EP0182046A1 - Konstruktionsteile für gasförmige Wasserstoffisotope enthaltende Medien - Google Patents
Konstruktionsteile für gasförmige Wasserstoffisotope enthaltende Medien Download PDFInfo
- Publication number
- EP0182046A1 EP0182046A1 EP85112167A EP85112167A EP0182046A1 EP 0182046 A1 EP0182046 A1 EP 0182046A1 EP 85112167 A EP85112167 A EP 85112167A EP 85112167 A EP85112167 A EP 85112167A EP 0182046 A1 EP0182046 A1 EP 0182046A1
- Authority
- EP
- European Patent Office
- Prior art keywords
- nickel
- oxide layer
- manganese
- content
- parts
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 16
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 title claims abstract description 16
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 15
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 34
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 20
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims abstract description 20
- 239000011572 manganese Substances 0.000 claims abstract description 20
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 19
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 17
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 16
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims abstract description 16
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 239000011651 chromium Substances 0.000 claims abstract description 9
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 claims abstract description 9
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 238000010276 construction Methods 0.000 claims abstract description 8
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 claims abstract description 7
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 claims abstract description 6
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 3
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims description 3
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 2
- 230000005764 inhibitory process Effects 0.000 abstract description 13
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 description 10
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- YZCKVEUIGOORGS-NJFSPNSNSA-N Tritium Chemical compound [3H] YZCKVEUIGOORGS-NJFSPNSNSA-N 0.000 description 3
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 3
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 3
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 3
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 3
- 229910052722 tritium Inorganic materials 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004035 construction material Substances 0.000 description 2
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000007670 refining Methods 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- YZCKVEUIGOORGS-OUBTZVSYSA-N Deuterium Chemical compound [2H] YZCKVEUIGOORGS-OUBTZVSYSA-N 0.000 description 1
- 229910001182 Mo alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VZUPOJJVIYVMIT-UHFFFAOYSA-N [Mo].[Ni].[Cr].[Fe] Chemical compound [Mo].[Ni].[Cr].[Fe] VZUPOJJVIYVMIT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 1
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 1
- 150000001844 chromium Chemical class 0.000 description 1
- PRQRQKBNBXPISG-UHFFFAOYSA-N chromium cobalt molybdenum nickel Chemical compound [Cr].[Co].[Ni].[Mo] PRQRQKBNBXPISG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 229910052805 deuterium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 1
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 1
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 1
- 125000004435 hydrogen atom Chemical group [H]* 0.000 description 1
- 239000003348 petrochemical agent Substances 0.000 description 1
- 230000002285 radioactive effect Effects 0.000 description 1
- 238000002407 reforming Methods 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
- C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
- C22F1/10—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of nickel or cobalt or alloys based thereon
Definitions
- the invention relates to structural parts for gaseous media containing hydrogen isotopes, in particular pipes for process heat transport, made of nickel-based alloys with 40 to 70% nickel, 15 to 30% chromium, 0 to 20% cobalt, 5 to 10% molybdenum and 0 to 20% iron.
- construction materials are required which, in addition to good high-temperature strength at 850 to 1100 ° C and resistance to oxidation, must also have a high resistance to permeating hydrogen atoms.
- energy required for coal refining from nuclear sources, for example from a high-temperature reactor with helium as the heat transfer medium. Since this heat transfer medium can also contain the radioactive hydrogen isotope tritium, the passage of which into the product gas of the coal refining must be prevented as far as possible, high permeation resistance values at high temperatures are required for the construction materials that can be used.
- the permeation values for hydrogen or tritium are very close to one another in the case of known high-temperature materials, which usually contain nickel and chromium, and are inadmissibly high, especially when used in the nuclear field. It has therefore already been proposed to provide such high-temperature materials with a hydrogen permeation-inhibiting oxide layer.
- DE-OS 31 04 112 describes an oxide layer which is generally produced on all high-temperature alloys.
