HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Rohrleitung, die zum
Transport von Kohlendioxid enthaltenden Materialien wie z.B.
Erdöl, Erdgas oder dergleichen verwendet wird, wobei die
Rohrleitung gegen Korrosion beständig ist, die durch
Kohlendioxid verursacht wird. Die vorliegende Erfindung betrifft
ebenfalls ein Stahlrohr, das zur Verwendung in der
Rohrleitung geeignet ist, als auch ein umlaufendes
Schweißverfahren, um die Rohrleitung mit solchen Stahlrohren aufzubauen.
Beschreibung des Standes der Technik
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Es ist eher üblich, Erdöl oder Erdgas durch eine Rohrleitung
direkt von einer unter dem Meer liegenden Quelle oder einem
Feld zu verarbeitenden Anlagen auf dem Festland zu
transportieren, wo die Abtrennung von Gas durchgeführt wird, als daß
die Abtrennung von Gas in Offshore-Anlagen durchgeführt
wird.
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Da solches Erdöl oder Erdgas, welches aus unter dem Meer
liegenden Feldern gewonnen wird, Kohlendioxid enthält, neigt
die Rohrleitung zum Transport des Öls oder des Gases zu den
verarbeitenden Anlagen auf dem Festland dazu, durch
Kohlendioxid korrodiert zu werden. Deshalb ist bis jetzt ein
Inhibitor, welcher hauptsächlich vom Amin-Typ ist, zu dem zu
transportierenden Material zugegeben worden, um die
Korrosion der Rohrleitung zu verhindern. Solch ein Inhibitor
wirkt jedoch in einigen örtlichen Bereichen der Rohrleitung
nicht zufriedenstellend. Zusätzlich hat sich bis jetzt kein
System durchsetzen können, das die Schwierigkeiten
beseitigt,
die oft in dem System für die Zuführung des Inhibitors
verursacht werden.
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Es ist möglich, die Korrosion durch Verwendung eines
korrosionsbeständigen Materials, als Material für das Stahlrohr
der Rohrleitung, zu unterdrücken. Solche
korrosionsbeständigen Metalle, wie z.B. rostfreie Stähle oder
Stahllegierungen, sind so teuer, daß es aus Kostengründen nicht möglich
ist, solche Materialien in Rohrleitungen für große Distanzen
zu verwenden, die durch Verbinden einer großen Anzahl von
Rohrstücken aufgebaut sind.
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Gewöhnlich kann die Beständigkeit gegen Korrosion,
verursacht durch Kohlendioxid, durch Zugabe von Chrom (Cr)
verbessert werden. Stahlrohre für Rohrleitungen, die mit Cr
angereichert sind, sind z.B. in den ungepruften japanischen
Patentveröffentlichungen Nr. 54-124817, 56-93856 und
55-158253 offenbart. Diese Offenbarungen betreffen jedoch
nur die Festigkeit der Grundmetalle der Stahlrohre. Bis
jetzt ist kein erfolgreicher Versuch unternommen worden, die
Beständigkeit gegen Korrosion durch Kohlendioxid zu
verbessern, unter gebührender Berücksichtigung des Schweißmetalls,
welches zum Verbinden solcher Stahlrohre verwendet wird.
Störende Probleme infolge örtlicher Korrosion der umlaufend
geschweißten Bereiche der Stahlrohrleitung bleiben weiterhin
ungelöst.
AUFGABEN DER ERFINDUNG
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine
Rohrleitung bereitzustellen, die zum Transport von Materialien
verwendet wird, die Kohlendioxid enthalten, und die
dahingehend verbessert ist, daß sie eine höhere Beständigkeit gegen
Korrosion, verursacht durch Kohlendioxid, über die gesamte
innere Oberfläche der Rohrleitung hinweg besitzt.
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Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine
Rohrleitung bereitzustellen, die zum Transport von
Materialien verwendet wird, die Kohlendioxid enthalten, und die
dahingehend verbessert ist, daß sie eine höhere Beständigkeit
gegen Korrosion, verursacht durch Kohlendioxid, in den
örtlich geschweißten Bereichen besitzt, wie z.B. in den durch
UP-Schweißen (submerged-arc-welding) erhaltenen
Schweißnahtbereichen und Schweißverbindungsbereichen, durchgeführt als
umlaufendes Schweißverfahren, um die Stahlrohre nacheinander
miteinander zu verbinden.
