DE19950312C2 - Verfahren der zerstörungsfreien Werkstoffprüfung zur vor Ort Bestimmung der Korrosionsbeständigkeit metallischer Werkstoffe und/oder Schweißnähte bezüglich ihrer Passivität gegenüber Korrosion - Google Patents
Verfahren der zerstörungsfreien Werkstoffprüfung zur vor Ort Bestimmung der Korrosionsbeständigkeit metallischer Werkstoffe und/oder Schweißnähte bezüglich ihrer Passivität gegenüber KorrosionInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren der zerstörungsfreien Werkstoffprüfung zur
vor Ort Bestimmung der Korrosionsbeständigkeit metallischer Werkstoffe
und/oder Schweißnähte.
Bisher ist zur Ermittlung der Beständigkeit gegen interkristalline Korrosion an
Grundwerkstoffen im Lieferzustand bekannt, dies mit einer Probenahme und
einer Untersuchung im Labor durchzuführen. So wird zerstörend an einer zu
prüfenden Turbinenschaufel aus dem Übergangsbereich vom Turbinenschau
felblatt zum Turbinenschaufelfuß, d. h. aus dem oberflächennahen Bereich
(5 mm), eine Probe herausgeschnitten. Dabei wird je ein Korrosionsversuch
nach SEP 1877 mit den bekannten Verfahren II und III durchgeführt. Für die
Bewertung der Korrosionsversuche müssen im Schliffbild bestimmte Kriterien
eingehalten werden. Dazu gehören Korngrenzenangriffe bis zu 0,1 mm Tiefe.
Außerdem sind nach dem Verfahren II Abtragsraten von ≦ 0,5 g/m2h und nach
dem Verfahren III von ≦ 10 g/m2h zulässig.
Nachteilig bei dieser erfindungsgemäßen Lösung ist, daß bei diesem Verfahren
die Oberfläche des Werkstoffes durch Zerstörung geschwächt wird. Weiterhin
ist nachteilig, daß die gesamte Untersuchung nur im Labor und nicht sofort vor
Ort durchgeführt werden kann.
Weiterhin sind zur Korrosionsprüfung für die Klassifizierung des Werkstoffzu
standes sowohl die Methode der Bestimmung der Lochkorrosion nach ASTM
G48 A bei 40°C bekannt, wobei sowohl die Anforderung eines maximal zuläs
sigen Gew.-Verlustes nach 72 h < 10 g/m2 als auch die Methode der interkristal
linen Korrosion nach SEP 1877, Verfahren 1 einzuhalten ist, wobei keine Risse
nach dem Biegen der Probe zulässig sind. Bei beiden Methoden ist das Ergeb
nis im Abnahmeprüfzeugnis 3.1 nach DIN EN 10204 zu dokumentieren. Nach
teilig bei diesen beiden Methoden ist, daß die Korrosionsprüfung nur zur Klas
sifizierung des Werkstoffes dienen und nicht als hinreichender Nachweis für die
Korrosionsbeständigkeit unter REA-Bedingungen anzusehen ist. Mit diesen
Methoden sind keine eindeutigen Überwachungsmaßnahmen der Korrosionsbe
ständigkeit an Bauteilen vor Ort von metallischen Werkstoffen bezüglich ihrer
Passivität gegenüber Korrosion möglich.
Es ist die Druckschrift DE 197 49 111 A1 bekannt. Die Druckschrift betrifft eine
"Elektrochemische Untersuchungsanordnung und miniaturisierte Meßzelle zur
Untersuchung eines metallischen Bauteils".
Dabei weist die Meßzelle ein Gehäuse auf, in dem sich eine Gegenelektrode
und eine Bezugselektrode befinden, die in eine Prüflösung eintauchen. Über
eine Gehäuseöffnung mit einer seitlichen Dichtung benetzt die Prüflösung das
Bauteil, das als Arbeitselektrode dient. Dabei leitet ein elektrisches Anlagenteil
einen Strom durch die Gegenelektrode und das Bauteil und mißt gleichzeitig die
Spannung zwischen Bauteil und Bezugselektrode.
Nachteilig dabei ist, daß mit dieser elektronischen Untersuchungsanordnung
keine Simultanprüfung von Strom-Potential-Kurven-Aufzeichnungen, Gefüge
entwicklungen sowie keine Bestimmung der Korrosionsbeständigkeit u. a. nach
Wärmebehandlungen im mobilen Einsatz vorgenommen werden können.
