DE2426414B2

DE2426414B2 - USE OF STAINLESS AUSTENITIC STEELS FOR COMPONENTS IN PHOSPHORIC ACID CIRCUITS

Info

Publication number: DE2426414B2
Application number: DE19742426414
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Creusot-Loire, Paris
Priority date: 1973-06-04
Filing date: 1974-05-31
Publication date: 1976-09-09
Also published as: ES426887A1; DE2426414A1; NL180853C; NL7406991A; FR2231766A1; IT1011792B; BE815867A; LU70205A1; FR2231766B1; NL180853B; GB1409708A

Description

«5«5

Die Erfindung bezieht sich auf die Verwendung einer neuen Gruppe von nichtrostenden austenitischen Stühlen, die besonders gut für phosphorhaltige industrielle Medien geeignet sind.The invention relates to the use of a new group of austenitic stainless steel Chairs that are especially good for industrial phosphorus Media are suitable.

Die Korrosionsuntersuchungen in den phosphorhaltigen industriellen Medien zeigen, daß die Korrosionserscheinungen um so ausgeprägter sind, je reicher das Medium an fluorierten und chlorierten Verunreinigungen ist Andererseits begünstigt der nicht vernachlässigbaire Einfluß von abschleifend wirkenden Teilchen in Suspension in bestimmten Medien eine dauernde Depassivierung der verwendeten Legierungen.The corrosion tests in the phosphorus-containing industrial media show that the corrosion phenomena The richer the medium in fluorinated and chlorinated impurities, the more pronounced they are is on the other hand favored the not negligible The influence of abrasive particles in suspension in certain media has a lasting effect Depassivation of the alloys used.

Die allgemein zur Herstellung der in diesen Industrien benötigten Pumpen, Leitungssysteme, Rührer, Wannen usw. verwendeten Werkstoffe sind nichtrostende Legierungen, deren Zusammensetzung wesentlich Funktion einerseits der Agressivität des Mediums und andererseits der Verwendungstemperatur ist. Die Verschleißwirkung liefert einen zusätzlichen Faktor, und auch die Härte des nichtrostenden Stahls kann dann seine Haltbarkeit in diesen Medien beeinflussen.The general for the production of the pumps, piping systems, stirrers, tubs required in these industries The materials used, etc. are stainless alloys, the composition of which is essential Function is on the one hand the aggressiveness of the medium and on the other hand the temperature of use. the The effect of wear and tear provides an additional factor, and the hardness of the stainless steel can then too affect its shelf life in these media.

Im Laufe systematischer Versuche in industriellen Lösungen konnte man den günstigen Einfluß des Molybdäns auf das Korrosionsverhalten einer nichtrostenden austenitischen Legierung des französischen Typs »Z 04 NCDU 25-19« in den phosphorhaltigen Schlämmen aufzeigen. Diese Legierung ist durch die folgende Zusammensetzung gekennzeichnet:In the course of systematic experiments in industrial solutions, one could see the favorable influence of the Molybdenum on the corrosion behavior of a stainless austenitic alloy from the French Show type »Z 04 NCDU 25-19« in the phosphorus-containing sludge. This alloy is by the the following composition:

C: höchstens gleich 0,040%C: at most equal to 0.040%

Mn: höchstens gleich 1,5%;Mn: at most equal to 1.5%;

Cr: wenigstens gleich 19,5%;Cr: at least equal to 19.5%;

Mo: wenigstens gleich 4,2%; Ni: wenigstens gleich 24,0%;Mo: at least equal to 4.2%; Ni: at least equal to 24.0%;

Si: höchstens gleich 1,0%;Si: at most equal to 1.0%;

Cu: wenigstens gleich 2,0%.Cu: at least equal to 2.0%.

Jedoch ist der alleinige Zusatz von Molybdän zur Verbesserung der Verschleißbeständigkeit der Legierung nicht ausreichend.However, the sole addition of molybdenum is to improve the wear resistance of the alloy unsatisfactory.