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Die obengenannten und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile
der vorliegenden Erfindung werden durch die folgende
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen, die
beiliegenden Zeichnungen und die beiliegenden Ansprüche ersichtlich.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Entsprechend den verschiedenen Aspekten der vorliegenden
Erfindung werden eine Rohrleitung und Stahlrohrabschnitte mit
hervorragender Beständigkeit gegen Kohlendioxidkorrosion
bereitgestellt, welche umfassen: ein Grundmetall mit einer
Zusammensetzung, die nicht mehr als 0,25 Gew.-% an C; von 0,01
bis 0,50 Gew.-% an Si; von 0,1 bis 2,0 Gew.-% an Mn; nicht
mehr als 0,03 Gew.-% an P; nicht mehr als 0,01 Gew.-% an S;
von 0,25 bis 1,0 Gew.-% an Cr; von 0,01 bis 0,10 Gew.-% an
Al; wahlweise eines oder mehrerer Elemente, ausgewählt aus
≤0,5% Cu, ≤0,5% Ni, ≤0,5% Mo, ≤0,2% Ti, ≤0,2% Nb, ≤0,2% V,
≤0,05% B, ≤0,2% Zr, ≤0,006% Ca und den Rest Fe und
unvermeidbare Verunreinigungen enthält; und ein Schweißmetall
mit einem Cr-Gehalt im Bereich zwischen einem Wert, der
0,2 Gew.-% kleiner als der Cr-Gehalt des Grundmetalls ist
und einem Wert, der 1,0 Gew.-% größer als der Cr-Gehalt des
Grundmetalls ist.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Fig. 1 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der
Korrosionsgeschwindigkeit und dem Cr-Gehalt des
Grundmetalls einer Ausführungsform der Rohrleitung
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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Fig. 2A ist eine schematische Höhenansicht (von vorne)
eines Ausschnittes des Grundmetalls und des
Schweißmetalls, worin das Schweißmetall stärker als das
Grundmetall korrodiert ist;
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Fig. 2B ist eine schematische Höhenansicht (von vorne)
eines Ausschnittes des Grundmetalls und des
Schweißmetalls, worin sowohl das Grundmetall als auch das
Schweißmetall im wesentlichen nicht korrodiert
sind;
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Fig. 2C ist eine schematische Höhenansicht (von vorne)
eines Ausschnittes des Grundmetalls und des
Schweißmetalls, worin das Grundmetall stärker als das
Schweißmetall korrodiert ist;
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Fig. 3 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der
Tiefe der örtlichen Korrosion und dem Unterschied
zwischen dem Cr-Gehalt des Schweißmetalls und dem
Cr-Gehalt des Grundmetalls zeigt;
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Fig. 4 ist eine schematische Veranschaulichung einer
Testapparatur zur Bestimmung der CO&sub2;-Korrosion, die in
einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
verwendet wird; und
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Fig. 5 ist eine Veranschaulichung eines Verfahrens, um
Teststücke von einer Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung zu erhalten.
GENAUE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Obwohl für die Veranschaulichungen in den Zeichnungen
spezielle Arten von Metallen und Apparaturen ausgewählt worden
sind, und obwohl spezifische Ausdrücke in der Beschreibung
verwendet werden, sollte in der hier beschriebenen Erfindung
klargestellt werden, daß der Umfang dieser Erfindung durch
die beiliegenden Ansprüche definiert ist und in keinster
Weise durch die ausgewählten Zeichnungen oder Diagramme oder
die Ausdrücke, die in der Beschreibung verwendet werden,
beschränkt wird.
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Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung stellt eine
Rohrleitung bereit, die beständig gegen
Kohlendioxidkorrosion ist, und die umfaßt: ein Grundmetall mit einer
Zusammensetzung, die nicht mehr als 0,25 Gew.-% an C; von 0,01
bis 0,50 Gew.-% an Si; von 0,1 bis 2,0 Gew.-% an Mn; nicht
mehr als 0,03 Gew.-% an P; nicht mehr als 0,01 Gew.-% an S;
von 0,25 bis 1,0 Gew.-% an Cr; von 0,01 bis 0,10 Gew.-% an
Al, wahlweise eines oder mehrerer Elemente, ausgewählt aus
≤0,5% Cu, ≤0,5% Ni, ≤0,5% Mo, ≤0,2% Ti, ≤0,2% Nb, ≤0,2% V,
≤0 05% B, ≤0,2% Zr, ≤0,006% Ca und den Rest Fe und
unvermeidbare Verunreinigungen enthält; und ein Schweißmetall
mit einem Cr-Gehalt im Bereich zwischen einem Wert, der
0,2 Gew.-% kleiner als der Cr-Gehalt des Grundmetalls ist
und einem Wert, der 1,0 Gew.-% größer als der Cr-Gehalt des
Grundmetalls ist. Das Schweißmetall umfaßt
Schweißnahtbereiche und Schweißverbindungsbereiche, durchgeführt als
umlaufendes Schweißverfahren, um die Stahlrohre nacheinander
miteinander zu verbinden.
