DE1758819A1 - Steel resistant to stress corrosion cracking - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Stähle mit einem 12 bis 20%-igem Chromgehalt, welche gegenüber der Spannungskorrosionsrißbildung resistent sind.The present invention relates to steels with a 12 to 20% chromium content which are resistant to stress corrosion cracking.

Unter bestimmten Bedingungen neigen 18/8 austenitische Stähle stark zur Spannungskorrosionsrißbildung, insbesondere dort, wo chloridhaltige Umgebungsbedingungen angetroffen werden und wo die Betriebstemperaturen die Umgebungstemperatur in hohem Maße übersteigen. Die Resistenz dieses Typs von austenitischem Stahl gegenüber Spannungskorrosionsrißbildung kann durch Erhöhung des Nickelgehaltes gesteigert werden, jedoch werden dadurch gleichzeitig auch die Herstellungspreise beträchtlich erhöht.Under certain conditions, 18/8 austenitic steels have a strong tendency to form stress corrosion cracking, especially where chloride-containing ambient conditions are encountered and where the operating temperatures exceed the ambient temperature to a large extent. The resistance of this type of austenitic steel to stress corrosion cracking can be increased by increasing the nickel content, but at the same time the production prices are thereby also considerably increased.

Eisen mit einem Gehalt von 17 bis 20% an Chrom entfaltet eine ausgezeichnete Resistenz gegenüber Spannungskorrosionsrißbildung. Jedoch entwickeln derartige Chromeisen ein grobes Gefüge, welches beim Erhitzen auf Temperaturen von oberhalb etwa 900°C, wie sie bei einem Schweißvorgang auftreten, einen Anstieg in der Sprödigkeit. Darüberhinaus verringert Schweißen die Korrosionsresistenz und als Folge hiervon ist nach dem Schweißvorgang eine weitere Wärmebehandlung notwendig.Iron with a chromium content of 17 to 20% exhibits excellent resistance to stress corrosion cracking. However, chromium irons of this type develop a coarse structure which, when heated to temperatures above approximately 900 ° C., as occur during a welding process, increases the brittleness. In addition, welding reduces the corrosion resistance and as a result, further heat treatment is necessary after the welding process.

Die vorliegende Erfindung schafft einen Stahl mit einem Gehalt von 0,01 bis 0,2 Gew.-% Kohlenstoff, von 0,01 bis 2,0 Gew.-% Silizium, von 0,01 bis 4,0 Gew.-% Mangan, von 1,0 bis 5,0 Gew.-% Nickel, von 12,0 bis 20,0 Gew.-% Chrom, von 0,5 bis 2,5 Gew.-% Molybdän, von 0,1 bis 2,0 Gew.-% Niob, von 0,01 bis 0,1 Gew.-% Stickstoff.The present invention provides a steel with a content of 0.01 to 0.2% by weight of carbon, of 0.01 to 2.0% by weight of silicon, and of 0.01 to 4.0% by weight of manganese , from 1.0 to 5.0% by weight nickel, from 12.0 to 20.0% by weight chromium, from 0.5 to 2.5% by weight molybdenum, from 0.1 to 2.0% by weight niobium, from 0.01 to 0.1% by weight nitrogen.

Bevorzugte Gewichtsverhältnisse der Nicht-Eisen-Komponenten der Legierung sind von 0,02 bis 0,06 Gew.-% Kohlenstoff, von 0,25 bis 0,7 Gew.-% Silizium, von 0,3 bis 1,0 Gew.-% Mangan, von 2,0 bis 3,0 Gew.-% Nickel, von 15,0 bis 17,0 Gew.-% Chrom, von 0,8 bis 1,2 Gew.-% Molybdän, von 0,4 bis 0,7 Gew.-% Niob und von 0,02 bis 0,04 Gew.-% Stickstoff.Preferred weight ratios of the non-ferrous components of the alloy are from 0.02 to 0.06% by weight carbon, from 0.25 to 0.7% by weight silicon, from 0.3 to 1.0% by weight % Manganese, from 2.0 to 3.0% by weight nickel, from 15.0 to 17.0% by weight chromium, from 0.8 to 1.2% by weight molybdenum, from 0.4 to 0.7 wt% niobium and from 0.02 to 0.04 wt% nitrogen.

