[go: up one dir, main page]

DE19643752A1 - Verfahren zur Herstellung eines Werkstoffs - Google Patents

Verfahren zur Herstellung eines Werkstoffs

Info

Publication number
DE19643752A1
DE19643752A1 DE1996143752 DE19643752A DE19643752A1 DE 19643752 A1 DE19643752 A1 DE 19643752A1 DE 1996143752 DE1996143752 DE 1996143752 DE 19643752 A DE19643752 A DE 19643752A DE 19643752 A1 DE19643752 A1 DE 19643752A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
ppm
ferritic
corrosion
sintering
hours
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Withdrawn
Application number
DE1996143752
Other languages
English (en)
Inventor
Reinhard Dr Knoedler
Lorenz Dr Singheiser
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ABB Patent GmbH
Original Assignee
ABB Patent GmbH
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ABB Patent GmbH filed Critical ABB Patent GmbH
Priority to DE1996143752 priority Critical patent/DE19643752A1/de
Publication of DE19643752A1 publication Critical patent/DE19643752A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F21/00Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials
    • F28F21/08Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials of metal
    • F28F21/081Heat exchange elements made from metals or metal alloys
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C33/00Making ferrous alloys
    • C22C33/02Making ferrous alloys by powder metallurgy
    • C22C33/0257Making ferrous alloys by powder metallurgy characterised by the range of the alloying elements
    • C22C33/0278Making ferrous alloys by powder metallurgy characterised by the range of the alloying elements with at least one alloying element having a minimum content above 5%
    • C22C33/0285Making ferrous alloys by powder metallurgy characterised by the range of the alloying elements with at least one alloying element having a minimum content above 5% with Cr, Co, or Ni having a minimum content higher than 5%
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C28/00Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C8/00Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
    • C23C8/06Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases
    • C23C8/08Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases only one element being applied
    • C23C8/10Oxidising
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22STEAM GENERATION
    • F22BMETHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
    • F22B37/00Component parts or details of steam boilers
    • F22B37/02Component parts or details of steam boilers applicable to more than one kind or type of steam boiler
    • F22B37/04Component parts or details of steam boilers applicable to more than one kind or type of steam boiler and characterised by material, e.g. use of special steel alloy

