DE69911452T2

DE69911452T2 - Neue verwendung von rostfreiem stahl in seewasseranwendungen

Info

Publication number: DE69911452T2
Application number: DE69911452T
Authority: DE
Inventors: Johan Frodigh; Pasi Kangas
Original assignee: Sandvik AB
Current assignee: Sandvik Intellectual Property AB
Priority date: 1998-10-23
Filing date: 1999-10-25
Publication date: 2004-07-22
Anticipated expiration: 2019-10-26
Also published as: SE514044C2; EP1129230B1; ATE250151T1; DE69911452D1; ES2205910T3; SE9803633D0; JP2002529599A; SE9803633L; US6451133B1; EP1129230A1; WO2000028101A1

Description

Einführung
Die vorliegende Erfindung betrifft die Verwendung von ferritisch-austenitischem nicht rostendem Stahl für Seewasseranwendungen und für nahegelegene Bereiche, wo besonders günstige Eigenschaften für den Stahl festgestellt wurden.
Hintergrund
Nicht rostende ferritisch-austenitische (Duplex-) Stähle werden heute in großem Umfang als Werkstoff in Reihe von Industrien verwendet. Die Duplex-Stähle werden oftmals für besonders günstige Verwendung auf speziellen Bereichen entwickelt. So soll beispielsweise der Duplex-Stahl SAF 2507 (UNS S 32750), der mit 25% Cr, 7% Ni, 4% Mo und 0,3% N legiert ist und der in der schwedischen Patentanmeldung SE-A-453 838 beschrieben ist, besonders beständig gegen chlorinduzierte Korrosion sein und findet daher Anwendungen als Baumaterial, wenn die Prozeßlösung Chloride enthält oder wenn das Material Seewasser oder chlorhaltigem Kühlwasser, wie beispielsweise in Wärmetauschern, ausgesetzt wird.
In der US-A-5 582 656 (SE-A-501 321) sind Duplex-Stähle beschrieben, die maximal 0,05 Gew.-% C, maximal 0,8 Gew.-% Si, 0,3–4 Gew.-% Mn, 28–35 Gew.-% Cr, 3–10 (3–7) Gew.% Ni, 1,0–3,0 (1,0–4,0) Gew.-% Mo, 0,30–0,55 Gew.-% N, maximal 1,0 Gew.-% Cu, maximal 2,0 Gew.-% W, 0,010 Gew.-% S und 0,2 Gew.-% Ce enthalten, wobei der Rest aus Fe zusammen mit üblicherweise auftretenden Verunreinigungen und Zusätzen besteht, wobei der Ferritgehalt 30–70 Vol.-% ausmacht.
Der Zweck der vorliegenden Erfindung ist der, einen Duplex-Stahl für die Verwendung in Seewasser zu bekommen.
Wie in der SE-A-453 838 beschrieben, ist die Zusammensetzung der Legierung nicht der wichtigste Faktor, um solchen Stahl zu bekommen. Der Abgleich zwischen den verschiedenen Komponenten der Legierung und strukturelle Faktoren sind wichtiger. Außerdem ist aus diesem Patent bekannt, daß große Mengen unter anderem beispielsweise von Chrom die Neigung zur Ausfällung intermetallischer Verbindungen so stark erhöhen, daß Probleme bei der Herstellung und in Bezug auf das Schweißen auftreten können. Eine große Stickstoffmenge ist erforderlich, um die Legierung gegen Ausfällung intermetallischer Phasen und Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit zu stabilisieren, doch wird diese durch beschränkte Löslichkeit in der Schmelze eingeschränkt, die Ausfällung von Chromnitriden verursacht. Aus diesen Gründen wird der Chromgehalt in dieser Legierung auf maximal 27% und der Stickstoffgehalt auf 0,25–0,40% beschränkt.
Kurze Beschreibung der Erfindung
Es zeigt sich überraschenderweise, daß einige der Legierungen, die durch US-A-5 582 656 abgedeckt sind und durch allgemeine Stahlzusammensetzungen definiert sind, speziell günstige und in bestimmten Fällen besonders gute Eigenschaften als Werkstoff auf dem Gebiet der Seewasseranwendungen haben. Dies trifft trotz des hohen Gehaltes an Chrom und des hohen Gehaltes an Stickstoff zu, d. h. über die Obergrenze hinaus, die gemäß der SE-A-453 838 in Betracht gezogen wurde, um eine Ausfällung zu verhindern. Besonders gute Eigenschaften erreicht man, wenn der PRE-Wert des Stahls wenigstens 40 ist.