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Die Gründe für die Beschränkung der Gehalte der jeweiligen
Bestandteile und Elemente werden im folgenden beschrieben.
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C ist ein Element, das die Festigkeit der Grundmetalle
erhöht. Wenn der C-Gehalt 0,25 Gew.-% übersteigt, wird die
Zähigkeit (toughness) des Schweißbereichs beeinträchtigt.
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Der C-Gehalt wird deshalb so gewählt, daß er nicht größer
als 0,25 Gew.-% ist.
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Si ist ein Element, welches zum Desoxidieren verwendet wird.
Ein Si-Gehalt unterhalb 0,010 Gew.-% führt jedoch zu keiner
merklichen desoxidierenden Wirkung, wohingegen ein
Si-Gehalt, der 0,50 Gew.-% übersteigt, die Zähigkeit des Stahls
beeinträchtigt. Der Si-Gehalt wird deshalb so gewählt, daß
er im Bereich von 0,01 Gew.-% bis 0,50 Gew.-% liegt.
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Mn ist ein Element, das verwendet wird, um die geforderte
Festigkeit des Stahls zu erhalten. Um eine merkliche
festigende Wirkung zu erhalten sollte der Mn-Gehalt nicht kleiner
als 0,10 Gew.-% sein. Mn verringert jedoch unerwünscht die
Zähigkeit und Schweißbarkeit der Grundmetalle, wenn der
Mn-Gehalt 2,0 Gew.-% übersteigt. Der Mn-Gehalt wird deshalb so
gewählt, daß er im Bereich von 0,1 Gew.-% bis 2,0 Gew.-%
liegt.
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P ist eine schädliche Verunreinigung und begünstigt
unerwünscht die zentrale Seigerung (central segregation). Der
P-Gehalt wird daher klein gehalten. Im Hinblick auf die
Herstellungskosten wird der P-Gehalt jedoch so gewählt, daß er
nicht größer als 0,03 Gew.-% ist.
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S beeinflußt die Zähigkeit und Korrosionsbeständigkeit, so
daß der S-Gehalt bevorzugt kleingehalten wird. Im Hinblick
auf die Herstellungskosten wird der S-Gehalt jedoch so
gewählt, daß er nicht größer als 0,01 Gew.-% ist.
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Cr ist ein Element, welches die Beständigkeit gegen
Kohlendioxidkorrosion merklich verbessert. Die Wirkung der Zugabe
von Cr ist besonders spürbar, wenn der Cr-Gehalt 0,25 Gew.-%
oder größer ist, aber sie nimmt im wesentlichen nicht weiter
zu, wenn der Gehalt auf mehr als 1,0 Gew.-% erhöht wird.
Eine Zugabe von Cr von mehr als 1,0 Gew.-% verursacht
andererseits
eine Verschlechterung der mechanischen
Eigenschaften und der Schweißbarkeit - insbesondere die Schweißbarkeit
des Stahls beim umlaufenden Schweißverfahren. Der Cr-Gehalt
wird deshalb so gewählt, daß er im Bereich von 0,25 Gew.-%
bis 1,0 Gew.-% liegt. Die Beziehung zwischen der
Korrosionsgeschwindigkeit und dem Cr-Gehalt ist in Fig. 1 gezeigt. Wie
aus dieser Figur ersichtlich ist, wird die
Korrosionsgeschwindigkeit auf die Hälfte oder weniger verringert, wenn
0,25 Gew.-% oder mehr Cr zugegeben werden, verglichen mit
Stahl, der kein Cr enthält. Cr wird deshalb als ein
wesentliches Element zu dem Grundmetall des Stahlrohrs zugegeben,
welches in der Rohrleitung der vorliegenden Erfindung
verwendet wird.
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Al ist ein Element, welches zum Desoxidieren verwendet wird.