- the disadvantage is, however, that no defined hydrogen permeation inhibition can be achieved, so that a practical use of such materials provided with an oxide layer is problematic due to strongly fluctuating permeation inhibition, as well as the adaptation of the oxide layer thickness to the respective permeation problem when using the entire spectrum of high-temperature alloys.
- the inhibitory effects of the oxide layers differ only insignificantly from the substrate. With the same substrate quality within the specified frame composition of the high-temperature alloy and with the same oxide layer thickness, depending on the permitted fluctuation in the alloy composition and the permitted contamination, there are still some. determine significant fluctuations in the permeation inhibiting effect.
- the oxide layers described in the cited document and also in DE-OSes 31 08 160 and 32 15 314 are therefore suitable as anti-corrosion layers, but not reliably as a hydrogen permeation barrier.
- the present invention was therefore based on the object of designing components for gaseous media containing hydrogen isotopes, in particular pipes for process heat transfer from nickel-based alloys with 40 to 70% nickel, 15 to 30% chromium, 0 to 20% cobalt, 5 to 10% molybdenum and 0 to create up to 20% iron, which lead to the optimal formation of permeation inhibition barriers of defined and therefore selectively usable high inhibition quality.
- the object was achieved in that the construction parts at least in the surface zone Contain 0.5 to 0.8% manganese and the parts are provided with a 1 to 10 ⁇ m thick oxide layer through a temperature treatment at 850 to 1000 ° C in an oxidizing atmosphere in several stages during a treatment time of 15 to 45 hours.
- the structural parts are first surface-coated with a 0.1 to 1.0 ⁇ m thick manganese coating, e.g. by vapor deposition, and then the manganese content of 0.5 to 0.8% in the surface zone of the structural parts is adjusted by diffusion treatment, for example at 950 ° C., after which the oxide layer is formed.
- the oxide layer is formed in three stages and the treatment time for a nickel-based alloy with a higher iron content and a lower cobalt content, e.g. 19% Fe and 2% Co, approx. 5 hours per step and with a nickel-based alloy without iron content and a higher cobalt content, e.g. 0% Fe and 12% Co, is about 15 hours per step, the oxidizing atmosphere consisting of hydrogen-water vapor mixtures or pure water vapor.
- This three-stage treatment heals layer defects that have arisen in the meantime and leads to an oxide layer of good quality.
- two, four or more treatment stages can be used, the total time of which is between about 15 to about 45 hours.
- CO or CO 2 are also suitable as the oxidizing atmosphere.
- the structural part in question is cleaned and expediently subjected to hydrogen annealing. In this way, the structural part becomes shiny on the surface and the surface deformed by the surface treatment is recrystallized.
- the pretreatment includes a mechanical grinding process 1200 grit and a hydrogen anneal of one hour at 1000 ° C. This was followed by three times oxidation of 5 hours each with pure steam. The samples were then tested for their permeation inhibiting effect.
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
- Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
- Heat Treatment Of Articles (AREA)
Abstract
Es werden Konstruktionsteile für gasförmige Wasserstoff enthaltende Medien aus Nickelbasislegierungen mit 40 bis 70% Nickel, 15 bis 30% Chrom, 0 bis 20% Kobalt, 5 bis 10% Molybdän und 0 bis 20% Eisen beschrieben, die optimale Permeationshemmwerte besitzen. Dazu enthalten die Legierungen 0,5 bis 0,8% Mangan und die Teile sind durch eine Temperaturbehandlung bei 850 bis 1000°C in oxidierender Atmosphäre mit einer 1 bis 10 µm starken Oxidschicht versehen.
Description
- Gegenstand der Erfindung sind Konstruktionsteile für gasförmige Wasserstoffisotope enthaltende Medien, insbesondere Rohre für den Prozeßwärmetransport, aus Nickelbasislegierungen mit 40 bis 70 % Nickel, 15 bis 30 % Chrom, 0 bis 20 % Kobalt, 5 bis 10 % Molybdän und 0 bis 20 % Eisen.
