NL8502027A - Nieuw roestvrij staal. - Google Patents

Description

* * * f .,/ · ί /

Reg. Nr. 123.461 vdS/CN -1-

Nieuw roestvrij staal

De uitvinding heeft betrekking op een nieuwe austenitische staallegering met een grote bestandheid tegen corrosie en tegen erosie.

Staal dat in hoge mate bestand is tegen corrosie 5 en tegen erosie is in verschillende industrieën nodig; een typisch voorbeeld is in industrieën voor de bereiding van fosforzuur langs natte weg, waarbij sommige van de bewegende onderdelen die worden gebruikt bij het ontsluiten van het fosfaatgesteente met zwavelzuur, zoals roerders en 10 pompen bestand moeten zijn tegen corrosie en tegen erosie.

Dit geldt in het bijzonder voor fosfaatgesteenten afkomstig uit Israël, Jordanië, Syrië, de Spaanse Sahara en México en in wat mindere mate voor fosfaatgesteenten uit Noord Carolina,

Kola, Marocco, Tunesië en Togo. De corrosieve en erosieve 15 omstandigheden die bij het ontsluiten van deze fosfaatgesteenten met zwavelzuur worden ontmoet zijn een gevolg van de relatief hoge fluorideconcentratie die kan variëren van enkele honderdsten tot meer dan een tiende procent; de aanwezigheid van variërende hoeveelheden zeer harde silicium houdende 20 materialen, zowel natuurlijke materialen als materialen die worden toegevoegd om het effect van het vrije fluoridegehalte te onderdrukken; een ernstige cavitatie die wordt versterkt door schuim- en gasvorming tijdens het oplossen in het bijzonder als het erts voor het onMuiten niet wordt 25 gecalcineerd en een dikwijls reducerend of tenminste niet- oxyderend medium. Het gevolg van al deze factoren is dat volgens een reeds lang bestaande ervaring pompen en roerders gebruikt bij het ontsluiten van dit type fosfaatgesteente met zwavelzuur frequent moeten worden vervangen,van bijvoorbeeld 30 elke twee tot drie maanden.

De meeste bekende austenitische staallegeringen hebben een Brinell hardheid van 140-180 wat onvoldoende is voor verschillende toepassingen, bijvoorbeeld voor het \i' 2027 * i· -2- doorstaan yan de erosieye omstandigheden die heersen hij het ontsluiten van fosfaatertsen van het bovengenoemde type. Ook hebben bestaande staallegeringen niet een daarbij vereiste bestandheid tegen corrosie. Er zijn enkele 5 staallegeringen, bijvoorbeeld de legering die bekend staat onder de aanduiding CD-4, waarvan de Brine11 hardheid ligt in het traject van 240-310, maar de bestandheid tegen corrosie daarvan is onvoldoende, zodat deze eveneens ongeschikt is voor die toepassingen.

10 Er zijn legeringen bekend zoals Hastelloy C

(handelsmerk) die een goede bestandheid hebben tegen corrosie maar die onvoldoende bestand zijn tegen erosie, omdat de Brinell hardheid van Hastelloy C bijvoorbeeld slechts ongeveer 180 is.

15 Het is dan ook een doelstelling van de onderhavige uitvinding te voorzien in een nieuw austenitisch staal met een grote bestandheid tegen corrosie en tegen erosie.

Volgens de uitvinding wordt voorzien in een legering die omvat ijzer en de volgende traditionele componenten in 20 gewichtsprocenten:

Mo 3-6

Cu 0,25 - 0,35 Si, max .1,5 Mn, max 1 25 C 0,12-0,30 met dien verstande dat de relatieve verhouding tussen Mo en C wordt beheerst door de formule gew.% Mo - (gew.% C x 16) = van 1 tot 2,5.

Het voorkeurstraject voor het koolstofgehalte 30 is het traject van 0,15 tot 0,27 gew.%.

Desgewenst kunnen legeringen volgens de uitvinding ook Ni en/of Cr bevatten, bijvoorbeeld Ni in een hoeveelheid van ongeveer 5-25 gew.% en/of Cr in een hoeveelheid van ongeveer 5-20 gew.%.

