DE3701815A1 - METHOD FOR PRODUCING A PLATED MOLDED BODY - Google Patents

METHOD FOR PRODUCING A PLATED MOLDED BODY

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DE3701815A1
DE3701815A1 DE19873701815 DE3701815A DE3701815A1 DE 3701815 A1 DE3701815 A1 DE 3701815A1 DE 19873701815 DE19873701815 DE 19873701815 DE 3701815 A DE3701815 A DE 3701815A DE 3701815 A1 DE3701815 A1 DE 3701815A1
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Voestalpine Stahl Linz GmbH
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    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines plattierten, insbesondere walzplattierten, aus einem Grundwerkstoff und mindestens einem hochlegierten, nicht rostenden Auflagewerkstoff bestehenden Formkörpers.The invention relates to a method for producing a clad, especially roll clad, from one Base material and at least one high-alloy, not rusting support material existing molded body.

Für bestimmte Verwendungsgebiete werden plattierte Formkörper verlangt, deren Grundwerkstoff eine hohe Festigkeit mit einer hohen Zähigkeit auch bei tiefen Temperaturen verbindet und dessen Auflagewerkstoff im besonderen Maß korrosionsbeständig ist. Diese Forderungen bestehen für bestimmte Komponenten in der Offshore- Industrie, beispielsweise für Ölbohrplattformen und Meerwasserentsalzungsanlagen sowie für Sauergas ausgesetzte Einrichtungen.Cladding is used for certain areas of use Shaped body requires a high basic material Strength with high toughness even at deep Temperature and its support material in the special degree of corrosion resistance. These demands exist for certain components in offshore Industry, for example for oil drilling platforms and Desalination plants as well as for sour gas suspended facilities.

Es ist bekannt, auf Feinkornbaustähle des Typs WStE 355 und TStE 355 (nach DIN 17 102, Oktober 1983) Auflagewerkstoffe des Typs X2NiCrMoCu 25 20 5 bzw. X2CrNiMoN 22 5 (mit den Werkstoffnummern 1.4539 bzw. 1.4462 gemäß Stahl-Eisen-Liste, 1981, Verlag Stahleisen m.b.H., Düsseldorf, 7. Auflage) zu plattieren und die so gebildeten Formkörper in normalisiertem Zustand einzusetzen. Mit einer solchen, lediglich auf den Grundwerkstoff des plattierten Formkörpers abgestimmten Wärmebehandlung lassen sich nur bei Auflagewerkstoffen des Typs X5CrNi 18 10, X6CrNiTi 18 10 und X2CrNiMo 18 14 3 (mit den Werkstoffnummern 1.4301, 1.4541 und 1.4435 der obigen Stahl-Eisen-Liste bzw. nach DIN 17 440, Juli 1985) ausreichende Korrosionseigenschaften erreichen. Bei höher legierten Auflagewerkstoffen, insbesondere bei solchen mit 3 bis 7 Gew.% Mo, tritt durch die niedrige Austenitisierungstemperatur beim Normalisieren (z. B. 920°C) und die langsame Abkühlung von dieser Temperatur eine Verschlechterung der Korrosionseigenschaften gegenüber dem lösungsgeglühten und abgeschreckten Zustand ein.It is known to use WStE 355 fine-grained structural steels and TStE 355 (according to DIN 17 102, October 1983) Support materials of type X2NiCrMoCu 25 20 5 or X2CrNiMoN 22 5 (with material numbers 1.4539 or 1.4462 according to the steel-iron list, 1981, publisher Stahleisen m.b.H., Düsseldorf, 7th edition) and the so formed body in a normalized state to use. With such, only on the Base material of the plated molded body coordinated Heat treatment can only be carried out with support materials of the Types X5CrNi 18 10, X6CrNiTi 18 10 and X2CrNiMo 18 14 3 (with the material numbers 1.4301, 1.4541 and 1.4435 the steel-iron list above or according to DIN 17 440, July 1985) achieve sufficient corrosion properties. At higher alloyed support materials, especially those with 3 to 7 wt.% Mo, occurs through the low Austenitizing temperature during normalization (e.g. 920 ° C) and the slow cooling from this temperature a deterioration in the corrosion properties  compared to the solution annealed and quenched condition a.