Ein weiterer Nachteil ist, daß mit der Verfahrensweise nicht die Einsatzdauer
von korrsosionsbeständigen Werkstoffen sowie deren Passivität gegenüber
Korrosion bestimmt werden kann.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, vor Ort ein Verfahren der zerstö
rungsfreien Werkstoffprüfung zu finden mit dem eine Überwachung und Be
stimmung der Korrosionsbeständigkeit u. a. nach der Wärmebehandlung durch
Schweißen sowie eine brauchbare für eine Schweißzulassungsprüfung bzw.
nach Fertigungs- und Reparaturschweißungen mit nachfolgender notwendiger
Lösungsglühung gemäß VGB-Richtlinie M 502 ermöglicht wird und die Einsatz
dauer von korrosionsbeständigen Werkstoffen sowie deren Passivität gegen
über Korrosion bestimmt werden kann.
Dies wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß an einer medienberührten
Oberfläche eines Bauteils mittels mobilem Strom-Potential-Verfahren eine
Strom-Potential-Kurve an relevanten Stellen aufgenommen und über bereits
vorhandene Referenzkurven mit einem Soll-Zustand verglichen wird und an
schließend die ermittelten Strom-Potential-Kurven mit den geringsten kriti
schen Potentialen und/oder Durchbruchpotentialen für Referenzabdrücke
und/oder für eine Materialprobenentnahme vorbereitet werden, indem an einem
Bauteil in an sich bekannter Weise die Oberfläche durch Polieren präpariert
und bei einer Probenstromdichte bis max. 10 mA/mm2 eine chargenunabhängi
ge Gefügeentwicklung erkennbar wird und die vorbereitete Oberfläche nachfol
gend mit einem Strom-Potential-Ätzverfahren gemessen und bis weit über
das Durchbruchpotential von 1 Volt bis ca. 3 Volt hinaus, d. h. bis zur anodi
schen Auflösung des Gefüges, präpariert wird, wobei der mobil ermittelten
Strom-Potential-Kurve direkt das vorgefundene Gefüge an der dazugehöri
gen Meßstelle zugeordnet wird und zusätzlich mit einem Folienabdruck, insbesondere
aus Acetylcellulose, ein Gefügeoberflächenabdruck fixiert sowie abge
nommen wird und anschließend die in dem Gefügeoberflächenabdruck enthal
tenen Sigmaphasen mittels energiedispersiver Spektralanalyse (EDX) analy
siert und ebenfalls der Strom-Potential-Kurve zugeordnet werden, so daß im
Ergebnis durch die eindeutige Zuordnung jede korrosive Schwachstelle präzise
lokalisiert und bestimmt wird.
Anhand eines Ausführungsbeispiels wird die Erfindung näher erläutert. Dabei
zeigt:
Fig. 1 die rasterelektronenmikroskopische Aufnahme einer Gußhaut, deren
Chrom-Gehalt ca. 4% unter dem der beschliffenen Oberfläche liegt
Fig. 2 die Gegenüberstellung von Strom-Potential-Kurven der Gußhaut zur be
schliffenen Oberfläche
Fig. 3 die Gegenüberstellung von Strom-Potential-Kurven eines korrosionsbe
ständigen Duplexwerkstoffes zu einem nicht korrosionsbeständigen Du
plexwerkstoff entstanden durch Ausscheidungshärtung des korrosions
beständigen Duplexwerkstoffes
Fig. 4 nahezu ausscheidungsfreien Duplex (korrosionsbeständig)
Fig. 5 Gefügebild eines nicht korrosionsbeständigen ausscheidungsgehärteten
Duplex, 1000 : 1
Fig. 6 Gefügebild mit unzulässiger Phasenausbildung-flächig, linear, zusam
menhängend
Fig. 7 Gefügebild mit zulässiger Phasenausbildung-körnig, wolkig
Fig. 8 Gegenüberstellung der Strom-Potential-Kurven einer unzulässigen und
zulässigen Phasenausbildung von Nickelbasiswerkstoffgefügen
Fig. 9 Gegenüberstellung der Strom-Potential-Kurven einer beschliffenen und
einer unbeschliffenen (Gußhaut) Nickelbasisoberfläche
An unzerstörten REA-Suspensionspumpengehäusen wird ein mobiles Korrosi
onsprüfverfahren angewendet. An der medienberührten Oberfläche eines Ge
häuses werden mehrere vorher festgelegte Stellen von ca. 11 mm2 geprüft.
Anschließend wird von dem Bereich mit der geringsten Korrosionsbeständigkeit
eine Gefügeentwicklung abgenommen und den Meßkurven direkt zugeordnet.