Die Erfindung liefert folglich eine Verwendung eines Stahls, der maximal 0,05 Gew.-% C, maximal 0,8 Gew.-% Si, 0,3–4 Gew.-% Mn, 28–35 Gew.-% Cr, 3–10 Gew.-% Ni, 1,0– 4,0 Gew.-% Mo, 0,2–0,6 Gew.-% N, maximal 1,0 Gew.-% Cu, maximal 2,0 Gew.-% W, maximal 0,010 Gew.-% S und maximal 0,2 Gew.-% Ce enthält, wobei der Rest Fe zusammen mit üblicherweise vorkommenden Verunreinigungen und Zusätzen ist und wobei der ferritische Gehalt 30–70 Vol.-% ausmacht und der PRE-Wert wenigstens 40 ist.
Nicht eine der Stahlqualitäten, die besonders in der US-A-5 582 656 oder der SE-A-501 321 beschrieben sind, liefert einen PRE-Wert über 40 in der ferritischen wie auch in der austenitischen Phase. Die meisten Ausführungsformen ergeben einen PRE-Wert unter 40 selbst auf die Gesamtzusammensetzung berechnet.
Charakterisierung von Seewasser
Man hat oftmals gedacht, daß Seewasser in der ganzen Welt praktisch das gleiche ist. Die Abweichungen sind jedoch offensichtlich. Die Gesamtmenge von gelöstem Salz kann bei etwa 8000 mg/l (ppm) in der Ostsee bis zu etwa dem 7,5fachen dieser Menge im Persischen Golf betragen. Die Gesamtmenge an Salz, das aus künstlichem Seewasser stammt, beruht auf 35000 mg/l, was als eine typische Menge für Seewasser angesehen werden kann. In der Tabelle 1 ist das Gemisch von künstlichem Seewasser gezeigt. Es folgert, daß der Hauptanteil des gesamten Salzes in Seewasser NaCl ist. Oftmals enthält Seewasser auch Sand und andere feste Teilchen.
Die folgende Tabelle zeigt das Gemisch des künstlichen Seewassers, das für den Test eines Materials verwendet wurde, das zweckmäßig für Seewasseranwendungen geeignet ist.
Tabelle 1 Gemisch von künstlichem Seewasser
Die vorher interessierenden Faktoren für die Korrosivität von Seewasser sind: der Chloridgehalt, der pH-Index, die Temperatur, die Oxidierbarkeit, die biologische Aktivität und die Fließgeschwindigkeit. Selbst Verunreinigungen in dem Wasser können die Korrosivität beeinflussen. Die Temperatur des Seewassers ist stark variierend jeweils als Folge dessen, wo es angesiedelt ist und in welcher Tiefe das Wasser abgenommen wurde. Der pH-Wert von Seewasser ist etwa 8.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Nachfolgend wird die Erfindung in weiteren Einzelheiten in Bezug auf spezielle Ausführungsbeispiele und die beigefügten Zeichnungen beschrieben, worin 1 eine schematische Darstellung ist, die zeigt, wie die Rißkorrosion zunimmt, und die 2 – 11 Diagramme für die gemessenen Eigenschaften unterschiedlicher Stahlqualitäten sind.
Der Stahl für die Erfindung enthält demnach maximal 0,05 Gew.-% C, maximal 0.8 Gew.-% Si, 0,3–4 Gew.-% Mn, 28–35 Gew.-% Cr, 3–10 Gew.-% Ni, 1,0–4,0 Gew.-% Mo, 0,2–0,6 Gew.-% N, maximal 1,0 Gew.-% Cu, maximal 2,0 Gew.-% W, maximal 0,010 Gew.-% S und maximal 0,2 Gew.-% Ce.
Der PRE-Wert, d. h. [%Cr] + 3,3 × [%Mo] + 16 × [N], sollte wenigstens 40 in der gesamten Zusammensetzung sein, vorzugsweise wenigstens 42 in der gesamten Zusammensetzung. Außerdem sollte jede Phase einen PRE-Wert über 30, vorzugsweise wenigstens 41 haben.
