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Stress corrosion cracking of the austenitic Fe‐Al‐Mn alloy in chloride environment

Abstract: The SCC behavior of Fe-8.7 Al-29.7Mn-1.04C alloy in a 20% sodium-chloride solution (100°C) has been investigated by the slow strain rate method. The results showed that the alloy was susceptible to SCC only at the free corrosion potential and at the applied strain rate of 2.8 × 10−7/s. Application of the cathodic potential during the slow strain rate test resulted in the loss of ductility in the alloy which was attributed to the hydrogen induced cracking. Spannungsriskorrosion von austenitischen FeAlMn-Legierungen in Chloridlosungen Das Spannungsriskorrosionsverhalten der Legierung Fe-8, 7 Al-29, 7 Mn-1,04 C in 20%iger Natriumchloridlosung von 100°C ist mit Hilfe der „slow strain rate”-Methode untersucht worden. Die Ergebnisse zeigen, das die Legierung bei der Dehngeschwindigkeit 2,8 · 10−7s nur am freien Korrosionspotential anfallig fur Spannungsriskorrosion ist. Im kathodischen Potentialbereich trat unter den Versuchsbedingungen ein Duktilitatsverlust auf, welcher der wasserstoffinduzierten Risbildung zugeschrieben wurde.

Das Korrosionsverhalten von Hartmetall‐Verbundwerkstoffen in chloridhaltigen wäßrigen Lösungen

Abstract: Zur Klarung der Korrosionsvorgange an Nickel-und Cobalt-gebundenem Wolframcarbid werden zwei Apparaturen nach dem Prinzip der rotierenden Scheibe eingesetzt, die den Einflus der Korrosionsparameter Chloridkonzentration, Temperature und Stromungsgeschwindigkeit erfassen. Es wird gezeigt, das durch die Kombination des kathodisch wirksamen WC mit der anodisch wenig stabilen Metallmatrix eine Sauerstoffkorrosion auftritt, fur die der Begriff der inneren Kontaktkorrosion eingefuhrt wird. Diese innere Kontaktkorrosion last sich durch ein Porenmodell beschreiben, das am Grund der Pore aus dem metallischen Binder, an der Wand hauptsachlich aus WC und in der Pore aus Korrosionsprodukten besteht. Eine Abschatzung der Korrosionsraten auf der Basis dieses Modells ergibt Korrosionsraten in der Grosenordnung der Werte aus der Praxis.

Korrosionsinhibitoren für Kupfer – Eine vergleichende Untersuchung unter besonderer Berücksichtigung oberflächenanalytischer Methoden†

Abstract: Mit Oberflachen- und Mikroanalysenmethoden ESCA, AES, SIMS, ISS und LAMMA wurde die Zusammensetzung und die Schichtdicke von Inhibitorschichten analysiert, die sich in Gegenwart von Benzotriazol, Tolyltriazol, Mercaptobenzothiazol und 2-(5-Aminopentyl)-benzimidazol in Trinkwasser und kunstlichem Meerwasser auf Kupferoberflachen ausbilden. Zur Bestimmung der Wirksamkeit und des Wirkmechanismus der einzelnen Substanzen wurden gravimetrische und elektrochemische Untersuchungen durchgefuhrt. Wirksame Inhibitorschichten bilden sich bereits nach Tauchzeiten von einigen Minuten. Sie besitzen in Abhangigkeit von der Tauchzeit Schichtdicken zwischen 1 und 2 nm und ergeben beim Werkstoff Kupfer eine gute Korrosionsschutzwirkung. Die durchgefuhrten Untersuchungen tragen masgeblich zum Verstandnis der Wirkmechanismen dieser Korrosionsinhibitoren bei.

Der Einfluß von Kriechverformung auf die Ausbildung der Oxidschicht auf der Hochtemperaturlegierung Ni20Cr

