mo-halter. Inlegering med W innebär dessutom en dyrbarare hantering i stålverket. Mängden W bör därför O begränsas till max 2,0 <.

Svavel påverkar korrosionsresistensen negativt genom 501 321 ll bildning av lättlösliga sulfider. Varmbearbetbarheten försämras dessutom av höga S-halter. S-halten bör därför begränsas till max 0,010 %, företrädesvis till max 0,005 %, helst till max 0,001 o\° Cerium kan tillsättas legeringen, t ex i form av mischmetall, för att öka varmbearbetbarheten hos le- geringen. Ce bildar ceriumoxisulfider som, till skillnad fràn t ex mangansulfider, ej försämrar korrosionsresistensen. Ce kan därför tillsättas till legeringen i halter upp till max 0,2 %, företrädesvis max 0,1 %. Om Ce tillsätts bör halten vara minst 0,03 %.

Ferrithalten hos legeringen är viktig för att säkerställa fassammansättning, strukturstabilitet, varmbearbetbarhet och korrosionsresistens. Ferrithalten bör därför vara i intervallet 30-70 volym-%, företrädesvis i intervallet 30-55 volym-%.

Uppfinningen syftar till att finna en legering med goda korrosionsegenskaper, främst i ureamiljö. Eftersom Cr är det mest effektiva elementet för att förbättra resistensen, vilket är en följd av förbättrade passiveringsegenskaper med ökad Cr-halt, bör Cr-halten vara så hög som möjligt. Emellertid kommer vid en viss halt av Cr strukturstabiliteten att försämras. Orsaken är att ferriten, som har högre Cr- och Mo-halter än austeniten, blir utskiljningsbenägen, varvid främst intermetalliska faser kommer att skiljas ut i ferriten eller i ferrit-ferrit- respektive ferrit-austenitkorn- gränserna. Genom inlegering av N omfördelas dock Cr och Mo till austenitfasen.

I syfte att optimera Cr-halten i austenitfasen bör 501 321 12 företrädesvis följande villkor vara uppfyllt (samtliga procentangivelser avser som vanligt vikt-%): %Cr + 15-%N > 31, i synnerhet > 33 För att ytterligare förstärka resistensen mot oxiderande miljöer kan med fördel följande samband vara uppfyllt: %Cr + %Mo - 8-%N > 22 I syfte att minimera risken för utskiljning av intermetalliska faser vid tillverkningen, bör sammansättningen företrädesvis återspeglas av följande relation: %Cr + 4,1-%Mo + 1,4-%Ni - 6,9-%N < 55, samt i synnerhet även följande samband: %Cr + 0,9-%Mn + 4,5-%MO - 12,9-%N < 35 För att ytterligare förbättra villkoren för uppnáendet av tillräcklig kvävelöslighet i smältan vid AOD-tillverkning, är företrädesvis följande samband uppfyllt: 4,5-%Cr + 2-%Mn + 1,1-%Mo - %Ni > 114 Exempel Ett antal försökscharger togs fram genom gjutning av 170 kg göt som varmsmiddes och extruderades till stång, varav material för de flesta korrosionstesterna dessutom kallvalsades före släckglödgning.

Tabell 1 visar sammansättning hos försökschargerna i viktsprocent. 501 321 l 3 Tabell 1 Stål Charge C Si Mn Cr Ni Mo N 1 654604 0,015 0,18 » 7,07 30,94 6,56 1,95 0,37 2 654593 0,016 0,20 6,12 30,46 8,08 1,55 0,28 3 (enl uppf) 654594 0,017 0,22 1,13 30,42 9,92 1,26 0,18 4 654617 0,015 0,23 8,00 29,14 6,56 1,03 0,27 654597 0,016 0,19 5,87 29,01 8,89 1,96 0,18 6 (m1 uppf). 654598 0,015 0,21 1.09 29.31 6,08 1,56 0,38 7 654600 0,015 0,22 8,19 27,46 7,47 1,34 0,13 8 654601 0,021 0,22 6,04 27,65 4,07 1,01 0,38 9 (enl uppf) 654602 0,015 0,22 1,16 27,50 6,70 2,02 0,28 (enl UPPÛ 654605 0,0 15 0,27 1,02 29,03 3,86 1,06 0, 19 1 1 654606 0,017 0,23 7,45 29,61 5,24 1,52 0,37 12 654611 0,015 0,19 7,46 30,77 6,35 1,55 0,36 13 654614 0,015 0,20 1,70 23,81 9,17 1,07 0,13 14 654596 0,017 0,22 3,00 23,85 7,10 1,95 0,28 2 O Legeringarna 1 - 9 togs fram enligt principen för statistisk försöksplanering (SFP) varvid Cr, Mn, Mo och N varierades på ett systematiskt sätt, vilket ger information om de fyra ovannämnda elementens inverkan pà olika resultatparameterar. Ferrithalten hölls inom intervallet 40-60% för samtliga legeringar genom balansering med Ni.