Es wurde gefunden, dass die Stähle der vorliegenden Erfindung im Vergleich mit 18/8 austenitischen Stählen und herkömmlichem 17-20%-Chromeisen verbesserte Eigenschaften aufweisen. Die Stähle der vorliegenden Erfindung behalten die sehr hohe Resistenz von 17-20% Chromeisen gegenüber der Spannungskorrosionsrißbildung bei, können jedoch auch bei nur unbedeutendem Kornwachstum geschweißt werden und machen somit eine Wärmebehandlung nach dem Schweißen nicht notwendig. Zusätzlich hierzu ist die allgemeine Korrosionsresistenz in chloridhaltiger Umgebung bis angenähert auf die von 18/8 - Stählen verbessert.The steels of the present invention have been found to have improved properties compared to 18/8 austenitic steels and conventional 17-20% chrome iron. The steels of the present invention retain the very high resistance of 17-20% chromium iron to stress corrosion cracking, but can also be welded with only insignificant grain growth and thus do not require heat treatment after welding. In addition, the general corrosion resistance in a chloride-containing environment is improved to approximately that of 18/8 steels.

Die Eigenschaften der Stähle der vorliegenden Erfindung sind durch die nachfolgenden Beispiele erläutert.The properties of the steels of the present invention are illustrated by the following examples.

Beispiel 1example 1

Drei Stahlproben in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung hatten die folgenden Gewichtsbereiche, ausgedrückt als Gewichtsprozente an Kohlenstoff, Silizium, Mangan, Chrom, Nickel, Molybdän und Niob.Three steel samples in accordance with the present invention had the following weight ranges expressed as percentages by weight of carbon, silicon, manganese, chromium, nickel, molybdenum and niobium.

Tabelle ITable I.

Die Resistenz gegenüber Spannungskorrosionsrißbildung wurde nachgewiesen durch die folgenden Versuchsergebnisse in als Reagens oft verwendeter 42%-iger Magnesiumchlorid-Lösung beim Siedepunkt.The resistance to stress corrosion cracking was demonstrated by the following test results in a 42% magnesium chloride solution at the boiling point which is often used as a reagent.

Es wurden einachsig belastete Prüfkörper mit einer Belastung von 20 Tons/square inch (3150 kg/cm[hoch]2) verwendet.Uniaxially loaded test specimens with a load of 20 tons / square inch (3150 kg / cm [high] 2) were used.

Tabelle IITable II

Der Stahl "17% Cr" ist ein 17%-Chromeisen, und der Stahl "en58E" ist ein Beispiel eines 18/8 austenitischen Stahls.The steel "17% Cr" is a 17% chrome iron and the steel "en58E" is an example of an 18/8 austenitic steel.

Beispiel 2Example 2

Proben von Formstück B der Zusammensetzung wie in Beispiel 1 angegeben, wurden während drei Monaten bei Raumtemperatur in 3%-ige und 10%-ige Natriumchloridlösungen eingetaucht. Zum Vergleich wurden unter den gleichen Bedingungen während der gleichen Zeitdauer Proben von 17%-Chromeisen und En58E-Stahl exponiert.Samples of molding B of the composition as given in Example 1 were immersed in 3% and 10% sodium chloride solutions for three months at room temperature. For comparison, samples of 17% chrome iron and En58E steel were exposed under the same conditions for the same period of time.