In der US-A-5,582,656 ist ausgeführt, daß die zusätzlichen Legierungselemente die Beziehung %Cr + 0,9% Mn + 4,5% Mo – 12,9% N < 35 erfüllen sollten, um die Gefahr einer Ausfällung von intermetallischen Phasen während der Produktion auf einem Minimum zu halten. Es zeigte sich überraschenderweise, daß man das erwähnte Verhältnis in dem vorliegenden Stahl auf 35 oder mehr halten könnte und dennoch die wesentlichen guten Eigenschaften behält, die erforderlich sind, um den Stahl in Seewasseranwendungen einsetzen zu können. Es ist vorteilhaft, das Verhältnis bei 35 oder höher zu halten, da es leichter ist, einen höheren PRE-Wert zu bekommen. So erfüllt derzeitiger Stahl vorzugsweise das Verhältnis %Cr + 0,9% Mn + 4,5% Mo – 12,9% N ≥ 35, um einen ausreichend hohen PRE-Wert zu bekommen. Vorzugsweise ist das Ergebnis von %Cr + 0,9% Mn + 4,5% Mo – 12,9% N höchstens 40 und besonders höchstens 38.
Der bevorzugte Gehalt an Mn ist 0,3–3,0% und der Gehalt von S zweckmäßig maximal 0,005%. Als ein Ergebnis hiervon bekommt man in dem Material eine verminderte Menge an MnS-Schlacke. Jene Schlacken leiten leicht Lochfraß in Seewasserumgebung ein, und es ist aus diesen Gründen günstig, diese Schlackentype auf einem niedrigen Prozentsatz in einem „Seewasserstahl" zu halten.
Der Mo-Gehalt ist vorzugsweise 1,5–4,0%. Dies gibt einen höheren Mindestwert für den PRE-Wert in dem Stahl. Aus diesen Gründen sollte jedoch die Gefahr einer Ausfällung von intermetallischen Phasen der Mo-Gehalt vorzugsweise auf maximal 3,0%, stärker bevorzugt auf maximal 2,5% beschränkt werden.
Um einen genügend hohen Gehalt an Cr in der austenitischen Phase zu behalten und damit der PRE-Wert über 30 liegt, ist der geringste Gesamtgehalt an Cr vorzugsweise etwa 29%. Im Hinblick auf die Gefahr einer Ausfällung intermetallischer Phasen sollte der Cr-Gehalt vorzugsweise maximal 33% betragen.
Stickstoff steigert den relativen Gehalt an Chrom und Molybdän in der austenitischen Phase. Daher sollte der Gehalt an N vorzugsweise wenigstens 0,30, doch vorzugsweise auch am niedrigsten 0,36 sein. Hohe N-Gehalte könnten die Bildung von Hohlräumen unter Schweißungen verursachen und daher sollte die Legierung vorzugsweise maximal 0,55% Stickstoff enthalten. Der Ni-Gehalt ist vorzugsweise maximal 8% und der Mindestgehalt vorzugsweise 5%.
Wichtige Materialeigenschaften für Seewasseranwendungen
Eine wichtige Eigenschaft für Benutzung in Seewasser ist die hohe Festigkeit (hohe Streckgrenze und hohe Ermüdungsgrenze). Die hohe Festigkeit ergibt, daß man schlechteres Material (wie beispielsweise dünnere Wanddicke für Rohre) verwenden kann und dadurch ein sicheres Gewicht. Oftmals ist es wichtig, das Gewicht einer Konstruktion für Seewasseranwendungen niedrig zu halten, da die Konstruktion oftmals auf schwimmenden Anlagen, wie Booten, Ölplattformen usw. angeordnet sein könnten, so daß man den verfügbaren Auftrieb beim Transport von Gütern ausnutzen würde.
Eine andere wichtige Materialeigenschaft für Seewasseranwendungen ist eine gute Korrosionsbeständigkeit in Cl^–-haltigen Umgebungen. Die Korrosionstypen, die leicht in Cl^–-haltigen Umgebungen eingeleitet werden können, sind Lochfraßkorrosion, Rißkorrosion und Spannungskorrosionsreißen. Lochfraß- und Rißkorrosion des Materials könnten vermieden werden, wenn der „PRE-Wert" für dieses Material ausreichend hoch ist. Der PRE-Wert ist als PRE = [%Cr] + 3,3 × [% Mo] + 16 × [% N]. Um eine gute Korrosionsbeständigkeit in Seewasser zu haben, sollte der PRE-Wert höher als 40 für Duplex-Stahl sein. Wie aus der Definition ersichtlich, könnte ein hoher PRE-Wert darauf basieren, ob ein hoher Gehalt an Cr, Mo oder N vorliegt. Es ist bekannt, daß ein hoher Gehalt an Mo ein weniger strukturell beständiges Material in Bezug auf die Ausfällung der Sigmaphase ergibt. Es ist sogar bekannt, daß ein hoher N-Gehalt ein strukturell stabileres Material ergibt. Daher ist es zweckmäßig, den hohen PRE-Wert auf einem hohen Gehalt an N oder Cr im Vergleich mit einem hohen Gehalt an Mo basieren zu lassen.