Stellt man die Wärmebehandlung des plattierten Formkörpers auf den Auflagewerkstoff ab, indem man beispielsweise aus einer Temperatur von 1020°C im Wasser abschreckt und danach den Formkörper auf 560°C bis 600°C anläßt und von dieser Anlaßtemperatur an ruhender Luft abkühlt, ergeben sich zwar für den Auflagewerkstoff Verbesserungen in den Korrosionseigenschaften, es können jedoch die geforderten Festigkeitskennwerte vom Grundwerkstoff nicht mehr erreicht werden, aus welchem Grund man gezwungen war, speziell legierte Grundwerkstoffe - die eine entsprechende Verteuerung der Formkörper nach sich ziehen - zu verwenden.If you set the heat treatment of the plated molded body on the support material, for example by a temperature of 1020 ° C in the water and then leaves the molded body at 560 ° C to 600 ° C and from this tempering temperature cools in still air Although improvements in the support material Corrosion properties, however, it can be the required Strength characteristics of the base material no longer what reason you were forced to specially alloyed base materials - the corresponding one Increased cost of the molded articles - too use.

Die Erfindung bezweckt die Vermeidung dieser Nachteile und Schwierigkeiten und stellt sich die Aufgabe, ein Verfahren zur Herstellung eines plattierten Formkörpers zu schaffen, welches bei mit Mo legierten Auflagewerkstoffen zufriedenstellende Korrosionseigenschaften ergibt, wobei jedoch die Grundwerkstoffe ausreichende Festigkeits- und Zähigkeitswerte aufweisen und keine speziell legierten Grundwerkstoffe erforderlich sind.The invention aims to avoid these disadvantages and Difficulties and the task arises of a procedure to create a plated molded body, which is the case with support alloys alloyed with Mo. gives satisfactory corrosion properties, whereby however, the base materials have sufficient strength and Have toughness values and no specially alloyed ones Base materials are required.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst,According to the invention, this object is achieved by

  • - daß der Grundwerkstoff
    bis 0,25 Gew.% C,
    0,10 bis 0,60 Gew.% Si,
    0,50 bis 1,70 Gew.% Mn,
    bis 1,00 Gew.% Cr,
    bis 0,20 Gew.% Cu,
    bis 0,50 Gew.% Mo,
    bis 1,00 Gew.% Ni,
    bis 0,05 Gew.% Nb,
    bis 0,10 Gew.% Vn,
    bis 0,02 Gew.% N,
    bis 0,04 Gew.% P,
    bis 0,025 Gew.% S,
    Rest Eisen und erschmelzungsbedingte Verunreinigungen enthält, wobei
    % Nb + % Ti + % Vn kleiner gleich 0,20 Gew.% und
    (% Al + % Ti + % Zr) · N größer gleich 0,0005 Gew.% ist,    - that the base material
    up to 0.25% by weight of C,
    0.10 to 0.60% by weight of Si,
    0.50 to 1.70% by weight of Mn,
    up to 1.00% by weight of Cr,
    up to 0.20% by weight of Cu,
    up to 0.50% by weight Mo,
    up to 1.00% by weight of Ni,
    up to 0.05% by weight of Nb,
    up to 0.10% by weight of Vn,
    up to 0.02% by weight of N,
    up to 0.04% by weight of P,
    up to 0.025% by weight of S,
    Balance contains iron and melting-related impurities, whereby
    % Nb +% Ti +% Vn less than or equal to 0.20% by weight and
    (% Al +% Ti +% Zr) · N is greater than or equal to 0.0005% by weight,
  • - daß der Auflagewerkstoff aus
    0,01 bis 0,1 Gew.% C,
    0,10 bis 2,0 Gew.% Si,
    0,10 bis 2,0 Gew.% Mn,
    20,0 bis 30,0 Gew.% Cr,
    4,0 bis 35,0 Gew.% Ni,
    3,0 bis 7,0 Gew.% Mo,
    bis 5,0 Gew.% Cu,
    bis 1,0 Gew.% Ti,
    bis 1,0 Gew.% Nb,
    bis 0,04 Gew.% P,
    bis 0,025 Gew.% S,
    Rest Eisen und erschmelzungsbedingte Verunreingigungen besteht, und    - That the support material from
    0.01 to 0.1% by weight of C,
    0.10 to 2.0% by weight of Si,
    0.10 to 2.0 wt.% Mn,
    20.0 to 30.0% by weight of Cr,
    4.0 to 35.0% by weight of Ni,
    3.0 to 7.0% by weight of Mo,
    up to 5.0% by weight Cu,
    up to 1.0% by weight of Ti,
    up to 1.0% by weight of Nb,
    up to 0.04% by weight of P,
    up to 0.025% by weight of S,
    Remainder iron and melting impurities, and
  • - daß die Werkstoffe nach dem Plattieren auf einen Temperaturbereich zwischen 1000 und 1100°C gebracht, anschließend auf einen Temperaturbereich zwischen 620 und 550°C mit einer Abkühlgeschwindigkeit zwischen 10°C/s und 1°C/s abgeschreckt und danach an ruhender Luft mit einer Abkühlgeschwindigkeit zwischen 15°C/min und 5°C/min abgekühlt werden.- That the materials after plating on one Temperature range between 1000 and 1100 ° C, then to a temperature range between 620 and 550 ° C with a cooling rate between 10 ° C / s and 1 ° C / s quenched and then on still air with a cooling rate between 15 ° C / min and 5 ° C / min are cooled.