Die Ergebnisse des Korrosionstestes waren folgende:The results of the corrosion test were as follows:

Tabelle IIITable III

Beispiel 3Example 3

Die Schweißbarkeit des Stahls wurde durch Schweißen von Stäben mit 3/4" (1,905cm) Durchmessern unter Verwendung von Elektroden auf Nickellegierungsbasis nachgewiesen. Ebenso wurden Schweißungen in 10 Normblechen unter Verwendung von Elektroden auf Nickelbasis und des elektrischen Lichtbogenverfahrens, sowie autogen nach dem Verfahren des inertgasgeschützten elektrischen Wolframlichtbogens durchgeführt. In beiden Fällen wurden Biegeproben von 180° über einen Radius von 1 1/2 t durchgeführt, wobei t die Dicke der Probe bedeutet, ohne irgendeine Rißbildung am ursprünglichem Metall, der Schweiße oder der wärmebeeinflußten Zone. Proben von Formstück C von der Zusammensetzung wie in Beispiel 1 wurden mit einer mittparallelen Schweißraupe hergestellt. Zugprüfungen dieser Proben ergaben die folgenden Ergebnisse:The weldability of the steel was determined by welding 3/4 "(1.905 cm) diameter bars using detected by nickel alloy electrodes. Welds were also carried out in 10 standard sheets using nickel-based electrodes and the electric arc method, as well as autogenous using the method of the inert gas-protected electric tungsten arc. In both cases, bend tests of 180 ° over a radius of 1 1/2 t, where t is the thickness of the specimen, without any cracking of the original metal, weld or heat affected zone were performed. Samples of fitting C of the composition as in Example 1 were made with a centrally parallel weld bead. Tensile tests on these samples gave the following results:

Tabelle IVTable IV

Keine der geschweißten Proben zeigte irgendein Zeichen von Korngrenzen-Korrosion nach drei Tagen beim Siedepunkt im Standardtestreagens Schwefelsäure/Kupfersulfat.None of the welded samples showed any sign of grain boundary corrosion after three days at the boiling point in the standard sulfuric acid / copper sulfate test reagent.

Die Erfindung schafft ebenso Erzeugnisse, soweit sie aus den oben beschriebenen Legierungen hergestellt sind.The invention also provides products insofar as they are made from the alloys described above.

Claims (4)

1. Legierung auf Basis Eisen-Chrom, enthaltend die folgenden Elemente in den angegebenen Gewichtsprozent-Sätzen:1. Alloy based on iron-chromium, containing the following elements in the specified percentages by weight: Kohlenstoff 0,01 bis 0,2%Carbon 0.01 to 0.2% Silizium 0,01 bis 2,0%Silicon 0.01 to 2.0% Mangan 0,01 bis 4,0%Manganese 0.01 to 4.0% Nickel 1,0 bis 5,0%Nickel 1.0 to 5.0% Chrom 12,0 bis 20,0%Chromium 12.0 to 20.0% Molybdän 0,5 bis 2,5%Molybdenum 0.5 to 2.5% Niob 0,1 bis 2,0%Niobium 0.1 to 2.0% Eisen restlicher Anteil, abgesehen von normalen Verunreinigungen.Iron remaining, apart from normal impurities. 2. Legierung auf Basis Eisen-Chrom gemäß Anspruch 1, enthaltend die folgenden Elemente in den angegebenen Gewichtsprozent-Sätzen:2. Alloy based on iron-chromium according to claim 1, containing the following elements in the specified percentages by weight: Kohlenstoff 0,02 bis 0,06 %Carbon 0.02 to 0.06% Silizium 0,25 bis 0,7 %Silicon 0.25 to 0.7% Mangan 0,3 bis 1,0 %Manganese 0.3 to 1.0% Nickel 2,0 bis 3,0 %Nickel 2.0 to 3.0% Chrom 15,0 bis 17,0 %Chromium 15.0 to 17.0% Molybdän 0,8 bis 1,2 %Molybdenum 0.8 to 1.2% Niob 0,4 bis 0,7%Niobium 0.4 to 0.7% Eisen restliche Anteile, abgesehen von normalen Verunreinigungen.Remaining iron, apart from normal impurities. 3. Legierung wie in einem der vorhergehenden Ansprüche und im wesentlichen wie vorstehend in irgendeinem der Beispiele beschrieben.3. Alloy as in any one of the preceding claims and essentially as described above in any of the examples. 4. Bearbeiteter Gegenstand, sofern aus einer Legierung gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche hergestellt.4. A wrought article if made from an alloy according to any one of the preceding claims.