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines korrosions- und oxidationsbeständigen Werkstoffs gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Solche Werkstoffe sind für die Herstellung von Wärmetauschern, insbesondere von Überhitzern von Wärmekraftanlagen vorgesehen, da sie den Einwirkungen von Tem­ peraturen standhalten, die mehr als 600°C betragen. Bis jetzt ist es üblich hierfür austenitische Edelstähle zu verwenden, die mindestens 18% Chrom enthalten. Bei Bauelementen, die aus diesem Werkstoff gefertigt sind, bildet sich auf den Oberflä­ chen eine schützende Oxidschicht aus Chrom aus. Hierdurch sind solche Bauele­ mente beispielsweise gegen die korrosiven Einwirkungen von Wasserdampf ge­ schützt, der mehr als 600°C heiß ist. Diese austenitischen Werkstoffe sind wegen ih­ res hohen Chromgehalts sehr teuer, was die Fertigungskosten für Wärmetaucher be­ achtlich erhöht.
Herkömmliche ferritische Werkstoffe, die 9 bis 12% Chrom enthalten und deshalb wesentlich preisgünstiger sind, können für die Herstellung der oben genannten Wär­ metauscher nicht verwendet werden, da sie eine unzureichende Korrosions- und Oxi­ dationsbeständigkeit gegenüber Wasserdampf bei Temperaturen von mehr als 600°C aufweisen. Auf den Oberflächen von Bauelementen, die aus einem der bekannten ferritischen Werkstoff hergestellt sind, bilden sich nur Schichten aus Mischphasen in Form von Eisen- und Chromoxiden wie Spinelle oder Magnetite aus. Diese Schichten sind sehr porös und platzten zudem unter der Einwirkung von Wasserdampf sehr schnell ab.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren aufzuzeigen, mit dem ein ferritischer Werkstoff so hergestellt werden kann, daß er einen dauerhaften Schutz gegen Korrosion und Oxidation aufweist.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
Weitere erfinderische Merkmale sind in den abhängigen Ansprüchen gekennzeichnet.
Die Herstellung des erfindungsgemäßen Werkstoffs wird an Hand der nachfolgenden Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 ein aus dem erfindungsgemäßen Werkstoff gefertigtes Bauelement,
Fig. 2 ein Diagramm, welches das Korrosionsverhalten des erfindungsgemäßen Werkstoffs veranschaulich.
Fig. 1 zeigt ein zylinderförmiges Bauelement 10, das aus dem erfindungsgemäßen ferritischen Werkstoff 1 gefertigt ist. Für die Herstellung des Werkstoffs wird von ei­ nem Basismaterial ausgegangen, das Kohlenstoff, Chrom, Molybdän, Vanadium und Niob enthält. Der Anteil an Chrom und Molybdän wird hierbei so groß gewählt, daß der ferritische Werkstoff 1 nach dem Sintern 9% bis 12% Chrom und 0,5% bis 1% Molybdän aufweist. Bevorzugt wird die Herstellung eines ferritischen Werkstoffs 1 mit der Bezeichnung T 91, der folgende Strukturformel hat: X10CrMoVNb91. X steht da­ bei stellvertretend für Kohlenstoff. Der Werkstoff 1 wird nach dem Sintern zu Bauele­ menten weiterverarbeitet. Das in Fig. 1 dargestellte Bauelement 10 ist aus X10CrMoVNb91 gefertigt. Nach der Formgebung des Bauelements 10 wird dieses derart weiterbehandelt, daß der Werkstoff 1 dabei voroxidiert wird. Das Voroxidieren geschieht in einer reduzierenden Atmosphäre, in der ein Sauerstoffpartialdruck von höchstens 100 ppm bis 1000 ppm herrscht. Das Bauelement 10 wird zum Voroxidie­ ren des ferritischen Werkstoffs 1 zunächst vollständig in Kohlenstoff eingebettet. Anschließend wird es für mindestens 120 Stunden bei einer Temperatur von 800°C einem Gasstrom ausgesetzt, der als wesentlichen Bestandteil Stickstoff und nur 100 ppm bis 1000 ppm Sauerstoff aufweist.
Erfindungsgemäß kann der Werkstoff auch so voroxidiert werden, daß das Bauele­ ment 10 für wenigstens 120 Stunden einer Temperatur von 800°C ausgesetzt wird. Gleichzeitig wird das Bauelement 10 einem Gasstrom ausgesetzt, der durch ein re­ duzierendes Gas gebildet wird. Dieser Gasstrom besteht aus Wasserstoff mit einem Anteil von 100 ppm bis 1000 ppm Sauerstoff.
Gleichgültig welche der beiden Möglichkeiten zur Voroxidation angewendet werden, immer bildet sich dabei auf den Innen- und Außenflächen des Bauelements 10 eine Deckschicht 11 aus Chromoxid selbsttätig aus. Diese Deckschicht 11 weist eine Dic­ ke von 2 µm bis 10 µm auf.
Wird das Bauelement 10 anschließend beispielsweise in einen Wärmetauscher ein­ gebaut, wo es einen direkten Kontakt mit Wasserdampf hat, der eine Temperatur von 650°C und mehr aufweisen kann, zeigt der voroxidierte Werkstoff 1 im Vergleich zum einem ferritischen Werkstoff (hier nicht dargestellt) mit der gleichen Zusammen­ setzung, der jedoch nicht voroxidiert ist, eine deutlich geringere Korrosionsrate. Mes­ sen läßt sich diese Korrosionsrate, dadurch daß, die Zunahme des Gewichts in mg/cm2 ermittelt wird, die der Werkstoff 1 erfährt. Diese Gewichtszunahme ist in ei­ nem Diagramm in Fig. 2 für einen voroxidierten und einen unbehandelten ferritischen Werkstoff dargestellt, die beide Wasserdampf von 650°C ausgesetzt sind. Wie das Diagramm zeigt erfolgt die Oxidation bei dem voroxidierten Werkstoff wesentlich langsamer als das bei einem unbehandelten ferritischen Werkstoff der Fall ist.