35 De legeringen volgens de uitvinding kunnen voorts — ^ e f * -3- desgewenst Nb en/of Ta bevatten elk in een hoeveelheid ongeveer 0,25 tot 0,65 gew.%.

De uitvinding heeft ook betrekking op gevormde voorwerpen vervaardigd uit legeringen van het hiervoor 5 gespecificeerde type.

In de hierna volgende beschrijving zullen de nieuwe legeringen volgens de uitvinding collectief' worden aangeduid als CED-9. CED-9 wordt gekenmerkt door een klein betrekkelijk; Cu gehalte - ongeveer 1/3 van wat in conventionele jq middelmatig gelegeerde .·. austénitisch staallegeringen van dit type gebruikelijk is - en door betrekkelijk hoog koolstofgehalte in combinatie met een betrekkelijk grote hoeveelheid Mo. Gemeend wordt dat de combinatie van deze factoren aan het CED-9 gewenste grote bestandheid tegen corrosie en 25 tegen erosie verleent.

Gietstukken uit CED-9 legering volgens de uitvinding worden vervaardigd door middel van conventionele staalgiet-technieken. Er wordt een smelt bereid bij hoge temperatuur, bijvoorbeeld bij ongeveer 1600°C en, nagieten van het 20 gietstuk wordt dit onderworpen aan warmtebehandeling bij ongeveer 1000 tot 12QQ°C gedurende tenminste één uur per inch (2,5 cm) dikte van het gietstuk, welke warmtebehandeling daarna wordt gevolgd door afschrikken met water.

De Brinell hardheid van de CED-9 legeringen ligt 25 in het traject van 290-380 in vergelijking met 140-180 voor de meeste conventionele staallegeringen met uitzondering van CD-4 dat een hardheid heeft van 265 maar dat, zoals gezegd, niet een voldoende grote bestandheid heeft tegen corrosie.

30 De bestandheid tegen corrosie wordt uitgedrukt in een stroomsterkte i en; voor de verklaring van deze term wordt verwezen naar Kirk and Othmer, Encyclopedia of Chemical 0

Technology, 3 editie, vol. 7, blz. 120-121. i kan worden corr bepaald door middel van een inrichting zoals de IMI-erosie/ 35 corrosie inrichting ontwikkeld door het IMI Institute for ··; - -4-

Research and Development, Haifa, Israel. Dit instrument meet de corrosie van metalen en van legeringen die zijn blootgesteld aan een voortbewegende suspensie die gesuspendeerde vaste deeltjes bevat. In een dergelijk systeem treedt een 5 type corrosie op dat bekend staat als erosie-corrosie, waarbij de corrosieeffecten worden versterkt door mechanische en hydro-'dynamische ' factoren zoals het stromingsregime en de plaatselijke snelheid, erosie, afslijting,botsingsver-schijnsèlen enz.

10 Een dergelijk testapparaat wordt geïllustreerd in de bijgaande tekeningen;

Fig. 1 geeft een schematische illustratie van de IMI-testinrichting en fig. 2 en 3 geven details daarvan weer op grotere 15 schaal.

De hier geïllustreerde testinrichting omvat een vat 1 dat een suspensie bevat en is uitgerust met een roerder 2. Een geperforeerde cel 3 is ten dele in de suspensie 2 gedompeld zodanig dat de suspensie in het vat 1 en die in 20 de cel 3 met elkaar in verbinding staan. De testinrichting omvat verder een monsterhouder 4 waarop een van een uitholling voorzien metalen monster 5 dat moet worden getest, is bevestigd. Tegenover de houder 4 en het monster 5 is een slijporgaan 6 gemonteerd dat verschillende vormen kan hebben en dat past 25 in de opening in het monster 5 zoals men kan zien in de fig.

2 en 3. Het slijporgaan is gemonteerd aan een roterende as 7.

De cel 3 is uitgerust met een standaardcalomelelec-trode (SCE) 8 en met een platina hulpelectrode 9 die beide 30 nabij het monster 5 dat de derde electrode van het systeem vormt, zijn geplaatst.