Mekaniska egenskaper 3 0 De mekaniska egenskaperna för materialen befanns vara goda. Ett exempel ges i tabell 2, där de mekaniska egenskaperna för legering nr 10 framgår. 501 321 14 Tabell 2 Legering Sträckgräns Brottgräns A5 Slagseghet Vickers Rp0.2 (MPa) Rm (MPa) (%) (J/cm2) hårdhet °C -50°C HVl0 471 715 37 260 260 250 Av tabellen framgår att materialet har en god duktilitet, brottförlängningen (A5). Materialet har också god vilket belyses av det höga värdet pá slagseghet, även vid låga temperaturer.

Omslagstemperaturen är lägre än -50°C.

Strukturstabilitet Det är mycket viktigt att legeringen är tillräckligt strukturstabil för att kunna tillverkas och svetsas utan att intermetallisk fas eller nitrider skiljs ut. Den höga N-halten i legeringen gör att materialet, trots sin höga legeringsnivá, klarar kraven pà strukturstabilitet. Anledningen är att kväve undertrycker bildningen av intermetallisk fas, samtidigt som kväve omfördelar Cr och Mo från ferrit till austenit.

Tabell 3 visar inverkan av glödgningsförfarandet pà strukturen hos några försökscharger, varvid uppvärmningshastigheten var l50°C/min, glödgningstemp. lO20°C, hálltiden 3 min, med varierande svalningshastighet. Andel intermetallisk fas mättes genom punkträkning. lO l5 501 321 Tabell 3 ÅmàflünmnwmflBkflß'% 140 0 17 46 17 0 17 28 Uppenbarligen är legering 13 mer utskiljningskänslig än legering 10, vilket beror pà att kvävehalten är lägre i legering 13. Legering 3 klarar utan att skilja ut intermetallisk fas en svalningshastighet av 140°C/min, men inte 17,5°C/min.

Orsaken är att kvävehalten är för låg vid den högre Cr- halten i denna legering för att vara lika strukturstabil som legering 10. Legering 3 är dock tillverkningsbar eftersom svalningshastigheten 140°C/min motsvarar den lägsta tänkbara svalningshastigheten vid tillverkningen.

KOIIOS iOIIS QrOVIling Huey-provning enligt ASTM A262 practice C är en etablerad metod för att mäta resistensen hos legeringar i oxiderande miljöer och för att testa om materialet värmebehandlats på ett korrekt sätt. Eventuella utskiljningar, t ex kromkarbider i korngränserna, ökar avfrätningshastigheten vid Huey-provning. Material för ureamiljö levereras ofta mot specifikationer som kräver låga korrosionshastigheter vid Huey-provning, och anses framförallt ge en uppfattning om materialens beteende i oxiderande processmiljö. Tabell 4 visar avfrätningshastigheten vid Huey-provning av legeringarna i släckglödgat (1040°C/20 min/Hßfl tillstànd. 501 321 16 Tabell 4 Huey-provning av legeringar i släckglödgat tillstànd.

.A 0 1 2 3 4 6 7 8 9 ' 11 12 13 14 Legeringarna 1-9 kan användas för att beräkna inverkan av Cr, Mn, N och Mo pà avfrätningshastigheten vid Huey-provning. Diagrammen 1 - 4 visar grafiskt inverkan av elementen. Följande samband erhålles: Avfrätning [mm/ár] = 0,0007% Mn + 0,065% N 0,285 - 0,0080% Cr - 0,0080% MO + En gynnsam effekt av Cr och Mo på resistensen vid Huey-provning och en ogynnsam effekt av Mn och N framgår. Effekten av N förklaras med att N omfördelar Cr från ferriten till austeniten, vilket innebär att Cr-halten sjunker i ferriten, varför avfrätningshastigheten ökar. Överraskande är att Mo är gynnsamt för resistensen vid Huey-provning. Tidigare har det varit allmänt känt att Mo ökar avfrätningen vid 501 321 17 Huey-provning. Uppenbarligen är detta inte fallet för duplexa stål med höga Cr- och N-halter.

Streicherprovning enligt ASTM A262 practice B är en metod som på ett liknande sätt som Huey-provning testar materialens resistens i oxiderande miljöer.

Diagrammen 5 - 8 visar grafiskt inverkan av elementen.

Av dessa diagram framgår att Cr är mycket gynnsamt för resistensen, Mo nàgot gynnsamt, medan N och Mn är ogynnsamma.

Resistensen mot lokal korrosion, såsom punktkorrosion, spaltkorrosion och spänningskorrosion, är viktig för att materialet skall kunna användas i t.ex. värmeväxlare, där höga kloridhalter kan orsaka problem. Duplexa rostfria stål har generellt mycket hög resistens mot spänningskorrosion, vilket förklaras av den ferrit-austenitiska strukturen i sig, men även av dessa stàls mycket goda passivitet.