Die Wirkung der Zugabe von Al ist jedoch nicht spürbar, wenn
der Al-Gehalt unterhalb 0,01% liegt. Andererseits verursacht
ein Al-Gehalt, der 0,10 Gew.-% übersteigt, ungünstige
Effekte wie z.B. eine Verschlechterung des Materials infolge
Vergröberung der Kristallkörner. Der Al-Gehalt wird deshalb so
gewählt, daß er im Bereich von 0,01 Gew.-% bis 0,10 Gew.-%
liegt.
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Cu führt zu dem Effekt, daß durch Bildung eines Films in
Gegenwart einer Spurenmenge H&sub2;S die Festigkeit des Stahls
erhöht und ebenfalls die Korrosionsbeständigkeit des Stahls
verbessert wird. Eine Zugabe von Cu von mehr als 0,5%
beeinträchtigt jedoch die Beständigkeit gegen
Kohlendioxidkorrosion. Der Cu-Gehalt wird deshalb so gewählt, daß er nicht
größer als 0,5 Gew.-% ist.
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Ni führt zu dem Effekt, daß, wie im Falle von Cu, die
Festigkeit erhöht wird. Eine Zugabe von Ni von mehr als 0,5
Gew.-% ist jedoch unwirtschaftlich, da keine weitere
Erhöhung der Festigkeit erreicht wird. Der Ni-Gehalt wird
deshalb so gewählt, daß er nicht größer als 0,5 Gew.-% ist.
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Mo, Ti, Nb, V und B sind Elemente, welche die Festigkeit
wirksam erhöhen. Der Mo-Gehalt, der Ti-Gehalt, der
Nb-Gehalt, der V-Gehalt und der B-Gehalt werden so gewählt, daß
sie jeweils nicht größer als 0,5 Gew.-%, nicht größer als
0,2 Gew.-%, nicht größer als 0,2 Gew.-%, nicht größer als
0,2 Gew.-% und nicht größer als 0,005 Gew.-% sind, da diese
Elemente die Zähigkeit des Materials beeinträchtigen, wenn
die oberen Grenzen dieser Gehalte überschritten werden.
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Zr und Ca sind Elemente, welche bezüglich der Steuerung der
Form von Einschlüssen wirken. Zr und Ca wirken ebenfalls der
Bildung von durch Wasserstoff induzierten Rißen entgegen,
die vorkommt, wenn eine Spurenmenge an H&sub2;S zugegen ist. Der
Zr-Gehalt und der Ca-Gehalt werden jedoch so gewählt, daß
sie jeweils nicht größer als 0,20 Gew.-% und nicht größer
als 0,006 Gew.-% sind, da eine Zugabe dieser Elemente in
einer Menge, die diese oberen Grenzwerte übersteigt, eine
Verringerung der Zähigkeit des Grundmetalls verursacht.
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Wenn ein Stahlrohr aus diesem Grundmetall z.B. durch
UP-Schweißen hergestellt wird, sollte das Schweißmetall für
die UP-Schweißung einen Cr-Gehalt im Bereich zwischen einem
Wert, der 0,2 Gew.-% kleiner als der Cr-Gehalt des
Grundmetalls ist und einem Wert, der 1,0 Gew.-% größer als der
Cr-Gehalt desselben ist, besitzen. Wenn der Cr-Gehalt des
Schweißmetalls für die UP-Schweißung mehr als 0,2 Gew.-%
kleiner als der Cr-Gehalt des Grundmetalls ist, treten
gewöhnlich örtliche Korrosionen in dem Schweißmetall auf. Wenn
der Cr-Gehalt des Schweißmetalls mehr als 1,0 Gew.-% größer
als der Cr-Gehalt des Grundmetalls ist, treten örtliche
Korrosionen in der durch die Hitze beeinflußten Zone auf.
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Die Beziehung zwischen der Korrosion und dem Unterschied des
Cr-Gehaltes zwischen dem Grundmetall und dem Schweißmetall
wird mit Bezug auf die Fig. 2A bis 2C beschrieben.
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Fig. 2A zeigt schematisch den Korrosionszustand im
Schweißbereich, der beobachtet wird, wenn jeweils der Cr-Gehalt Crw
des Schweißmetalls 0,1 Gew.-% beträgt und der Cr-Gehalt CrB
des Grundmetalls 0,5 Gew.-% beträgt. In diesem Fall beträgt
der Unterschied des Cr-Gehaltes 0,1 - 0,5 = -0,4 < -0,2
(Gew.-%). Es ist ersichtlich, daß eine örtliche Korrosion im
Schweißmetall auftritt, welches in Fig. 2A gestrichelt
dargestellt ist.