Bei Gefahr von Rißkorrosion ist es auch mit einem hohen N-Gehalt erwünscht, da dieses H⁺-Ionen neutralisiert, welche in dem Riß gebildet werden, und dadurch eine Abnahme des pH-Wertes, was die Umgebung schlechter machen könnte, vermieden wird. Der Weg der Rißkorrosion ist schematisch in 1 gezeigt.
Die dritte Korrosionstype, die in Cl^–-Umgebungen auftreten kann, ist, wie oben erwähnt, ein Reißen durch Spannungskorrosion. Diese tritt hauptsächlich in austenitischem nicht rostendem Stahl auf und ist heimtückisch, da sie sich sehr schnell entwickeln kann. Es ist bekannt, daß Duplex-Stähle sehr guten Widerstand gegen Rißbildung durch Spannungskorrosion wegen des vorteilhaften Synergieeffektes zwischen der ferritischen und der austenitischen Phase in dem Material haben.
Eine andere Eigenschaft, die in einigen Fällen von Seewasseranwendungen wichtig ist, ist nämlich die Erosions-Korrosionsbeständigkeit der Legierung. Die Erosions-Korrosion kann als Beschleunigung des Korrosionsverlaufs als eine Folge rasch strömender Medien definiert werden, die manchmal sogar feste Teilchen enthalten können. Ein starker Anteilsfaktor für die Erosions-Korrosion ist der turbulente Fluß in Röhren (unterschiedlich zu laminar). Turbulenter Fluß kann durch hohe Geschwindigkeit von Strömungseinschränkungen in der Röhre, beispielsweise Ventile in der Röhre usw.), scharfe Biegungen usw. erhöht werden.
Ein letzter Faktor, der zu berücksichtigen ist, ist natürlich der Preis der Legierung.
Für Seewasseranwendungen sollte es erwünscht sein, daß ein Material gute Korrosionsbeständigkeit, besonders in Cl^–-Umgebungen, und gleichzeitig die höchst mögliche Festigkeit hat.
Eigenschaften des Stahls nach der Erfindung
Der Stahl für die Verwendung nach der Erfindung hat eine sehr hohe Festigkeit (Streckgrenze beim Dehnen (0,2) ≥ 650 MPa). Im Vergleich mit anderen typischen Stahlqualitäten für Seewasseranwendungen ist dies beachtlich höher [SAF 2507: Streckgrenze bei Spannung = 550 MPa; 6Mo-Stahl: Streckgrenze bei Spannung = 300 MPa]. Dies ergibt, daß der vorliegende Stahl mit beachtlich dünneren Wanddicken als diese verwendet werden kann.
Die hohe Festigkeit tritt jedoch nicht für alle Stähle der US-A-5 582 656 auf. Beispielsweise wird dort Stahl (Nr. 10) mit einer Streckgrenze bei Spannung von nur 471 MPa (Tabelle 1 und 2) beschrieben. Dieser Stahl hat einen PRE-Wert von nur 35,6 und ist folglich nicht innerhalb des Gedankens der vorliegenden Erfindung.
2 zeigt die Wirkung der Streckgrenze bei Spannung auf die Wanddicke, die erforderlich ist, um einen bestimmten Innendruck (gemäß der Formel in dem schwedischen Leitungsstandard 1978, RN78) widersteht. Offensichtlich ergibt sich hieraus, daß Steigerung der Streckgrenze bei Spannung von 550 MPa auf 650 MPa eine Verminderung der Wanddicke von 15% erlaubt und in Verbindung hiermit eine Verminderung des gesamten Röhrengewichts in dem Bereich erlaubt. Ein entsprechender Vergleich zwischen 300 MPa und 650 MPa spart etwa 50% des Gewichtes.