- Beispielsweise bei der Kohleveredlung, bei der Methanreformierung mit Wasserdampf oder in der Petrochemie werden Konstruktionswerkstoffe benötigt, die neben einer guten Hochtemperaturfestigkeit bei 850 bis 1100° C und Oxidationsbeständigkeit auch einen hohen Widerstand gegen permeierende Wasserstoffatome aufweisen müssen. Es gibt Überlegungen, die für die Kohleveredlung erforderliche Energie aus nuklearen Quellen zu entnehmen, beispielsweise aus einem Hochtemperaturreaktor mit Helium als Wärmeträger. Da dieser Wärmeträger auch das radioaktive Wasserstoffisotop Tritium enthalten kann, dessen Übertritt in das Produktgas der Kohleveredlung soweit wie möglich verhindert werden muß, sind für die verwendbaren Konstruktionswerkstoffe in besonierem Maße hohe Permeationshemmwerte bei hohen Temperaturen erforderlich.
- Die Permeationswerte für Wasserstoff bzw. Tritium liegen bei bekannten, meist nickel- und chromhaltigen Hochtemperaturwerkstoffen sehr nahe beieinander und sind, vor allem beim Einsatz im nuklearen Bereich, aber unzulässig hoch. Daher wurde bereits vorgeschlagen, derartige Hochtemperaturwerkstoffe mit einer wasserstoffpermeationshemmenden Oxidschicht zu versehen.
- In der DE-OS 31 04 112 wird eine Oxidschicht beschrieben, die auf allen Hochtemperaturlegierungen ganz allgemein erzeugt wird. Der Nachteil dabei ist jedoch, daß keine definierte Wasserstoffpermeationshemmung erzielt werden kann, so daß ein praktischer Einsatz solcher mit einer Oxidschicht versehenen Werkstoffe wegen stark schwankender Permeationshemmung problematisch ist, ebenso das Anpassen der Oxidschichtdicke an das jeweilige Permeationsproblem bei Anwendung des gesamten Spektrums von Hochtemperaturlegierungen. Fallweise unterscheiden sich die Hemmwirkungen der Oxidschichten nur unerheblich vom Substrat. Bei gleicher Substratqualität innerhalb der vorgegebenen Rahmenzusammensetzung der Hochtemperaturlegierung und bei gleicher Oxidschichtdicke sind in Abhängigkeit von der erlaubten Schwankung der Legierungszusammensetzung und der erlaubten Verunreinigung weiterhin z.T. erhebliche Schwankungen der Permeationshemmwirkung festzustellen. Die in der genannten Schrift und auch in den DE-OSen 31 08 160 und 32 15 314 beschriebenen Oxidschichten sind daher zwar als Korrosionsschutzschichten geeignet, jedoch nicht zuverlässig als Wasserstoffpermeationsbarriere.
- Der vorliegenden Erfindung lag daher die Aufgabe zu Grunde, Konstruktionsteile für gasförmige Wasserstoffisotope enthaltende Medien, insbesondere Rohre für den Prozeßwärmetransport aus Nickelbasislegierungen mit 40 bis 70 % Nickel, 15 bis 30 % Chrom, 0 bis 20 % Kobalt, 5 bis 10 % Molybdän und 0 bis 20 % Eisen zu schaffen, die zu einer optimalen Ausbildung von Permeationshemmungsbarrieren definierter und daher gezielt einsetzbarer hoher Hemmungsqualität führen.
- Die Aufgabe wurde erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Konstruktionsteile zumindest in der Oberflächenzone 0,5 bis 0,8 % Mangan enthalten und die Teile durch eine Temperaturbehandlung bei 850 bis 1000° C in einer oxidierenden Atmosphäre mehrstufig während einer Behandlungszeit von insgesamt 15 bis 45 Stunden mit einer 1 bis 10 µm dicken Oxidschicht versehen sind.