Wesentlich für die Erfindung ist die gesteuerte rasche Abkühlung von der Austenitisierungstemperatur auf 620°C bis 550°C und das daran anschließende langsame Abkühlen. Mit dieser Methode werden die Korrosionsbeständigkeit verschlechternde Ausscheidungen im Auflagewerkstoff mit Sicherheit unterdrückt, wogegen der Grundwerkstoff in ein feines Ferrit- und Perlitgefüge umgewandelt wird.Controlled rapid is essential to the invention Cooling down from the austenitizing temperature to 620 ° C up to 550 ° C and the subsequent slow cooling. With this method the corrosion resistance deteriorating excretions in the overlay material Security suppressed, whereas the base material in one  fine ferrite and pearlite structure is converted.

Zur Durchführung des Verfahrens eignen sich z. B. Quetten, bei denen eine geregelte Wassermenge bzw. ein geregeltes Luft-Wasser-Gemisch auf den Formkörper gespritzt wird.To carry out the method are, for. B. Quetten, where a regulated amount of water or a regulated Air-water mixture is sprayed onto the molded body.

Vorzugsweise werden die Werkstoffe nach dem Plattieren auf einen Temperaturbereich zwischen 1020 und 1060°C gebracht.The materials are preferably applied after plating brought a temperature range between 1020 and 1060 ° C.

Die bevorzugte Abkühlgeschwindigkeit auf einen Temperaturbereich zwischen 620°C und 550°C liegt zwischen 7°C/s und 3°C/s.The preferred cooling rate to one Temperature range between 620 ° C and 550 ° C is between 7 ° C / s and 3 ° C / s.

Das Abkühlen an ruhender Luft erfolgt bevorzugt mit einer Abkühlgeschwindigkeit von etwa 10°C/min.Cooling in still air is preferably carried out with a Cooling rate of about 10 ° C / min.

Die Erfindung ist nachstehend anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert.The invention is based on a Embodiment explained in more detail.

Zur Herstellung eines plattierten Formkörpers für einen Druckbehälter in der Offshore-Industrie wurde ein Grundwerkstoff mit der nachstehenden chemischen Zusammensetzung verwendet:For the production of a plated molded body for one Pressure vessels in the offshore industry became one Base material with the chemical below Composition used:

Der Grundwerkstoff wurde zu Blöcken von 28 bis 35 t Gewicht vergossen und zu Brammen von 350 mm Dicke ausgewalzt. Als Auflagewerkstoffe wurden für den Formkörper Bleche mit einer Dicke von 16 mm verwendet. Die chemische Zusammensetzung ist nachstehend wiedergegeben:The base material became blocks of 28 to 35 t Shed weight and slabs of 350 mm thickness rolled out. As support materials for the Shaped sheet metal with a thickness of 16 mm is used. The chemical composition is shown below:

Vor dem Plattieren wurden die zur Anlage gelangenden Seiten der Brammen und Bleche mechanisch bearbeitet. Das Plattieren selbst erfolgte durch Walzplattieren unter Vakuum, wobei eine fünffache Verformung eingehalten wurde. Die plattierten Bleche mit einer Dicke von 70 + 3 mm wurden unterschiedlich wärmebehandelt, u. zw. wurde ein Blech (I) bei 920°C normalisiert, ein weiteres Blech (II) wurde bei 1020°C normalisiert und an ruhender Luft abgekühlt. Ein drittes Blech (III) wurde nach einer Erhitzung auf 1020°C auf 600°C in 45 s durch ein Luft- Wasser-Gemisch abgekühlt und anschließend an ruhender Luft erkalten gelassen.Before plating, those that came to the plant Machined sides of the slabs and sheets. The Plating itself was done by roll cladding under Vacuum, whereby a five-fold deformation was observed. The clad sheets with a thickness of 70 + 3 mm have been heat treated differently, u. was a Sheet (I) normalized at 920 ° C, another sheet (II) was normalized at 1020 ° C and in still air cooled down. A third sheet (III) was made after one Heating to 1020 ° C to 600 ° C in 45 s by an air Cooled water mixture and then in still air let cool down.

Aus allen drei Blechen wurden Proben zur Feststellung der mechanischen Eigenschaften und der Korrosionseigenschaften entnommen. In nachstehender Tabelle sind die erzielten Festigkeitskennwerte und Ergebnisse der Korrosionsversuche wiedergegeben:Samples were taken from all three sheets to determine the mechanical properties and corrosion properties taken. The table below shows the results achieved Strength parameters and results of the corrosion tests reproduced:

Die Ergebnisse können zusammenfassend wie folgt beurteilt werden:The results can be summarized as follows will:

  • 1) Mit der für plattierte Bleche üblichen Wärmebehandlung werden in hochlegierten Auflagewerkstoffen unzureichend niedrige Korrosionseigenschaften erreicht.1) With the usual heat treatment for clad sheets are made in high-alloy materials insufficiently low corrosion properties reached.
  • 2) Ein Normalisieren bei erhöhter Temperatur, z. B. 1020°C führt zu unzulässig niedrigen Kerbschlagzähigkeiten im Grundwerkstoff, jedoch ausreichenden Korrosionseigenschaften im Auflagewerkstoff.2) normalizing at elevated temperature, e.g. B. 1020 ° C leads to impermissibly low notched impact strengths in the Base material, but sufficient Corrosion properties in the overlay material.
  • 3) Ein Lösungsglühen bei erhöhter Temperatur mit beschleunigter Abkühlung zwischen etwa 1000°C und 600°C führt bei geeigneter Analyse des Grundwerkstoffes zu leicht erhöhten Festigkeitskennwerten und hohen Kerbschlagzähigkeiten bei niedrigen Temperaturen. Der Auflagewerkstoff weist gleiche Korrosionseigenschaften wie nach einem Wasserabschrecken auf.3) Solution annealing at an elevated temperature with accelerated cooling between about 1000 ° C and 600 ° C leads to a suitable analysis of the base material slightly increased strength values and high Notched impact strength at low temperatures. The Pad material has the same corrosion properties like after a water quench.

Claims (4)