Punktkorrosion utgör för rostfria stàl ofta ett problem, vilket föreliggande uppfinning till stor del lyckats undanröja. Mätning av kritisk punktfrätnings- temperatur (CPT) enligt den modifierade standarden ASTM G48 A, där temperaturen stegras i intervall pà 5°C tills punktkorrosion uppträder, är en gängse metod för att testa korrosionsresistensen i havsvattenmiljö. De temperaturer, vid vilka punktkorrosion uppträder, framgår nedan av Tabell 5. I denna tabell anges den kritiska punktfrätningstemperaturen (CPT) i 6-procentig FeCl3. 501 321 18 Tabell 5 Legering CPT (°C) 60 13 45 Den högre N-halten hos legering 10 ger bättre punktkorrosionsresistens än hos legering 13. Legering 4 har sämre resistens än legering 10 pga högre Mn-halt; Mn kan sänka punktkorrosionsresistensen genom att lättlösliga mangansulfider bildas.

Balansering av de ingående elementen enligt föreliggande uppfinning har gjorts mycket noggrant i syfte att erhålla en god strukturstabilitet, goda mekaniska egenskaper och hög korrosionsresistens.

Diagram 9 visar inverkan av N på fördelningen av Cr i ferriten (Cra) och Cr i austeniten (Cryö. Det framgår att Cr omfördelas frán ferriten till austeniten vid ökad N-halt. Diagram 10 visar inverkan av N pá fördelningen av Ni mellan ferriten (Nia) och austeniten (Niy). Överraskande visar det sig att Ni omfördelas från austeniten till ferriten vid ökande N-halt.

Tabell 6 visar fassammansättningen hos tvâ legeringar enligt uppfinningen, varvid fassammansättningen anges i vikt-%. 501 321 19 Tabell 6 Legering Cr Ni Mo N 3 (ferrit) 34,7 7,0 1,75 <0,05 3 (austenit) 27,5 12,17 1,13 0,28 3 (totalt) 30,42 9,92 1,26 0,18 6 (ferrit) 31,69 4,53 2,16 <0,05 6 (austenit) 29,10 7,02 1,49 0,52 6 (totalt) 29,31 6,08 1,56 0,38 Det framgår att hög N-halt ger en hög Cr-halt i austeniten samtidigt som Ni-halten är lág.

Claims (16)

501 321 10 15 20 25 30 20 PATENTKRAV

1. Duplex, rostfri, ferrit-austenitisk stàllegering, kännetecknad av att den innehåller, i vikt-%: - C max 0,05 - Si max 0,8 - Mn 0,3 - 4 - Cr 28 - 35 - Ni 3 - 7 - Mo 1,0 - 4,0 - N 0,30 - 0,55 - Cu max 1,0 - W max 2,0 - S max 0,010 - Ce max 0,2 samt balans Fe jämte normalt förekommande föroreningar och tillsatser, varvid ferrithalten utgör 30 - 70 volym-%.

2. Stállegering enligt krav 1, kännetecknad av att C- halten är högst 0,03 vikt-%, företrädesvis högst 0,02 vikt-%.

3. Stållegering enligt krav 1 eller 2, kännetecknad av att Si-halten är högst 0,5 vikt-%.

4. Stållegering enligt något av föregående krav, kännetecknad av att Cr-halten är mellan 29 och 33 vikt-%.

5. Stållegering enligt något av föregående krav, kännetecknad av att Mo-halten är mellan 1,0 och 3,0 vikt-%. lO 15 20 25 30 501 321 21

6. Stàllegering enligt något av föregående krav, kännetecknad av att Mo-halten är mellan 1,0 och 2,0 vikt-%.

7. Stàllegering enligt något av föregående krav, kännetecknad av att N-halten är mellan 0,36 och 0,55 vikt-%.

8. Stàllegering enligt något av föregående krav, kännetecknad av att Mn-halten är mellan 0,3 och 1 vikt~%.

9. Stàllegering enligt något av föregående krav, kännetecknad av att ferrithalten är mellan 30 och 55 volym-%.

10. Stàllegering enligt något av föregående krav, kännetecknad av att Cr-halten i austenitfasen är minst 25 vikt-%.

11. Stàllegering enligt något av föregående krav, kännetecknad av att Cr-halten i austenitfasen är minst 27 vikt-%.

12. Användning av en stállegering enligt något av kraven 1 - 11 i någon av de miljöer som förekommer vid tillverkning av urea.

13. Användning enligt krav 12, kännetecknad av att stållegeringen enligt något av kraven 1 - 11 ingår i stripperrör, ferruler, kondensorrör, pàsvetsgods och högtrycksrör i ureaanläggningar.

14. Användning av en stállegering enligt något av 501 321 lO 22 kraven 1 - ll såsom konstruktionsmaterial i processkemiska komponenter, som är avsedda att användas i salpetersyramiljö.

15. Användning av en stàllegering enligt något av kraven 1 - ll i pappers- och massaindustrin, såsom i vitlutsmiljö.

16. Användning av en stàllegering enligt något av kraven 1 - ll i svetstrád.