Die Lochfraß- und Rißkorrosion des vorliegenden Stahls ist gut. Dies hängt davon ab, daß der PRE-Wert der Legierung über 40 ist. Genauer ist der PRE-Wert um 42, was der gleiche Level wie für anerkannte „Seewasserstähle" SAF 2507 (UNS S 32750) und austenitischen rostfreien Stahl der Type 6-Mo ist.
Bei dem Annahmetest des Materials ist es üblich, Tests für die Lochfraßkorrosion anzuwenden, die als ein Anzeichen für die Seewasserbeständigkeit gesehen werden kann. Die häufigste Methode ist die, die modifizierte ASTM G48A-Methode zu verwenden, bei der ein Material in eine Lösung von 6% Eisen-III-Chlorid gegeben wird, wonach die Temperatur stufenweise mit einem 24 Stunden-Intervall angehoben wird und das Material bezüglich der Lochfraßkorrosion nach jeder Testperiode inspiziert wird. Die Temperatur, bei der Lochfraßkorrosion auftritt, wird als kritische Lochfraßtemperatur bezeichnet. 3 zeigt die kritische Temperatur für Proben des Materials 254 SMO, SAF 2507 und nach der Erfindung. Hieraus kann man schließen, daß alle diese Materialien hohe Werte für die kritische Lochfraßtemperatur haben, und aus diesem Grund ist es wahrscheinlich, daß die Materialien äquivalente Lochfraßkorrosionsbeständigkeit in Seewasser besitzen.
Entsprechendes Testen in FeCl₃ kann mit aufgebrachten Rißbildnern erfolgen. Der Stahl nach der Erfindung bekommt dann eine kritische Rißkorrosionstemperatur von etwa 40°C. Selbst dies könnte als etwa der gleiche Wert wie für die üblichen „Seewasserstähle" angesehen wer den. Die Entwicklung der Rißkorrosion nach möglicher Einleitung könnte sogar auf einem niedrigen Niveau des hohen Stickstoffgehaltes in der Legierung erwartet werden.
Eine andere Methode zur Bestimmung der Materialien-Lochfraßbeständigkeit, die verwendet wird, ist elektrochemisch mit einem ständig an das Material angelegten Potential. Um chloriertes Seewasser zu simulieren, welches eine sehr aggressive Lösung ist, wird es bei 600 mV/SCE getestet. Das Ergebnis dieses Testens des Stahls nach der Erfindung ist in 4 gezeigt. Es ist daraus ersichtlich, daß der Stahl in dieser Umgebung unabhängig von dem Gehalt an NaCl 70°C übersteht.
Wie oben erwähnt, ist der Grund für gute Lochfraß- und Rißkorrosionsbeständigkeit ein hoher PRE-Wert. Ein Vergleich kann mit SAF 2507 gemacht werden, welches in Berücksichtigung des PRE-Wertes so optimiert wird, daß der PRE-Wert in beiden Phasen gleich ist. Dies erhält man durch Legieren mit einer gut abgeglichenen Zusammensetzung von Cr, Mo und N, und jemand hat gezeigt, daß 0,30% N einen Abgleich zwischen PRE in der ferritischen und austenitischen Phase ergibt, wenn der Gehalt an Chrom 25% ist und der Gehalt an Mo 4% beträgt. Ein PRE-Wert über 40 wird dann erreicht.
Der Stahl nach der Erfindung basiert auf den gleichen Annahmen – nämlich PRE-Abgleich –, aber hier wird ein höherer Cr-Gehalt und ein niedrigerer Mo-Gehalt gewählt, was es möglich macht, einen höheren Gehalt an N zu legieren. Infolgedessen ist Mo erheblich schädlicher für die strukturelle Stabilität als Cr und auch dafür, daß der N-Gehalt höher als in SAF 2507 ist, aus welchem Grund eine höhere strukturelle Beständigkeit in dem Stahl nach der Erfindung (siehe 5 für die TTT-Kurve) mit einem unterstützten PRE-Wert in den Phasen erhalten wird.