1. Verfahren zum Herstellen eines plattierten, insbesondere walzplattierten, aus einem Grundwerkstoff und mindestens einem hochlegierten, nicht rostenden Auflagewerkstoff bestehenden Formkörpers, dadurch gekennzeichnet,
  • - daß der Grundwerkstoff
    bis 0,25 Gew.% C,
    0,10 bis 0,60 Gew.% Si,
    0,50 bis 1,70 Gew.% Mn,
    bis 1,00 Gew.% Cr,
    bis 0,20 Gew.% Cu,
    bis 0,50 Gew.% Mo,
    bis 1,00 Gew.% Ni,
    bis 0,05 Gew.% Nb,
    bis 0,10 Gew.% Vn,
    bis 0,02 Gew.% N,
    bis 0,04 Gew.% P,
    bis 0,025 Gew.% S,
    Rest Eisen und erschmelzungsbedingte Verunreinigungen enthält, wobei
    % Nb + % Ti + % Vn kleiner gleich 0,20 Gew.% und
    (% Al + % Ti + % Zr) · % N größer gleich 0,0005 Gew.% ist,
  • - daß der Auflagewerkstoff aus
    0,01 bis 0,1 Gew.% C,
    0,10 bis 2,0 Gew.% Si,
    0,10 bis 2,0 Gew.% Mn,
    20,0 bis 30,0 Gew.% Cr,
    4,0 bis 35,0 Gew.% Ni,
    3,0 bis 7,0 Gew.% Mo,
    bis 5,0 Gew.% Cu,
    bis 1,0 Gew.% Ti,
    bis 1,0 Gew.% Nb,
    bis 0,04 Gew.% P,
    bis 0,025 Gew.% S,
    Rest Eisen und erschmelzungsbedingte Verunreinigungen besteht, und
  • - daß die Werkstoffe nach dem Plattieren auf einen Temperaturbereich zwischen 1000 und 1100°C gebracht, anschließend auf einen Temperaturbereich zwischen 620 und 550°C mit einer Abkühlgeschwindigkeit zwischen 10°C/s und 1°C/s abgeschreckt und danach an ruhender Luft mit einer Abkühlgeschwindigkeit zwischen 15°C/min und 5°C/min abgekühlt werden.
1. A method for producing a plated, in particular roll-clad, molded body consisting of a base material and at least one high-alloy, rust-free support material, characterized in that
  • - that the base material
    up to 0.25% by weight of C,
    0.10 to 0.60% by weight of Si,
    0.50 to 1.70% by weight of Mn,
    up to 1.00% by weight of Cr,
    up to 0.20% by weight of Cu,
    up to 0.50% by weight Mo,
    up to 1.00% by weight of Ni,
    up to 0.05% by weight of Nb,
    up to 0.10% by weight of Vn,
    up to 0.02% by weight of N,
    up to 0.04% by weight of P,
    up to 0.025% by weight of S,
    Balance contains iron and melting-related impurities, whereby
    % Nb +% Ti +% Vn less than or equal to 0.20% by weight and
    (% Al +% Ti +% Zr)% N is greater than or equal to 0.0005% by weight,
  • - That the support material from
    0.01 to 0.1% by weight of C,
    0.10 to 2.0% by weight of Si,
    0.10 to 2.0 wt.% Mn,
    20.0 to 30.0% by weight of Cr,
    4.0 to 35.0% by weight of Ni,
    3.0 to 7.0% by weight of Mo,
    up to 5.0% by weight Cu,
    up to 1.0% by weight of Ti,
    up to 1.0% by weight of Nb,
    up to 0.04% by weight of P,
    up to 0.025% by weight of S,
    Remainder iron and melting-related impurities, and
  • - That the materials after plating brought to a temperature range between 1000 and 1100 ° C, then quenched to a temperature range between 620 and 550 ° C with a cooling rate between 10 ° C / s and 1 ° C / s and then in still air a cooling rate between 15 ° C / min and 5 ° C / min.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkstoffe nach dem Plattieren auf einen Temperaturbereich zwischen 1020 und 1060°C gebracht werden.2. The method according to claim 1, characterized in that the materials after plating on one Temperature range between 1020 and 1060 ° C brought will. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkstoffe auf einen Temperaturbereich zwischen 620 und 550°C mit einer Abkühlgeschwindigkeit zwischen 7°C/s und 3°C/s abgeschreckt werden.3. The method according to claim 1 or 2, characterized characterized in that the materials on a Temperature range between 620 and 550 ° C with a Cooling rate between 7 ° C / s and 3 ° C / s be deterred. 4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Abkühlen an ruhender Luft mit einer Abkühlgeschwindigkeit von etwa 10°C/min erfolgt.4. The method according to one or more of claims 1 to 3, characterized in that the cooling at rest Air with a cooling rate of about 10 ° C / min he follows.
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