Es wird die Korrosionsbeständigkeit der Gußhaut ermittelt (Fig. 1).
Die z. B. chemische Zusammensetzung der Gußhaut liegt hier deutlich neben
der der Sollzusammensetzung (-4% Cr) und wird indirekt angezeigt. Die dabei
zu erwartenden Kurvenverläufe des Duplexgefüges mit Passivierungsverhalten
bis 1 Volt werden auf dieser Gußhaut (Fig. 2) nicht erreicht.
Ein nahezu ausscheidungsfreies Duplexgefüge enthält stets ein Passivierungs
verhalten mit geringem kritischen Potential und hohem Durchbruchpotential ca.
1 Volt (Fig. 3 und Fig. 4).
Dabei wird in Fig. 3 eine Referenz für ein unzulässiges Korrosionsverhalten in
einer steilen Kurve mit Durchbruchpotential von ca. 300 mV dargestellt.
Das mittels mobilem Strom-Potential-Ätzverfahren ermittelte dazugehörige Ge
füge wird in Fig. 5 sichtbar dargestellt.
An einem weiteren Ausführungsbeispiel soll die Erfindung weiter erläutert wer
den.
An unzerstörten REA-Quencherklappen wird ein mobiles Korrosionsprüfverfah
ren angewendet. Mit diesem Verfahren werden an den relevanten medienbe
rührten Oberflächenbereichen der Klappen mehrere Stellen von ca. 11 mm2 in
kurzer Zeit geprüft. Anschließend wird von dem Bereich mit der geringsten und
der besten Korrosionsbeständigkeit eine Gefügeentwicklung ermittelt, die den
erzielten Meßkurven direkt zugeordnet wird. Dazu wird in den Fig. 6; 7; 8; 9
eine unzulässige (flächig, linear und zusammenhängend) und eine zulässige
(körnig, wolkig) Phasenausbildung eines REA-Klappenwerkstoffes aus 2.4883
mit den dazu mobil ermittelten Strom-Potential-Kurven des Strom-Potential-
Ätzverfahrens dargestellt.
Überraschenderweise kann bei dieser Lösung im besonderen Maße der ermit
telte Strom-Potential-Kurve direkt das vorgefundene Gefüge an der dazugehö
rigen Meßstelle zugeordnet werden. Zusätzlich wird mit einem Folienabdruck,
der aus Acetylcellulose besteht, ein Gefügeoberflächenabdruck punktgenau
fixiert und abgenommen werden.
Anschließend wird in in dem Gefügeoberflächenabdruck enthaltenen Sig
maphasen mittels energiedispersiver Spektralanalyse analysiert und zusätzlich
der Strom-Potential-Kurve zugeordnet. Im Ergebnis wird durch die eindeutige
Zuordnung jede korrosive Schwachstelle präzise lokalisiert und bestimmt.
Durch die Erfindung werden folgende Vorteile erreicht:
- 1. Eine zerstörungsfreie Wareneingangsprüfung von korrosionsbeständigen Bauteilen ist möglich.
- 2. Es wird eine eindeutige Überwachung der Oberflächengüte, der Wärmebe handlung von Schweißnähten und einer Oberflächenbearbeitung durchge führt.
- 3. Mit dieser mobilen Bestimmung durch das Strom-Potential-Ätzverfahren er folgt gleichzeitig die Zuordnung der Gefüge zu den Strom-Potential-Kurven, die einem korrosiven Medium ausgesetzt sind.
- 4. Hiermit wird es möglich, eine eindeutige Überwachungsmaßnahme der Oberflächengefüge, der Wärmebehandlung von Schweißnähten und einer Oberflächenbearbeitung nachzuweisen.
- 5. Das Verfahren kann zusätzlich für Schweißzulassungsprüfungen und nach Fertigungs- oder Reparaturschweißungen mit anschließender notwendiger Lösungsglühung gemäß VGB-Richtlinie M 502 angewendet werden.