Abstract: Die Ausbildung der Cr2O3-Schicht auf Ni20Cr ist bei 850°C in H2/H2O (p(O2) = 10−19 bar) unter gleichzeitiger Kriechverformung an Flachproben untersucht worden. Die Schadigung der schutzenden Oxidschicht durch Risse wurde in Abhangigkeit von der Verformungs-geschwindigkeit und der Dehnung des Grundwerkstoffes beobachtet. Zur Trennung des Einflusses der plastischen Verformung der Oxidschicht und der Risheilung wurden erganzend voroxidierte Proben in reiner Ar-Atmosphare verformt. Unterhalb der Kriechgeschwindigkeit von 10−9s−1 werden keine Risse mehr festgestellt. Bei < etwa 3 × 10−8s−1 treten Risse nur oberhalb Legierungskorngrenzen auf, bei hoheren liegen sie auch in Bereichen uber den Legierungskornern. Fur > etwa 3 × 10−8s−1 hangt die Risdichte nicht mehr von ab. Aus der unterschiedlichen Schadigung der Oxidschicht in den beiden Gasatmospharen kann geschlossen werden, das bei zwischen 10−9s−1 und 10−7s−1 neben einer Plastizitat der Oxidschicht insbesondere die Risheilung mesbare Einflusse bei der Summe der Risoffnungen hervorruft, mit steigendem wird der Beitrag der Plastizitat vernachlassigbar klein. Influence of creep deformation on the formation of the oxide layer on the high temperature alloy Ni20Cr The formation of the Cr2O3-layer on Ni20Cr has been investigated at 850°C in H2/H2O (p(O2) = 10−19 bar) under simultaneous creep deformation with flat samples. The damage of the protecting oxide layer by cracks has been observed in dependence on deformation rate and strain. For additional information about the influence of the plastic deformation of the oxide layer and the healing of the cracks, preoxidized samples have been deformed in pure Ar-atmosphere. At strain rates below 10−9s−1 cracks cannot be observed. When strain rates < about 3 × 10−8s−1 are applied, cracks occur only above grain boundaries of the alloy, at higher strain rates they also lie in regions above the grains of the alloy. For > about 3 × 10−8s−1 the crack density depends no more on but only on strain . The different damages of the oxide layers in the two atmospheres allow the conclusion, that at from 10−9s−1 to 10−7s−1 beside the plasticity of the oxide layer in particular the crack healing influences the sum of the crack openings measurably. With increasing strain rates the contribution of plasticity can be neglected.

Aufkohlung von Hochtemperaturwerkstoffen – Teil I:. Modellmäßige mathematische Beschreibung des Vorganges der Eindiffusion mit gleichzeitiger Ausscheidung einer Verbindung des eindringenden Elementes

Abstract: Metallische Werkstoffe erfahren haufig beim Hochtemperatureinsatz eine Gefugeanderung durch die Eindiffusion eines Fremdelementes mit einer Ausscheidung von Verbindungen dieses Elementes mit einem Legierungsbestandteil (z.B. innere Oxidation, innere Nitrid-, innere Sulfidbildung). Diese Gefugeanderung beeinflust die mechanischen Eigenschaften und stellt unter Umstanden den lebensdauerbegrenzenden Faktor dar. Die Kinetik des Vorganges kann nur dann durch ein einfaches Zeitgesetz beschrieben werden, wenn relativ spezielle Voraussetzungen erfullt sind, beispielsweise, wenn das Loslichkeitsproudukt der sich bildenden Verbindungen sehr klein ist. In dieser Arbeit wird ein Rechenverfahren vorgestellt, welches eine Berechnung des Reaktionsablaufes unter allgemeinen Bedingungen ermoglicht. Die Methode beruht auf der Losung von Differentialgleichungen mittels finiter Differenzen. Die zugrundeliegenden Beziehungen werden aus der Betrachtung der Vorgange der Diffusion, Ausscheidung und Umwandlung fur den Fall der Aufkohlung abgeleitet. Anhand eines speziellen Beispieles wir der Unterschied zur analytischen Beschreibung fur den Fall mit eingeschrankten Voraussetzungen demonstriert und Anwendungsmoglichkeiten des Verfahrens diskutiert.