- Es hat sich überraschend herausgestellt, daß eine Zulegierung von 0,5 bis 0,8 % Mangan insgesamt im Zusammenwirken mit einer 1 bis 10 µm dicken Oxidschicht, die mehrstufig bei 850 bis 1000° C in oxidierender Atmoshäre während einer Behandlungszeit von insgesamt 15 bis 45 Stunden aufgebracht ist, eine definierte, reproduzierbare, hervorragende Permeationshemmwirkung gegenüber Wasserstoffisotope zur Folge hat.
- Wird z.B. die Hemmwirkung von bekannten üblichen Nickelbasislegierungen, die mit einer Oxidschiht versehen sind und 0,08 % Mn enthalten, mit 40 gemessen, wobei das Substrat allein mit 1 angesetzt ist, ergeben sich bei gleicher Oxidschicht, jedoch mit einem Mangangehalt von 0,5 % bzw. 0,77 % Hemmwerte von 900 bzw. 780. Dieselbe Nickelbasislegierung mit vergleichbarer Oxidschicht, jedoch mit einem Mangangehalt von über 0,8 %, weist jedoch wieder abfallende Permeationshemmwerte auf, die auf bekannte Weise gemessen werden.
- Es ist also mit dem erfindungsgemäßen Konstruktionsteilen möglich, eine gewünschte hohe Permeationshemmung einzustellen, wobei die Hochtemperatur- und Festigkeits- sowie Korrosionseigenschaften erhalten bleiben.
- In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden die Konstruktionsteile oberflächig zunächst mit einem 0,1 bis 1,0 µm dicken Manganüberzug, z.B. durch Bedampfen, beschichtet und nachfolgend der Mangangehalt von 0,5 bis 0,8% in der Oberflächenzone der Konstruktionsteile durch Diffusionsbehandlung beispielsweise bei 950° C, eingestellt, wonach sich die Ausbildung der Oxidschicht anschließt.
- Fallweise kann somit eine Zulegierung von 0,5 bis 0,8 % Mangan als Gesamtgehalt über das gesamte Volumen des Konstruktionsteils vermieden werden, falls die Auslegung der Konstruktion dieses im speziellen Anwendungsfall erfordert. Mit dieser vorteilhaften Ausgestaltung werden die gleichen überraschend hohen Permeationshemmwerte erzielt, ohne daß an die Diffusionszone besondere zusätzliche Ansprüche zu stellen sind.
- Es ist besonders günstig, wenn die Ausbildung der Oxidschicht in drei Stufen erfolgt und die Behandlungszeit bei einer Nickelbasislegierung mit höherem.Eisengehalt und geringem Kobaltgehalt, z.B. 19 % Fe und 2 % Co, ca. 5 Stunden je Stufe und bei einer Nickelbasislegierung ohne Eisengehalt und höherem Kobaltgehalt, z.B. 0 % Fe und 12 % Co, ca. 15 Stunden je Stufe beträgt, wobei die oxidierende Atmosphäre aus Wasserstoff-Wasserdampf-Gemischen oder aus reinem Wasserdampf besteht. Diese Dreistufenbehandlung heilt zwischenzeitlich entstandene Schichtfehler aus und führt zu einer Oxidschicht guter Qualität.
- Es können jedoch auch zwei, vier oder mehr Behandlungsstufen angewendet werden, deren Gesamtzeit zwischen ca. 15 bis ca. 45 Stunden liegt. Als oxidierende Atmosphäre sind fallweise auch CO oder C02 geeignet.
- Vor dem Aufbringen der Oxidschicht wird das betreffende Konstruktionsteil gesäubert und zweckmäßigerweise einer Wasserstoffglühung unterzogen. Damit wird das Konstruktionsteil oberflächig blank und die durch die Oberflächenbearbeitung anverformte Oberfläche rekristallisiert.