Claims (9)

1. Verfahren zur Herstellung eines korrosions- und oxdidationsbeständigen Werkstoffs (1), dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung ein Basismaterial ver­ wendet wird, das eine definierte Menge an Chrom und Molybdän aufweist, und daß der Werkstoff (1) nach dem Sintern zur Ausbildung einer korrosionsbeständigen Deckschicht (11) voroxidiert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die Herstel­ lung eines ferritischen Werkstoffs (1) ein Basismaterial verwendet wird, das Kohlen­ stoff, Chrom, Molybdän, Vanadium und Niob in solchen Mengen enthält, daß beim Sintern ein Werkstoff (1) mit der Strukturformel: X10CrMoVNb91 gebildet wird, der einen Anteil an Chrom von 9 bis 12% und an Molybdän von 0,5% bis 1% aufweist.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkstoff (1) nach dem Sintern in einer reduzierenden Atmosphäre voroxi­ diert wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der ferritische Werkstoff (1) bei einem Sauerstoffpartialdruck von 100 ppm bis 1000 ppm voroxidiert wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der ferritische Werkstoff (1) während eine Zeit von mindestens 120 Stunden vor­ oxidiert wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der ferritische Werkstoff (1) bei einer Temperatur von mindestens 700°C voroxi­ diert wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der ferritische Werkstoff (1) während des Voroxidierens vollständig in Kohlenstoff eingebettet und für 120 Stunden bei einer Temperatur von 800°C einem Gasstrom ausgesetzt wird, der als wesentlichen Bestandteil Stickstoff und nur 100 ppm bis 1000 ppm Sauerstoff aufweist.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der ferritische Werkstoff (1) zum Voroxidieren für 120 Stunden bei einer Tempe­ ratur von 800°C einem Gasstrom ausgesetzt wird, der aus einem reduzierenden Gas besteht.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der ferritische Werkstoff (1) zum Voroxidieren für 120 Stunden bei einer Temperatur von 800°C ei­ nem Gasstrom ausgesetzt wird, der aus Wasserstoff und 100 ppm bis 1000 ppm Sauerstoff besteht.
DE1996143752 1996-10-23 1996-10-23 Verfahren zur Herstellung eines Werkstoffs Withdrawn DE19643752A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE1996143752 DE19643752A1 (de) 1996-10-23 1996-10-23 Verfahren zur Herstellung eines Werkstoffs

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE1996143752 DE19643752A1 (de) 1996-10-23 1996-10-23 Verfahren zur Herstellung eines Werkstoffs

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE19643752A1 true DE19643752A1 (de) 1998-04-30

Family

ID=7809566

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE1996143752 Withdrawn DE19643752A1 (de) 1996-10-23 1996-10-23 Verfahren zur Herstellung eines Werkstoffs

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE19643752A1 (de)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE559681C (de) * 1928-03-29 1932-09-22 Ternstedt Mfg Company Verfahren zur Herstellung von Chromueberzuegen auf elektrolytischem Wege
DE2016920A1 (de) * 1969-04-10 1970-10-01
DE2042394A1 (de) * 1969-08-27 1971-03-25 Nippon Kokan Kk Warmfester legierter Stahl
EP0332875A2 (de) * 1988-03-14 1989-09-20 Westinghouse Electric Corporation Kriechfester Turbinenrotor und Verfahren zur Schweissreparatur von niedrig legierten eisenhaltigen Turbinenteilen
DE3442250C2 (de) * 1983-11-19 1993-04-15 Alain James Johannesburg Transvaal Za Duggan
WO1995020683A1 (en) * 1994-01-26 1995-08-03 Kawasaki Steel Corporation Method of manufacturing stainless steel sheet of high corrosion resistance