De as 7 is voorzien van gewichten 10 en met de as is een motor JJ, bijvoorbeeld een electrische of pneumatische motor, verbonden.

3 3 0 2 02 7

> - JF

-5-

De drie electroden 5, 8 en 9 zijn electrisch verbonden met een digitaal meetinstrument omvattende een potentiometer 12, een amperemeter 13, een regelaar voor de hulpelectrode 14 en een generator voor de polarisatiepoten-5 tiaal 15.

In dit instrument wordt de polarisatie-weerstandtech-niek gebruikt voor het bepalen van de momentane corrosiesnelheid aan het oppervlak van het monster. De potentiometer 12 meet de potentiaal van het monster en de amperemeter 13 meet jq de corrosiestroom die loopt tussen het monster 5 en de hulpelectrode 9 als een kleine polarisatiepotentiaal wordt aangelegd door middel van de generator 15, welke potentiaal ten opzichte van de referentiemethode zo wordt ingesteld dat hij gelijk is aan de corrosiepotentiaal Ecorr (zie Kirk & J5 Othmer loc sit).

Met behulp van deze testinrichting worden de ^corr en iaarli-3kse corrosiesnelheid uitgedrukt in de vermindering van de afmetingen van het proefmonster in mm per jaar (mm/j) gemeten, bepaald ten opzichte van twee 20 conventionele staallegeringen 316 Stat en Uranus B-6 en voor een CED-9 legering volgens de uitvinding. De metingen vinden plaats onder drie verschillende omstandigheden: 2 met een laag gewicht (49 kg/cm ) bij 25 omw./min. en bij 100 omw./min.; met een hoog gewicht (78 kg/cm2) bij 25 100 omw./min. De resultaten zijn weergegeven in de volgende tabel.

Tabel A

316 Stst Uranus B-6 CED 9 eindelectrode- 30 potentiaal, V 0,05 0,10 0,19

Corrosiesnelheid

i m/j* i mm/j* i mm/j* corr J corr J corr J

25 omw/mih. laag gew. Q, 78 8,2 0,02 0,22 0,003 0,03 100 omw/min. laag gew. 0,48 5,1 0,05 0,53 0,04 0,44 100 omw/min. fooggew. 0,59 6,2 0,07 0,74 0,04 0,40 2 berekend uit i____ corr .........':;3Ë? 2 / -6-

Uit tabel A ziet men dat CED-9 de enige legering is die een lage corrosiviteit heeft, dat wil zeggen lage waarden voor i en een kleine erosiesnelheid heeft, corr 33 0 2 0 < 7

Claims (8)

1. Staallegering met het kenmerk dat deze omvat ijzer en (tenminste) de volgende additionele componenten in gew.%: Mo 3-6

2. Legering volgens conclusie 1 met het kenmerk dat deze tevens Ni bevat.

3. Legering volgens conclusie 2 met het kenmerk 15 dat deze Ni bevat in een hoeveelheid van 5 tot 25 gew.%.

4. Legering volgens conclusie 1-3 met het kenmerk dat deze tevens Cr bevat.

5. Legering volgens conclusie 4 met het kenmerk dat deze Cr bevat in een hoeveelheid van 5-20 gew.%.

5 Cu 0,25 - 0,35 Si, max 1,5 Mn, max 1 C 0,12 - 0,30, met dien verstande dat de relatieve verhouding tussen

10 Mo en C wordt beheerst door de formule gew.% Mo - (gew.% C x 16) * van 1 tot 2,5%.

6. Legering volgens een der conclusies -1-5 met het kenmerk dat deze ook Nb bevat in een hoeveelheid van 0,25 tot 0,65 gew.%.

7. Legering volgens één der conclusies 1 - 6 met het kenmerk dat deze ook Ta in een hoeveelheid van 0,25 tot 0,55 25 gew.%.

8. Gevormde voorwerpen, vervaardigd uit een legering volgens één der conclusies 1 tot 7. Λ Τ' r * -» ·. a üc ïj 2 / - —.—. -