- Folgende Beispiele sollen die Vorteile der erfindungsgemäßen Konstruktionsteile näher darstellen:
- Es wurden Chargen einer Nickel-Chrom-Kobalt-Molybdänlegierung der Zusammensetzung etwa 0,07 % Kohlenstoff, 21,5 % Chrom, 1,15 % Aluminium, 0,5 % Titan, 11,9 % Kobalt, 8,6 % Molybdän, 0,07 % Silizium und Mangangehalten von 0,08%; 0,5 %; 0,77 % und 1,1 %, Rest einschließlich erschmelzungsbedingten Verunreinigungen Nickel, erschmolzen, geschmiedet, gewalzt und rekristallisierend geglüht. Aus diesen Materialien wurden Proben gefertigt und unter identischen Bedingungen vorbehandelt und mit einer Oxidschicht versehen. Die Vorbehandlung umfaßt einen mechanischen Schleifvorgang (220-1200 grit, vorzugsweise 1200 grit) und eine Wasserstoffglühung von 0,5 - 3 Stunden bei 900 - 1000° C, vorzugsweise bei 950° C. Anschließend erfolgt eine dreistufige Oxidation bei 850 - 1000° C, je 15 Stunden, vorzugsweise 925° C mit Wasserstoff-Wasserdampfgemischen oder mit reinem Wasserdampf. Anschließend wurden die Proben auf ihre Permeationshemmwirkung geprüft. Dabei wurden an Proben mit einem Mangangehalt von 0,08 % ein Hemmwert von nur 40 gemessen, während Proben mit einem erfindungsgemäßen Mangangehalt von 0,5 % bzw. 0,77 % Hemmwerte von 900 bzw. 780 erbrachten. Proben mit einem Mangangehalt von 1,1 % erzielten hingegen eine geringere Permeationshemmung von 400.
- Es wurden Proben aus Chargen einer Nickel-Chrom-Eisen-Molybdänknetlegierung mit etwa 0,06 % Kohlenstoff, 0,1 % Aluminium, 21 % Chrom, 18,9 % Eisen, 8,7 % Molybdän, 0,6 % Wolfram, 0,4 % Silizium und Mangangehalten von 0,37 % bzw. 0,7 %, Rest einschließlich erschmelzungsbedingten Verunreinigungen Nickel, gefertigt und unter identischen Bedingungen vorbehandelt und mit einer Oxidschickt versehen. Die Vorbehandlung umfaßt einen mechanischen Schleifvorgang 1200 grit und eine Wasserstoffglühung von einer Stunde bei 1000° C. Es schloß sich eine dreimalige Oxidation von je 5 Stunden mit reinem Wasserdampf an. Anschließend wurden die Proben auf ihre Permeationshemmwirkung geprüft. Dabei wurde an Proben mit 0,37 % Mangan eine Hemmwirkung von nur etwa 50, an Proben mit 097 % Mangan jedoch eine Hemmwirkung von 1100 gemessen. Entfernt man die Oxidschichten von der Metalloberfläche, so werden wieder die niedrigen Permeationswerte gemessen, die dem blanken, nicht oxidschichtgeschützten Metall entsprechen.
- Demgegenüber werden im Gegensatz zur vorliegenden Erfindung keine verbesserten Permeationshemmwerte für Wasserstoff, Deuterium und Tritium erhalten, wenn auf die blanken Proben der erfindungsgemäßen Zusammensetzung von außen künstlich Chrom z.B. aufgedampft wird und diese Chromschicht anschließend unter den in den Beispielen angegebenen Bedingungen oxidiert wird. Das bedeutet, daß der erfindungsgemäße definierte Mangangehalt in ursächlichem Zusammenhang mit der Ausbildung von ausgezeichneten, definiert permeationshemmenden Oxidschichten aus dem Konstruktionsteil heraus steht.