6 zeigt den Einfluß der Temperatur auf den PRE-Wert in ferritischer (BCC) und austenitischer (FCC) Phase für den vorliegenden Stahl. PRE-Abgleich erhält man bei etwa 1080°C, was die Temperatur ist, bei welcher das Material hitzebehandelt wird, und der PRE-Wert ist über 40. Die Bedeutung, einen hohen PRE-Wert sowohl in der ferritischen als auch in der austenitischen Phase zu haben, ist in 7 gezeigt, wo das CPT gemäß ASTM G48A als eine Funktion des PRE-Wertes für die etwas schwächere ferritische Phase in einigen Testvarianten des Stahls nach der Erfindung gezeigt ist. Ein PRE-Wert über 40 in beiden Phasen sollte aus diesem Grund als erfüllt in Verbindung damit angesehen werden, daß das CPT (G48A) 75°C für die Endlegierung ist.
Der Spannungskorrosionswiderstand des Stahles liegt auf einer Höhe austenitischer Stähle vom Typ 316, siehe 8. Es sollte sogar daran gedacht werden, daß die Duplex-Stähle eine sehr hohe Festigkeit in absoluten Zahlen haben, was ergibt, daß der Prozentsatz der Reißfestigkeit, welcher möglich ist, um Vorteile zu bekommen, bevor die Spannungskorrosion auftritt, für diese Stähle sehr hoch ist.
Die Beständigkeit gegen Auftreffangriff des Stahles ist gemäß der Erfindung mit höchster Zuverlässigkeit sehr hoch wegen der hohen Festigkeit und der bei Experimenten ermittelten guten Beständigkeit von Duplex-Stählen.
Materialien, die oftmals in Seewasser verwendet werden, sind Legierungen auf Cu-Basis. Diese haben jedoch den großen Nachteil, gegenüber Auftreffangriffen empfindlich zu sein. Andere konkurrierende Materialien für Seewasseranwendungen sind Legierungen auf Ti- und Ni-Basis. Diese sind aber erheblich teurer als der vorliegende Stahl.
Beispiel
Nachfolgend werden einige Ausführungsformen der Erfindung beschrieben.
Nachfolgend werden in der Tabelle 2 Zusammensetzungen für fünf Legierungen nach der Erfindung gezeigt. Diese sind die Beispiele, die aus der großen Anzahl unterschiedlicher Legierungen herausgenommen wurden, welche während der Entwicklung der vorliegenden Erfindung hergestellt und getestet wurden.
Tabelle 2
In extrudierten Stäben aus den Legierungen Nr. 1, 2, 4 und 5 wurde der Gehalt an Cr, Ni, Mo und N in der austenitischen bzw. der ferritischen Phase mit Hilfe einer Analyse Stufe um Stufe in einer Mikronut gemessen. Das Ergebnis dieser Messungen ist in der folgenden Tabelle 3 gezeigt.
Tabelle 3
Die gemessenen Gehalte, die man aus jenen PRE-Werten ([% Cr] + 3,3 [% Mo] + 16 [% N]) für die betreffende Phase erhielt, und der Vergleich für die Gesamtzusammensetzung sind in der folgenden Tabelle 4 gezeigt.
Tabelle 4 PRE-Werte für austenitische und ferritische Phase in Testlegierungen
Hieraus ergibt sich als offenbar, daß der PRE-Wert höher als 40 sowohl in der austenitischen als auch in der ferritischen Phase in allen Legierungen ist. Diese ist eine Bedingung für eine gute Korrosionsbeständigkeit in Seewasser.
Die Zusammensetzung und infolgedessen der PRE-Wert in der betreffenden Phase konnte mit Hilfe des Computerprogrammes „Thermo-Kalk" berechnet werden. Dies geschieht für die Legierung 1 in unterschiedlichen Temperaturen und ist in 6 wiedergegeben.
Die Temperatur von etwa 1080°C, die hier erreicht wird, um den gleichen PRE-Wert in beiden Phasen zu erhalten, kommt von berechneten Werten und ist dadurch nur ungefähr. Die tatsächlichen Werte für PRE konnten etwas von dem Gleichgewicht abweichen.
Die gemessenen Wert für die Festigkeit der hergestellten Röhren aus den Legierungen Nr. 2, 3 und 4 sind in den Diagrammen in 9–11 gezeigt. Es ist ersichtlich, daß die Legierungen nach der Erfindung eine Streckgrenze unter Spannung über 650 MPa bei der Produktanwen dung als dünnwandige Röhren (< 10 mm) haben, was die allgemeine Abmessung ist, welche in Seewasser verwendet wird.