Andererseits ist ein allgemein als säurebeständig gewerteter, insbesondere für gleitende Teile von Absperrorganen in der chemischen sowie petrochemisehen Industrie verwendeter nichtrostender Stahl bekannt (GB-PS 12 11 427), der die folgenden Legierungsbestandteile enthält:On the other hand, there is one that is generally rated as acid-resistant, especially for sliding parts of Stainless steel used for shut-off devices in the chemical and petrochemical industries known (GB-PS 12 11 427), which contains the following alloy components:

1010

C:C: 0,02- 0,15%,0.02-0.15%, Mn:Mn: 1,0-3,0%,1.0-3.0%, Cr:Cr: 12,5-25,0%,12.5-25.0%, Mo:Mon: bis zu 4,0%,up to 4.0%, Ni:Ni: 5,0-40,0%,5.0-40.0%, Si:Si: 0,5-3,0%,0.5-3.0%, Cu:Cu: bis zu 4,0%,up to 4.0%, W:W: 2,0-4,0%.2.0-4.0%.

Dieser Stahl enthält also im Vergleich mit dem vorher genannten Stahl zusätzlich Wolfram und ggf. mehr Kupfer, jedoch weniger Molybdän, und die Bereiche für die Chrom- und Nickelgehalte sind relativ weit gefaßtIn comparison with the steel mentioned above, this steel also contains tungsten and possibly more Copper, but less molybdenum, and the areas for the chromium and nickel contents are relatively broad

Schließlich ist ein vornehmlich für Standardgewichte geeigneter nichtrostender Stahl (US-PS 31 75 902) mit folgenden Zusatzgehalten bekannt:Finally, a stainless steel (US Pat. No. 3,175,902), which is primarily suitable for standard weights, is included the following additional contents are known:

Mn:Mn:

Cr:Cr:

MoMon

Ni:Ni:

Cu:Cu:

W:W:

bis zu 0,1%,
1,0 -2,0 %,
17,5-22,5%,
1,0 -3,25%,
23,0-27,5%,
0,25-1,0 %,
bis zu 0,5%,
bis zu 1,5 %.up to 0.1%,
1.0 -2.0%,
17.5-22.5%,
1.0 -3.25%,
23.0-27.5%,
0.25-1.0%,
up to 0.5%,
up to 1.5%.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für phosphorhaltige industrielle Medien verwendbare, nichtrostende austenitische gießbare Stähle anzugeben, die in Kombination eine verbesserte Korrosionsbeständigkeit und eine verbesserte Verschleißbeständigkeit im Vergleich mit solchen Stählen aufweisen, die den bekannten Zusatz von Molybdän enthalten.The invention is based on the object of usable for phosphorus-containing industrial media, Specify austenitic stainless castable steels which, in combination, provide improved corrosion resistance and have improved wear resistance compared to steels containing the known addition of molybdenum.

Gegenstand der Erfindung, womit diese Aufgabe gelöst wird, ist die Verwendung nichtrostender, austenitischer Stähle, insbesondere als Stahlguß, bestehend aus unter 0,035% Kohlenstoff, 0,90 bis 0,95% Silizium, 1,30 bis 1,40% Mangan, 20 bis 21% Chrom, 24,5 bis 25,5% Nickel, 4,20 bis 4,40% Molybdän, 2,40 bis 2,60% Kupfer, 1,80 bis 4% Wolfram, Rest Eisen und herstellungsbedingten Verunreinigungen als Werkstoff zur Herstellung von Bauteilen in Phosphorsäurekreisläufen, wie Pumpen, Leitungssysteme, Rührer und Wannen.The subject of the invention, with which this object is achieved, is the use of stainless, Austenitic steels, especially as cast steel, consisting of less than 0.035% carbon, 0.90 to 0.95% Silicon, 1.30 to 1.40% manganese, 20 to 21% chromium, 24.5 to 25.5% nickel, 4.20 to 4.40% molybdenum, 2.40 to 2.60% copper, 1.80 to 4% tungsten, the remainder iron and production-related impurities as the material for the production of components in phosphoric acid cycles, such as pumps, pipe systems, stirrers and Tubs.