Claims (3)
1. Konstruktionsteile für gasförmige Wasserstoffisotope enthaltende Medien, insbesondere Rohre für den Prozeßwärmetransport, aus Nickelbasislegierungen mit 40 bis 70 % Nickel, 15 bis 30 % Chrom, 0 bis 20 % Kobalt, 5 bis 10 % Molybdän und 0 bis 20 % Eisen,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Konstruktionsteile zumindest in der Oberflächenzone 0,5 bis 0,8 % Mangan enthalten und die Teile durch eine Temperaturbehandlung bei 850 bis 1000° C in einer oxidierenden Atmosphäre mehrstufig während einer Behandlungszeit von insgesamt 15 bis 45 Stunden mit einer 1 bis 10 µm dicken Oxidschicht versehen sind.
dadurch gekennzeichnet,
daß die Konstruktionsteile zumindest in der Oberflächenzone 0,5 bis 0,8 % Mangan enthalten und die Teile durch eine Temperaturbehandlung bei 850 bis 1000° C in einer oxidierenden Atmosphäre mehrstufig während einer Behandlungszeit von insgesamt 15 bis 45 Stunden mit einer 1 bis 10 µm dicken Oxidschicht versehen sind.
2. Konstruktionsteile nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Konstruktionsteile oberflächig zunächst mit einem 0,1 bis 1,0 pm dicken Manganüberzug beschichtet sind und nachfolgend der Mangangehalt von 0,5 bis 0,8 % in der Oberflächenzone der Konstruktionsteile durch Diffusionsbehandlung eingestellt ist.
dadurch gekennzeichnet,
daß die Konstruktionsteile oberflächig zunächst mit einem 0,1 bis 1,0 pm dicken Manganüberzug beschichtet sind und nachfolgend der Mangangehalt von 0,5 bis 0,8 % in der Oberflächenzone der Konstruktionsteile durch Diffusionsbehandlung eingestellt ist.
3. Konstruktionsteile nach Anspruch 1 und 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Ausbildung der Oxidschicht in drei Stufen erfolgt ist und die Behandlungszeit bei einer Nickelbasislegierung mit höherem Eisengehalt und geringem Kobaltgehalt ca. 5 Stunden je Stufe und bei einer Nickelbasislegierung ohne Eisengehalt und mit höherem Kobaltgehalt ca. 15 Stunden je Stufe betragen hat, wobei die oxidierende Atmosphäre aus Wasserstoff-Wasserdampf-Gemischen oder aus reinem Wasserstoff bestand.
dadurch gekennzeichnet,
daß die Ausbildung der Oxidschicht in drei Stufen erfolgt ist und die Behandlungszeit bei einer Nickelbasislegierung mit höherem Eisengehalt und geringem Kobaltgehalt ca. 5 Stunden je Stufe und bei einer Nickelbasislegierung ohne Eisengehalt und mit höherem Kobaltgehalt ca. 15 Stunden je Stufe betragen hat, wobei die oxidierende Atmosphäre aus Wasserstoff-Wasserdampf-Gemischen oder aus reinem Wasserstoff bestand.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE3438339A DE3438339C1 (de) | 1984-10-19 | 1984-10-19 | Verfahren zur Herstellung von Konstruktionsteilen fuer gasfoermige Wasserstoffisotope enthaltende Medien |
| DE3438339 | 1984-10-19 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| EP0182046A1 true EP0182046A1 (de) | 1986-05-28 |
Family
ID=6248294
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| EP85112167A Withdrawn EP0182046A1 (de) | 1984-10-19 | 1985-09-25 | Konstruktionsteile für gasförmige Wasserstoffisotope enthaltende Medien |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4602968A (de) |
| EP (1) | EP0182046A1 (de) |
| JP (1) | JPS61104064A (de) |
| DE (1) | DE3438339C1 (de) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0814633B2 (ja) * | 1989-05-24 | 1996-02-14 | 株式会社日立製作所 | 核融合炉 |
| US5078963A (en) * | 1990-02-14 | 1992-01-07 | Mallen Ted A | Method of preventing fires in engine and exhaust systems using high nickel mallen alloy |