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Fig. 2B zeigt schematisch den Korrosionszustand im
Schweißbereich, der beobachtet wird, wenn jeweils der Cr-Gehalt Crw
des Schweißmetalls 0,6 Gew.-% beträgt und der Cr-Gehalt CrB
des Grundmetalls 0,5 Gew.-% beträgt. In diesem Fall beträgt
der Unterschied des Cr-Gehaltes 0,6 - 0,5 = 0,1 (Gew.-%),
wodurch die obengenannte Bedingung erfüllt wird. Es ist
ersichtlich, daß sowohl das Schweißmetall 12 als auch das
Grundmetall 11 nicht korrodiert werden.
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Fig. 2C zeigt schematisch den Korrosionszustand im
Schweißbereich, der beobachtet wird, wenn jeweils der Cr-Gehalt Crw
des Schweißmetalls 2,5 Gew.-% beträgt und der Cr-Gehalt CrB
des Grundmetalls 0,5 Gew.-% beträgt. In diesem Fall beträgt
der Unterschied des Cr-Gehaltes 2,5 - 0,5 = 2,0 (Gew.-%),
wodurch die Obergrenze des oben definierten Bereiches
überschritten wird. Es ist ersichtlich, daß eine örtliche
Korrosion in der durch die Hitze beeinflußten Zone 13 auftritt.
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Die Zugabe von Cr zum Schweißmetall kann nicht nur
durchgeführt werden, indem ein Schweißdraht mit einem geforderten
Cr-Gehalt verwendet wird, sondern auch, indem ein Flußmittel
verwendet wird, das Cr enthält.
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Wenn die beschriebenen Stahlrohre zusammengeschweißt werden,
um eine Rohrleitung aufzubauen, wird das Gas-Metall
Lichtbogenschweißen gewöhnlich an der Stelle durchgeführt, an der
die Rohrleitung angebracht wird.
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Das Gas-Metall Lichtbogenschweißen wird gewöhnlich
durchgeführt, indem ein Schweißdraht für das Gas-Metall
Lichtbogenschweißen verwendet wird, der Cr und Ti enthält. Der
Cr-Gehalt und der Ti-Gehalt des Schweißdrahtes sollten so gewählt
werden, daß die folgende Bedingung erfüllt ist:
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Cr-Gehalt (Gew.-%) + 3 x Ti-Gehalt (Gew.-%) ≤ 2,4 (Gew.-%).
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Es ist ebenfalls erforderlich, daß der Cr-Gehalt innerhalb
des oben definierten Bereiches liegt, im Verhältnis zum
Cr-Gehalt des Grundmetalls, und daß das Schweißen
gleichmäßig und fehlerfrei durchgeführt wird.
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Wie im Vorhergehenden beschrieben trägt Cr zu einer
Verbesserung der Beständigkeit gegen Korrosion bei, die durch
Kohlendioxid verursacht wird. Die Zugabe einer übermäßig großen
Menge an Cr erhöht jedoch die Viskosität des geschmolzenen
Metalls auf dem Schweißdraht während dem Schweißen. Dies
führt zu Behinderungen des Schweißvorgangs, wie z.B. zu
einer Verringerung der Frequenz des Übertrags des
Schweißmetalls auf das Grundmetall.
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Ti ist ein Element, welches hinsichtlich der Desoxidation
wirksam ist, wie im Vorhergehenden beschrieben, und
verbessert die Zähigkeit des Schweißmetalls. Ein zu großer
Ti-Gehalt beeinträchtigt jedoch das Schweißen, genauso wie ein zu
hoher Cr-Gehalt.
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Die unerwünschte Wirkung von Ti und Cr auf die
Schweißeigenschaften wird deutlich, wenn die Summe des Cr-Gehaltes in
Gew.-% und das dreifache des Ti-Gehaltes in Gew.-% 2,4
übersteigt.
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Aus diesen Gründen werden der Cr-Gehalt und der Ti-Gehalt so
gewählt, daß die obengenannte Bedingung erfüllt ist.