Claims (1)
1. Verfahren der zerstörungsfreien Werkstoffprüfung zur vor Ort Bestimmung der
Korrosionsbeständigkeit metallischer Werkstoffe und/oder Schweißnähte be
züglich ihrer Passivität gegenüber Korrosion, insbesondere an Quencherpum
pengehäusen, Quencherklappen, Rührwerkspropellern oder naßlaufenden REA-
Saugzug-Gebläseschaufeln aus Duplex-Stählen oder Nickelbasiswerkstof
fen in Kraftwerken bzw. in Chemieanlagen, wobei an einer medienberührten
Oberfläche eines Bauteils mittels mobilem Strom-Potential-Verfahren eine
Strom-Potential-Kurve an relevanten Stellen aufgenommen und über bereits
vorhandene Referenzkurven mit einem Soll-Zustand verglichen wird und an
schließend die ermittelten Strom-Potential-Kurven mit den geringsten kriti
schen Potentialen und/oder Durchbruchpotentialen für Referenzabdrücke
und/oder für eine Materialprobenentnahme vorbereitet werden, indem an einem
Bauteil in an sich bekannter Weise die Oberfläche durch Polieren präpariert
und bei einer Probenstromdichte bis max. 10 mA/mm2 eine chargenunabhängi
ge Gefügeentwicklung erkennbar wird und die vorbereitete Oberfläche nachfol
gend mit einem Strom-Potential-Ätzverfahren gemessen und bis weit über
das Durchbruchpotential von 1 Volt bis ca. 3 Volt hinaus, d. h. bis zur anodi
schen Auflösung des Gefüges, präpariert wird, wobei der mobil ermittelten
Strom-Potential-Kurve direkt das vorgefundene Gefüge an der dazugehöri
gen Meßstelle zugeordnet wird und zusätzlich mit einem Folienabdruck, insbe
sondere aus Acetylcellulose, ein Gefügeoberflächenabdruck fixiert sowie abge
nommen wird und anschließend die in dem Gefügeoberflächenabdruck enthal
tenen Sigmaphasen mittels energiedispersiver Spektralanalyse (EDX) analy
siert und ebenfalls der Strom-Potential-Kurve zugeordnet werden, so daß im
Ergebnis durch die eindeutige Zuordnung jede korrosive Schwachstelle präzise
lokalisiert und bestimmt wird.
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---|---|---|---|
DE1999150312 DE19950312C2 (de) | 1999-10-14 | 1999-10-14 | Verfahren der zerstörungsfreien Werkstoffprüfung zur vor Ort Bestimmung der Korrosionsbeständigkeit metallischer Werkstoffe und/oder Schweißnähte bezüglich ihrer Passivität gegenüber Korrosion |
Applications Claiming Priority (1)
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DE1999150312 DE19950312C2 (de) | 1999-10-14 | 1999-10-14 | Verfahren der zerstörungsfreien Werkstoffprüfung zur vor Ort Bestimmung der Korrosionsbeständigkeit metallischer Werkstoffe und/oder Schweißnähte bezüglich ihrer Passivität gegenüber Korrosion |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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DE19950312A1 DE19950312A1 (de) | 2001-07-05 |
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---|---|---|---|
DE1999150312 Expired - Fee Related DE19950312C2 (de) | 1999-10-14 | 1999-10-14 | Verfahren der zerstörungsfreien Werkstoffprüfung zur vor Ort Bestimmung der Korrosionsbeständigkeit metallischer Werkstoffe und/oder Schweißnähte bezüglich ihrer Passivität gegenüber Korrosion |
Country Status (1)
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DE (1) | DE19950312C2 (de) |
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FI119602B (fi) * | 2007-09-26 | 2009-01-15 | Metso Paper Inc | Menetelmä kuiturainakoneessa käytettävän teräshihnan korjaushitsaamiseksi |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19749111A1 (de) * | 1997-11-06 | 1999-06-10 | Siemens Ag | Elektrochemische Untersuchungsanordnung und miniaterisierte Meßzelle zur Untersuchung eines metallischen Bauteils |
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1999
- 1999-10-14 DE DE1999150312 patent/DE19950312C2/de not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE19749111A1 (de) * | 1997-11-06 | 1999-06-10 | Siemens Ag | Elektrochemische Untersuchungsanordnung und miniaterisierte Meßzelle zur Untersuchung eines metallischen Bauteils |
Non-Patent Citations (3)
Title |
---|
ANSI/ASTM G 48-76, "standard test methods for pitting and crevice corrosion resistance of stainless steel and related alloys by the use of ferric chloride solution" DIN EN 10204, August 1995, "Arten von Prüfbeschei-nigungen" * |
Stahl-Eisen-Prüfblatt (SEP) 1877, 2. Ausgabe, Verlag Stahleisen mbH, Düsseldorf * |
VGB-Merkblatt VGB-M 502 "Hinweise zur Herstellungs-, Werkstoff- und Prüftechnik von Guß-stücken für REA-Suspensionspumpen aus Duplex-Werk-stoffen", Verlag VGB-Kraftwerkstechnik GmbH, Essen * |
Also Published As
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---|---|
DE19950312A1 (de) | 2001-07-05 |
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