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE559681C (de) * 1928-03-29 1932-09-22 Ternstedt Mfg Company Verfahren zur Herstellung von Chromueberzuegen auf elektrolytischem Wege
DE2016920A1 (de) * 1969-04-10 1970-10-01
DE2042394A1 (de) * 1969-08-27 1971-03-25 Nippon Kokan Kk Warmfester legierter Stahl
DE3442250C2 (de) * 1983-11-19 1993-04-15 Alain James Johannesburg Transvaal Za Duggan
EP0332875A2 (de) * 1988-03-14 1989-09-20 Westinghouse Electric Corporation Kriechfester Turbinenrotor und Verfahren zur Schweissreparatur von niedrig legierten eisenhaltigen Turbinenteilen
WO1995020683A1 (en) * 1994-01-26 1995-08-03 Kawasaki Steel Corporation Method of manufacturing stainless steel sheet of high corrosion resistance
EP0691412A1 (de) * 1994-01-26 1996-01-10 Kawasaki Steel Corporation Verfahren zur herstellung eines stahlbleches mit hoher korrosionsbeständigkeit

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
BETTZIECHE,P.: Hochwarmfeste ferritische Stähle. In: Mitteilungen der VGB, H. 57, Dez. 1985, S.393-397 *
MATOUSCHEK,Josef: Derzeitiger Stand bei den hitzebeständigen Stählen. In: technica, Nr. 22, Okt. 1959, S.1223-1226 *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE3419638C2 (de) Verfahren zur oxidativen Erzeugung von Schutzschichten auf einer Legierung
EP0123054B1 (de) Korrosionsbeständiger Chromstahl und Verfahren zu seiner Herstellung
DE60224249T2 (de) Stahl für Festoxid-Brennstoffzellenseparatoren
DE1258110B (de) Verwendung einer oxydationsbestaendigen, nicht sproeden Eisenlegierung als Werkstoff fuer Bauteile in Heissdampfsystemen
DE2263858A1 (de) Verfahren zur verbesserung der verdichtbarkeit und des sinterverhaltens fertiglegierter sphaerolithischer metallpulver
DE10157749A1 (de) Eisen-Chrom-Aluminium-Legierung
DE2503634A1 (de) Genaue kohlenstoffsteuerung bei hergestelltem rostfreiem stahl
DE2648968A1 (de) Hitzebestaendiger rostfreier stahl
DE19643752A1 (de) Verfahren zur Herstellung eines Werkstoffs
DE2750623A1 (de) Ferritischer edelstahl
DE3842301A1 (de) Hochtemperatur-schutzschicht
DE3237604C2 (de) Verwendung einer Eisen-Nickel-Chrom-Legierung als Werkstoff zur Herstellung von Dichtungsmaterial für Weichglas
DE69728861T2 (de) Ein fur die verwendung in einem leichtwasserkernreaktor entworfener bauteil und verfahren zu seiner herstellung
DE3029488A1 (de) Verfahren zur erzeugung einer schutzschicht auf metallischen werkstuecken
DE3500935A1 (de) Bauteil mit auf gegenueberliegenden seiten eines metallischen gebildes aufgebrachter korrosionsbestaendiger oxidischer beschichtung
DE69330580T2 (de) Eisen-Chrom-Legierung mit hoher Korrosionsbeständigkeit
DE19721080C1 (de) Verfahren zum Überdecken eines Bauteiles mit einer korrosionshemmenden Fremdoxidschicht und mit einer solchen Fremdoxidschicht überdecktes Bauteil
DE19855616C2 (de) Gleitkontaktstruktur aus einer Hochtemperatur-Gleitlegierung
EP0100026B1 (de) Verfahren zum Behandeln von Plutoniumoxid und/oder Plutonium-Uran-Mischoxid
DE4217098A1 (de) Magnetkernvorrichtung und verfahren zu ihrer herstellung
DE3121782C2 (de) Verwendung einer austenitischen Chrom-Nickel-Stahllegierung für Wärmetauscherkomponenten
EP4424860A1 (de) Verfahren zur wärmebehandlung eines stahls
AT274874B (de) Blech, insbesondere für die Einschichtemaillierung
EP1230429B1 (de) Herstellungsverfahren für eine komponente mit schicht
EP0933443A1 (de) Verwendung von Stahlpulver auf der Basis Fe-Cr-Si für korrosionsbeständige Beschichtungen

Legal Events

Date Code Title Description
OM8 Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law
8120 Willingness to grant licenses paragraph 23
8127 New person/name/address of the applicant

Owner name: ABB PATENT GMBH, 68526 LADENBURG, DE

8139 Disposal/non-payment of the annual fee