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Auf diese Weise kann die Rohrleitung der vorliegenden
Erfindung aufgebaut werden, indem ein Gas-Metall
Lichtbogenschweißen durchgeführt wird, unter Verwendung der Stahlrohre
und des Schweißdrahtes mit den Zusammensetzungen, welche die
oben beschriebenen Bedingungen erfüllen.
BEISPIELE
Beispiel 1
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Cr enthaltende Stahlplatten wurden durch Zugabe von Cr zu
bekannten Stahlzusammensetzungen mit verschiedenen
C-Gehalten hergestellt, und das UP-Schweißen wurde auf den
Stahlplatten mit Schweißdrähten durchgeführt, die verschiedene
Cr-Gehalte besaßen. Die getesteten Stahlplatten hatten eine
Dicke von 16 mm, und das UP-Schweißen wurde mit einer
Wärmeeingangsleistung von 32,0 K Joule/cm durchgeführt. Die
chemischen Zusammensetzungen der getesteten Stahlplatten, die
Cr-Gehalte der Schweißdrähte und der Cr-Gehalt der
Schweißmetalle sind in Tabelle 2 gezeigt. Tabelle 3 zeigt die
mechanischen Eigenschaften der getesteten Materialien. Die Cr
enthaltenden Stähle, die in der vorliegenden Erfindung
verwendet werden, besitzen mechanische Eigenschaften, die im
wesentlichen denen bekannter Stähle entsprechen.
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Ein Test auf Kohlendioxidkorrosion wurde unter Verwendung
der sich drehenden Eintauch-Testapparatur durchgeführt, die
in Fig. 4 gezeigt ist. Jede zu testende Probe wurde an einem
Gestell angebracht und in eine 50ºC warme wäßrige Lösung
eingetaucht, die 0,1 Gew.-% NaCl enthielt, und in die
Kohlendioxidgas mit einer Rate von 1 l oder mehr pro Minute
eingeleitet wurde, während die Proben rotiert wurden, um
eine relative Fließgeschwindigkeit von 1 m/s zu erzeugen.
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Die Korrosionsgeschwindigkeit wurde durch Messung der
Korrosionsmenge gemessen, die nach 4-wöchiger kontinuierlicher
Durchführung des Tests auftrat. Um den Korrosionszustand zu
prüfen, wurden die Proben nach dem Test in Streifen
geschnitten, wie in Fig. 5 gezeigt, um die Beobachtung von
8 Querschnittsflächen zu ermöglichen. Die Ergebnisse unserer
Prüfung sind ebenfalls in Tabelle 3 gezeigt. Die in Tabelle
3 gezeigten Prüfergebnisse sind in Fig. 3 graphisch
dargestellt.
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Wenn der Cr-Gehalt des Schweißmetalls auf einen Wert gesenkt
wurde, der mehr als 0,2 Gew.-% kleiner als der des
Grundmetalls war, korrodierte das Schweißmetall viel stärker als
das Grundmetall. Genauer gesagt, es trat eine örtliche
Korrosion von 0,1 mm oder mehr in dem Schweißmetall auf,
bezogen auf die Tiefe. Wenn andererseits der Cr-Gehalt des
Schweißmetalls auf einen Wert erhöht wurde, der mehr als 1%
größer als der des Grundmetalls war, trat eine starke
Korrosion im Grundmetall auf, insbesondere in der durch die Hitze
beeinflußten Zone. Das heißt, es trat eine starke Korrosion
von 0,1 mm oder mehr in dem Grundmetall auf, bezogen auf die
Tiefe.
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Das Ergebnis des Tests bestätigte, daß die Proben, die
entsprechend der vorliegenden Erfindung hergestellt worden
waren, sowohl bezüglich der Beständigkeit gegen Korrosion der
gesamten Oberfläche als auch bezüglich der Beständigkeit
gegen örtliche Korrosion hervorragend waren. Es ist daher
ersichtlich, daß mit den Stahlrohren, die entsprechend der
vorliegenden Erfindung hergestellt wurden, eine Rohrleitung
mit hervorragender Beständigkeit gegen Kohlendioxidkorrosion
erhalten werden kann.