Zusammenfassung
Es wurde überraschenderweise gezeigt, daß der Stahl gemäß Anspruch 1 eine gute Brauchbarkeit für die Verwendung in Seewasser hat. Dies ist eine Folge davon, daß der Stahl eine Streckgrenze bei Spannung über 650 MPa hat, was bedeutet, daß etwa 15% des Röhrengewichtes im Vergleich mit SAF 2507 und etwa 50% im Vergleich mit 6Mo-Stahl durch Verminderung der Wanddicke eingespart werden konnten. Gleichzeitig hat das Material eine gute Seewasserbeständigkeit, da es einen PRE-Wert über 40 in beiden Phasen und eine hohe Beständigkeit gegen Risse durch Spannungskorrosion hat.

Claims

Nicht rostende ferritisch-austenitische Duplex-Stahllegierung für Seewasseranwendungen, die in Gew.-% – C maximal 0,05 – Si maximal 0,8 – Mn 0,3–4 – Cr 28–35 -Ni 3–10 – Mo 1.0–4,0 – N 0,2–0,6 – Cu maximal 1,0 – W maximal 2,0 – S maximal 0,010 – Ce maximal 0,2 umfaßt und bei der der Rest aus Fe zusammen mit üblicherweise auftretenden Verunreinigungen und Zusätzen besteht, wobei der ferritische Gehalt 30–70 Vol.-% ausmacht, dadurch gekennzeichnet, daß der PRE-Wert höher als 42 ist und daß der PRE-Wert wenigstens höher als 40 sowohl in der ferritischen als auch in der austenitischen Phase ist, wobei PRE = [% Cr] + 3,3 x [% Mo] + 16 × [% N].
Legierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die PRE-Werte der ferritischen und austenitischen Phase nahe beieinander liegen.
Legierung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie bei etwa 1080°C hitzebehandelt ist.
Stahllegierung nach einigen der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehalt an C maximal 0,03 Gew-.%, vorzugsweise maximal 0,02 Gew.-% beträgt.
Stahllegierung nach einigen der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehalt an Si maximal 0,5 Gew.-% ist.
Stahllegierung nach einigen der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehalt an Cr zwischen 29 und 33 Gew.-% liegt.
Stahllegierung nach einigen der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehalt an Mo wenigstens 1,5 Gew.-% beträgt.
Stahllegierung nach einigen der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehalt an Mo maximal 3,0 Gew.-%, vorzugsweise maximal 2,5 Gew.-% beträgt.
Stahllegierung nach einigen der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehalt an N zwischen 0,30 und 0,55 Gew.-% liegt.
Stahllegierung nach einigen der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehalt an N wenigstens 0,36 Gew.-% beträgt.
Stahllegierung nach einigen der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehalt an Mn maximal 3 Gew.-%, vorzugsweise maximal etwa 1 Gew.-% beträgt.
Stahllegierung nach einigen der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehalt an Ferrit zwischen 30 und 55 Vol.-% liegt.
Stahllegierung nach einigen der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehalt an Cr in der austenitischen Phase wenigstens 25 Gew.-% beträgt.
Stahllegierung nach einigen der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehalt an Cr in der austenitischen Phase wenigsten 27 Gew.-% beträgt.
Stahllegierung nach einigen der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie zur Herstellung von Röhren, Stäben, schweren Gießlingen, geschmiedeten Teilen, Platten, Drähten oder Streifen verwendet wird.
Verwendung einer nicht rostenden ferritisch-austenitischen Duplex-Stahllegierung, die in Gew.-% – C maximal 0,05 – Si maximal 0,8 – Mn 0,3 – 4 – Cr 28–35 – Ni 3–10 – Mo 1.0–4,0 – N 0,2–0,6 – Cu maximal 1,0 – W maximal 2,0 – S maximal 0,010 – Ce maximal 0,2 und als Rest Fe zusammen mit normalerweise vorkommenden Verunreinigungen und Zusätzen enthält, wobei der ferritische Gehalt 30–70 Vol.-% ausmacht, und die dadurch gekennzeichnet ist, daß der PRE-Wert höher als 42 ist und daß dieser PRE-Wert wenigstens höher als 40 sowohl in der ferritischen als auch in der austenitischen Phase ist, wobei PRE = [%Cr] + 3,3 × [% Mo] + 16 × [% N], für Gegenstände in Berührung mit Seewasser, sei es rein oder mit irgendeinem Zusatz, wie durch Chlorierung.