Der Hauptvorteil der erfindungsgemäß zu verwendenden Stähle beruht neben einer engen Begrenzung der Gehalte an C, Si, Mn, Cr und Ni auf der optimalen Abstimmumg der zusätzlichen Gehalte an Mo, Cu und W im Hinblick auf die angestrebte Eigenschaftskombination beim Einsatz der Stähle in Phosphorsäuremedien, insbesondere bei hohen Temperaturen.The main advantage of the steels to be used according to the invention resides in addition to a narrow limitation the contents of C, Si, Mn, Cr and Ni on the optimal balance of the additional contents of Mo, Cu and W with regard to the desired combination of properties when using the steels in phosphoric acid media, especially at high temperatures.

Zum weiteren Verständnis der Erfindung werden im folgenden unter Vergleich mit einem Stahl des Typs »Z 04 NCDU 25-19« zwei erfindungsgemäß zu verwendende. Stähle und zwar einer mit etwa 2% Wolfram und der andere mit etwa 4% Wolfram beschrieben:To further understand the invention, the following is compared with a steel of the type "Z 04 NCDU 25-19" two to be used according to the invention. Steels, one with about 2% tungsten and the other described with about 4% tungsten:

StühltypChair type

Beabsichtigter Wolfram-Gehalt C Intended tungsten content C

Gehalte anStopped

Mn % Si % Ni Vo Cr Mn% Si% Ni Vo Cr

Mo % Cu 0/0 WMo% Cu 0/0 W

Z 04 NCDU 25-19Z 04 NCDU 25-19 0% W0% W 0,0290.029 1,351.35 0,940.94 24,3024.30 19,9019.90 4,284.28 2,192.19 —- ErfindungsgemäßAccording to the invention 2% W2% W 0,0310.031 1,361.36 0,910.91 25,1325.13 20,8420.84 4,304.30 2,482.48 1,931.93 40/0 W40/0 W 0,0200.020 1,331.33 0,900.90 24,8024.80 20,2620.26 4,224.22 2,502.50 3,933.93

Die Wolfranmisätze beeinflussen merklich die mechanischen Eigenschaften der Legierung. Insbesondere erhöhen sich die Härte HB, ebenso wie die Elastizitätsgrenze Οοχ und die Festigkeit ob des Stahls mit steigendem Wolframgehalt, während sich die Bruchdehnung ο und die Schlagzähigkeit KUF verringern. So wurden mit den gegossenen Legierungen nach einer Wärmebehandlung bei 1150° C und einem Abschrecken in Wasser folgende Ergebnisse erhalten:The Wolfran rates noticeably affect the mechanical properties of the alloy. In particular, increase the hardness of HB, as well as the elastic limit Οοχ and the strength of the steel increases if tungsten content, while the elongation at break ο and reduce the impact strength KUF. The following results were obtained with the cast alloys after heat treatment at 1150 ° C. and quenching in water:

Stahltyp Q₀₂ a_B δ KUF H₈ Steel type Q ₀₂ a _B δ KUF H ₈

(kg/mm²)(kg / mm ² )

(kg/mm*) (kg/mm*) (%)(kg / mm *) (kg / mm *) (%)

0% W 21
2% W 23
4% W 25,60% W 21
2% W 23
4% W 25.6

48,5
53,1
5548.5
53.1
55

47
42
31,547
42
31.5

66 48 3466 48 34

124124

143.5143.5

148,5148.5

29,79% P₂O₅,
53,25% P₂O₅,29.79% P ₂ O ₅ ,
53.25% P ₂ O ₅ ,

3% SO₄,
4,8% SO₄,3% SO ₄ ,
4.8% SO ₄ ,

2,4% F;
0,81% F.2.4% F;
0.81% F.