Beispiel 2
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Unter Verwendung eines Schweißdrahtes von 1,2 mm Durchmesser
(Cr-Gehalt 0,75 Gew.-%, Ti-Gehalt 0,10 Gew.-%) wurde ein
Mehrschichtschweißen mit 10 Schweißlagen (10 pass
multilayer welding) auf 16 mm dicken Stahlproben durchgeführt,
die 0,14 Gew.-% an C, 0,23 Gew.-% an Si, 0,85 Gew.-% an Mn,
0,022 Gew.-% an P, 0,0032 Gew.-% an S, 0,28 Gew.-% an Cr,
0,026 Gew.-% an Al, 0,22 Gew.-% an Cu und 0,16 Gew.-% an Ni
enthielten. (entspricht Nr. "4" in Tabelle 2.) Die
Wärmeeingangsleistung bei jeder Lage betrug zwischen 3,0 K Joule/cm
und 15,0 K Joule/cm. Die Schweißbedingungen sind in Tabelle
1 gezeigt.
Tabelle 1
Schweißstrom
Schweißspannung
Schweißgeschwindigkeit
Schutzgas
Lage
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Proben wurden aus den geschweißten Teilen ausgeschnitten und
einem Kohlendioxidkorrosionstest unterworfen, der in der
gleichen Weise wie in Beispiel 1 durchgeführt wurde.
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Das Ergebnis des Tests bestätigte, daß die
Korrosionsgeschwindigkeit mit 2,13 mm pro Jahr klein war, während
gleichzeitig die Tiefe der örtlichen Korrosion des
Grundmetalls + 0,030 mm betrug, was viel weniger als 0,1 mm ist. Es
wurde ebenfalls gefunden, daß der Schweißvorgang
hervorragend durchgeführt werden konnte.
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Das in Beispiel 2 verwendete Schweißmetall besaß einen
Cr-Gehalt von 0,36 Gew.-%. Der Unterschied des Cr-Gehaltes
zwischen dem Schweißmetall und dem Grundmetall, d.h. der
Wert, der durch Subtrahieren des Cr-Gehaltes des
Grundmetalls vom Cr-Gehalt des Schweißmetalls erhalten wurde,
betrug +0,08 Gew.-% und erfüllte somit die Bedingung zwischen
-0,2 Gew.-% und +1,0 Gew.-%. Der Cr-Gehalt und der Ti-Gehalt
des Schweißdrahtes erfüllten ebenfalls die Bedingung Cr + 3
Ti ≤ 2,4, da sich der Wert zu 0,75 + 3 x 0,10 = 1,05
errechnete.
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Wie aus der vorhergehenden Beschreibung ersichtlich ist, ist
es entsprechend der vorliegenden Erfindung möglich, eine auf
Dauer haltbare Rohrleitung aufzubauen, mit der ein
Kohlendioxid enthaltendes Gas oder eine Kohlendioxid enthaltende
Flüssigkeit transportiert werden können, und die sowohl in
ihrer Gesamtheit als auch örtlich weniger korrodiert, die
wirtschaftlich ist, und die durch ein umlaufendes
Schweißverfahren fehlerfrei hergestellt werden kann.
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Es ist ebenfalls aus den Ergebnissen der Korrosionstests,
die in Tabelle 3 gezeigt sind, und insbesondere aus den
Vergleichsbeispielen Nr. 17-22 ersichtlich, daß
Zusammensetzungen, die außerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung
liegen, höhere Korrosionsgeschwindigkeiten und/oder erhöhte
örtliche Korrosionstiefen aufweisen. Solche
Korrosionsmerkmale machen das Stahlrohr zur Verwendung in einer
Rohrleitung ungeeignet, die in Kontakt mit einem Kohlendioxid
enthaltenden Gas oder einer Kohlendioxid enthaltenden
Flüssigkeit steht.
Tabelle 2
Cr-Gehalt des Drahtes (Gew.-%)
Stähle entsprechend der Erfindung
Vergleichsbeispiele
Cr* bedeutet der Cr-Gehalt des Schweißmetalls. Die Werte in () zeigen
den Unterschied des Cr-Gehaltes ((Cr-Gehalt des Schweißmetalls) - (Cr-
Gehalt des Grundmetalls))
Tabelle 3
Mechanische Eigenschaften
Ergebnisse des CO&sub2;-Korrosionstests
Korrosionsgeschwindigkeit (mm/Jahr)
*Örtliche Korrosionstiefe (mm)
Stähle entsprechend der Erfindung
Vergleichsbeispiele
&spplus; Das Minus(-)-Zeichen der örtlichen Korrosionstiefe bedeutet Korrosion im Schweißmetall.
Das Plus(+)-Zeichen der örtlichen Korrosionstiefe bedeutet Korrosion im Grundmetall.