| JP4042362B2 (ja) * | 2000-08-11 | 2008-02-06 | 住友金属工業株式会社 | Ｎｉ基合金製品とその製造方法 |
| US6692838B2 (en) * | 2002-03-15 | 2004-02-17 | Exxonmobil Research And Engineering Company | Metal dusting resistant alloys |
| US20060037660A1 (en) * | 2004-08-20 | 2006-02-23 | Kinnally Kevin J | Hydrogen conduit and process for producing same |
| JP4529761B2 (ja) * | 2005-03-30 | 2010-08-25 | 住友金属工業株式会社 | Ｎｉ基合金の製造方法 |
| US7354660B2 (en) * | 2005-05-10 | 2008-04-08 | Exxonmobil Research And Engineering Company | High performance alloys with improved metal dusting corrosion resistance |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2403128A (en) * | 1942-06-24 | 1946-07-02 | Westinghouse Electric Corp | Heat resistant alloys |
| US3573901A (en) * | 1968-07-10 | 1971-04-06 | Int Nickel Co | Alloys resistant to stress-corrosion cracking in leaded high purity water |
| US4031921A (en) * | 1975-09-09 | 1977-06-28 | The United States Of America As Represented By The United States Energy Research And Development Administration | Hydrogen-isotope permeation barrier |
| US4050250A (en) * | 1975-10-30 | 1977-09-27 | Eaton Corporation | Heat transfer element |
| US4129464A (en) * | 1977-08-24 | 1978-12-12 | Cabot Corporation | High yield strength Ni-Cr-Mo alloys and methods of producing the same |
| JPS6018748B2 (ja) * | 1977-12-12 | 1985-05-11 | 日本原子力研究所 | 鉄鋼材料面における水素透過量を減少させる方法 |
| DE3104112C2 (de) * | 1981-02-06 | 1984-12-13 | M.A.N. Maschinenfabrik Augsburg-Nürnberg AG, 8000 München | Verfahren zur Herstellung von Oxydschichten |
| DE3215314C2 (de) * | 1982-04-23 | 1984-12-06 | M.A.N. Maschinenfabrik Augsburg-Nürnberg AG, 8000 München | Verfahren zur Herstellung von Oxidschichten auf einer Titanbasislegierungsoberfläche |
| DE3108160C2 (de) * | 1981-02-06 | 1984-12-06 | M.A.N. Maschinenfabrik Augsburg-Nürnberg AG, 8000 München | Verfahren zur Herstellung von Oxidschichten auf chrom- und/oder nickellegierten Stählen |
| JPS5956567A (ja) * | 1982-09-25 | 1984-04-02 | Toshiba Corp | 耐熱部材の製造方法 |
| US4555275A (en) * | 1984-10-19 | 1985-11-26 | Grumman Aerospace Corporation | Hydrogen permeation protection for metals |
-
1984
- 1984-10-19 DE DE3438339A patent/DE3438339C1/de not_active Expired
-
1985
- 1985-09-10 US US06/774,523 patent/US4602968A/en not_active Expired - Fee Related
- 1985-09-25 EP EP85112167A patent/EP0182046A1/de not_active Withdrawn
- 1985-10-18 JP JP60231452A patent/JPS61104064A/ja active Pending
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| CHEMICAL ABSTRACTS, Band 100, Nr. 6, 6. Februar 1984, Seite 234, Nr. 38349s, Columbus, Ohio, US; A.D. LE CLAIRE: "Permeation of gases through solids. III. An assessment of measurements of the steady-state permeability of hydrogen and its isotopes through nickel and through several high-nickel commercial alloys and steels", & REPORT 1983, AERE-R-10846, 35 pp. * |
| CHEMICAL ABSTRACTS, Band 101, Nr. 16, 15. Oktober 1984, Seite 429, Nr. 137596x, Columbus, Ohio, US; A.D. LE CLAIRE: "Permeation of gases through solids. III - an assessment of measurements of the steady-state permeability of hydrogen and its isotopes through nickel and through several high-Ni commercial alloys and steels", & DIFFUS. DEFECT DATA 1984, 35, 1-36 * |