Mediummedium

Eine Mikroskop-Schnelluntersuchung zeigt, daß der Zusatz von Wolfram das Auftreten von intermetallischen Verbindungen in der Legierung begünstigt. Diese sind um so reichlicher, je höher der Wolframgehalt ist und bei je niedrigerer Temperatur die Abschreckbehandlung erfolgtA rapid microscope examination shows that the addition of tungsten prevents the occurrence of intermetallic Connections in the alloy are favored. The higher the tungsten content, the more abundant it is and the lower the temperature the quenching treatment takes place

Es wurden Korrosionsversuche mit zwei bekannten Stählen und den beiden erfindungsgemäß zu verwendenden Stahltypen in zwei phosphorhaltigen industriellen Medien folgender Zusammensetzung durchgeführt:Corrosion tests were carried out with two known steels and the two to be used according to the invention Steel types carried out in two phosphorus-containing industrial media of the following composition:

2525th

Die dabei erhaltenen, in mg/dm²/24 h ausgedrückten Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle aufgeführt:The thereby obtained, in mg / dm ^2/24 hrs expressed results are shown in the following table:

StahltypSteel type

»Z 04 NCDU
25-19«»Z 04 NCDU
25-19 «

Mo =
3,5%Mo =
3.5%

Mo =Mo =

5,5%5.5%

Erfindungsgemäß zu verwendende Stähle mit etwa 425% Mo W= W =
2% 4%Steels to be used according to the invention with about 425% Mo W = W =
2% 4%

30% P2O5 bei 110°C 54% P2O5 bei 120°C30% P2O5 at 110 ° C 54% P2O5 at 120 ° C

40 25 18 1540 25 18 15

175 130 90 85175 130 90 85

Diese Ergebnisse belegen, daß der Zusatz von 2 oder 4% Wolfram das Korrosionsverhalten des bekannten Stahltyps »Z 04 NCDU 25 -19« in den phosphorhaltigen industriellen Medien verbessert Es ist weiter wichtig, auch noch die Verschleißeigenschaften in Betracht r.a ziehen. Zusätzliche Versuche in einem phosphorhaltigen Schlamm mit 30% P2O5 unter Anwesenheit von festen Teilchen in Suspension lieferten für Proben, die mit 3000 U/min in einem Schlamm mit 30% P₂O₅,3% SO₄ und 4% F 320 Stunden rotierten, folgende Abschleifkorrosionsergebnisse, deren Mittelwerte als Gewichtsverluste der Proben in mg/dm², bezogen auf 24 Stunden Versjichsdauer, ausgedrückt sind.These results demonstrate that the addition of 2 or 4% tungsten improves the corrosion behavior of the known steel type "Z 04 ncdu 25 -19" in the phosphorus-containing industrial media It is also important to also consider the wear characteristics into consideration ra. Additional tests in a phosphorus-containing sludge with 30% P2O5 in the presence of solid particles in suspension yielded for samples rotating at 3000 rpm in a sludge with 30% P ₂ O ₅ , 3% SO ₄ and 4% F for 320 hours, The following abrasion corrosion results, the mean values of which are expressed as weight losses of the samples in mg / dm ^{2, based on 24 hours of insurance.}

Temperatur desTemperature of »Z 04 NCDU»Z 04 NCDU ErfindungsgemäßAccording to the invention phosphorhaltigenphosphorus-containing 25-19«25-19 « zu verwendendeto be used SchlammesMud Stähle mit etwaSteels with about 4,25% Mo und4.25% Mo and 2% W 4% W2% W 4% W 83° C83 ° C 2828 15 2515 25 95° C95 ° C 180180 80 14080 140

Claims

Claim:

Use of stainless, austenitic steels, especially as cast steel, consisting of under 0.035% carbon, 0.90 to 0.95% silicon, 130 to 1.40% manganese, 20 to 21% chromium, 24.5 to 25.5% nickel, 4.20 to 4.40% molybdenum, 2.40 to 2.60% copper, 1.80 to 4% tungsten, the remainder iron and production-related impurities as the material for the production of components in phosphoric acid circuits, such as pumps, pipe systems, stirrers and tubs.