| CHEMICAL ABSTRACTS, Band 99, Nr. 24, 12. Dezember 1983, Seite 258, Nr. 199256k, Columbus, Ohio, US; E.M. EDGE et al.: "Permeability of hydrogen isotopes through nickel-base alloys", & REPORT 1983, SAN-83-0500; ORDER NO. DE83009672, 21pp. * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US4602968A (en) | 1986-07-29 |
| DE3438339C1 (de) | 1986-01-30 |
| JPS61104064A (ja) | 1986-05-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE68908331T2 (de) | Amorphe Aluminiumlegierungen. | |
| DE4433097C2 (de) | Verfahren zum Herstellen einer lichtabsorbierenden Schicht einer Solarzelle | |
| EP0044351A1 (de) | Hartlegierung, bestehend aus einem oder mehreren Hartstoffen und einer Bindemetall-Legierung, und Verfahren zum Herstellen dieser Legierung | |
| CH647265A5 (de) | Verfahren zur herstellung schuetzender oxidschichten. | |
| EP0218784B1 (de) | Multifilament-Supraleiterdrähte und Verfahren zu deren Herstellung | |
| DE2263858A1 (de) | Verfahren zur verbesserung der verdichtbarkeit und des sinterverhaltens fertiglegierter sphaerolithischer metallpulver | |
| DE2832836A1 (de) | Verfahren zur herstellung von oberflaechenschichten mit verbesserten korrosionseigenschaften auf gegenstaenden aus eisen-chrom-legierungen | |
| DE69213640T2 (de) | Hochkorrosionsbeständige amorphe Legierungen | |
| EP0182046A1 (de) | Konstruktionsteile für gasförmige Wasserstoffisotope enthaltende Medien | |
| EP0337007B1 (de) | Hartstoff-Schutzschicht mit homogener Elementverteilung | |
| DE69115350T2 (de) | Korrosionsbeständige Legierung auf Aluminiumbasis | |
| DE69017496T2 (de) | Korrosionsbeständige Legierung auf Aluminium-Basis. | |
| DE60320658T2 (de) | Widerstandsheizelement auf metallbasis und verfahren zu seiner herstellung | |
| DE2250460B2 (de) | Magnetischer Aufzeichnungsträger | |
| DE2202794A1 (de) | Verbundwerkstoff | |
| EP0016961B1 (de) | Verfahren zur pulvermetallurgischen Herstellung eines supraleitenden Faserverbundmaterials | |
| CH615226A5 (de) | ||
| DE1908144B2 (de) | Neutronengenerator-target und verfahren zu seiner herstellung | |
| DE4204447A1 (de) | Beschichtungsverfahren | |
| DE3788069T2 (de) | Optomagnetisches speichermedium und verfahren zur herstellung. | |
| DE3619254C2 (de) | ||
| DE3500935A1 (de) | Bauteil mit auf gegenueberliegenden seiten eines metallischen gebildes aufgebrachter korrosionsbestaendiger oxidischer beschichtung | |
| DE2836745A1 (de) | Verfahren zur verringerung der wasserstoffpermeabilitaet von metalloberflaechen | |
| DE69304947T2 (de) | Hochkorrosionsbeständige amorphe Alumimiumlegierung | |
| DE2350694B2 (de) | Verfahren zum beschichten eines werkstueckes aus einer superlegierung zum schutz gegen korrosion und reaktionsgemisch |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PUAI | Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase |
Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012 |
|
| 17P | Request for examination filed |
Effective date: 19850925 |
|
| AK | Designated contracting states |
Kind code of ref document: A1 Designated state(s): DE FR GB NL |
|
| 17Q | First examination report despatched |
Effective date: 19870810 |
|
| STAA | Information on the status of an ep patent application or granted ep patent |
Free format text: STATUS: THE APPLICATION HAS BEEN WITHDRAWN |
|
| 18W | Application withdrawn |
Withdrawal date: 19880317 |
|
| RIN1 | Information on inventor provided before grant (corrected) |
Inventor name: PORTSCHER, VOLKER Inventor name: LUTHARDT, GUENTHER, DIPL.-CHEM. Inventor name: EBINGER, HORST, ING. GRAD. Inventor name: BERGMANN, WALTER |