Korrosionsresistente, hochverschleißfeste Hartmetalle†

Abstract: Hartmetalle auf der Basis WC-Co weisen die gunstigste Kombination mechanischer Eigenschaften, verglichen mit WC-Ni-Sorten auf, jedoch ist ihre Korrosionsbestandigkeit in vielen Fallen nur ungenugend. Sowohl durch die Variation der Bindephase (Ni, Ni-Cr), als auch durch Variation der Karbidphase (Korngrose) gelingt es, die Korrosionsbestandigkeit von Hartmetallen dem jeweiligen Einsatzfall, unter Erhaltung der gunstigen mechanischen Eigenschaften, besser anzupassen. Es werden die mechanischen, chemischen und thermischen Eigenschaften verschiedener Hartmetall-Zusammensetzungen vorgestellt. Hartmetall modifizierter Zusammensetzung kann fur Ventilteile, Gleitringe, Dusen und fur diverse Verschleisteile in der chemischen Industrie eingesetzt werden. Durch ihre metallische Natur sind Hartmetalle in ihren mechanischen Eigenschaften in vielen Fallen der sehr korrosionsresistenten Keramik uberlegen. Durch Auswahl geeigneter Binde-und Karbidphasen gelingt es, bei erwunschter guter Korrosionsbestandigkeit, ein Maximum von Festigkeit, Zahigkeit und Harte zu erreichen. Corrosion and highly wear resistant hard metals Hard metals based on WC-Co have a better combination of mechanical properties compared to WC-Ni grades, but their corrosion resistance is generally poor. Either by variation of the binder phase (Ni, Ni-Cr) or by variation of the carbide phase (grain size) the corrosion resistance of hard metals can be tailored to the specific application maintaining the good mechanical properties of WC-Co-grades. The mechanical, chemical and thermal properties of various hard metal compositions are given. Hard metals of modified composition are used for valve parts, seal rings, nozzles and as wear parts for other applications in chemical industry. By their metallic nature, hard metals are still superior to ceramics in their mechanical strength, although ceramics show in general the excellent corrosion resistance. By optimising the carbide and binder phase in hard metals, improved corrosion resistance together with the good mechanical properties of WC-Co can be achieved.

Anwendung der dynamischen Systemanalyse zur Untersuchung der Sauerstoffkorrosion von eisen in neutralen, belüfteten lösungen

Abstract: In neutralen, belufteten sulfathaltigen Losungen wurde die Sauerstoffkorrosion von Reinsteisen mit Hilfe stationarer und dynamischer elektrochemischer Messungen sowie nichtelektrochemischer Losungs-analyse untersucht. Zur Interpretation der elektrochemischen Impedanzspektren wurde ein physikalisches Modell entwickelt und dessen theoretische Transferfunktion diskutiert. Optimale Anpassung der theoretischen Transferfunktion an die experimentellen Daten lieferte charakteristische systemspezifische Parameter, die uber die Korrosionsgeschwindigkeit in Gegenwart von porosen 3-D Deckschichten und den Wirkungsmechanismus von 1,6 Hexan-biphosphonsaure als Interphaseninhibitor quantitative Aussagen erlauben. Application of dynamic system analysis for investigating oxygen corrosion of iron in neutral aerated solutions The oxygen corrosion of iron was investigated in neutral aerated sulphate solutions using electrochemical dc and ac methods as well as non-electrochemical solution analysis. In order to interpret the electrochemical impedance spectra, a physical model was developed and its theoretical transfer function was discussed. The optimum fit of the theoretical transfer function to the experimental data gave system-specific parameters characterizing quantitatively the corrosion rate in the presence of porous 3-D layers and the mechanism of interphase inhibition by added 1,6 hexane-biphosphonic acid.

Development of nondestructive technique for measuring carburization thickness and of A new carburization-resistant alloy

Abstract: Nondestructive measurement of carburization of cracking tube and selecting carburization-resistant alloys have been of much importance in design and maintenance of such equipment as ethylene cracking heater. In this paper, the authors firstly describe the newly developed manner of measuring carburization and then report a new carburization resistant alloy which is also proved to retard coke deposition from hydrocarbon stream on tube surface. The authors studied the effects of tube metallurgy on coke deposition under the conditions simulated to ethylene cracking tube with the aim of preventing carburization and concluded that the coke deposition amount increases consistantly with increase of nickel content of alloys. Based on the above results, the authors developed a new cracking tube designated as CORET tube which has inner layer of Fe-25Cr-9Mn-3Ni alloy clad to HP tubes by centrifugal double layer casting. Those tubes were installed in commercial ethylene cracking heaters and tested for their carburization resistance, mechanical stability and process performances. The results of the field test lasting for more than three years are as follows: 1. The CORET tube proved to be carburization resistant and mechanically reliable enough for actual use. 2. Preliminary process performance data suggest some degree of coking retardation in the CORET tubes when compared with HP tubes; both operating at approximately the same conditions. 3. These data also indicate some degree of enhancement in the olefins yield, when operating at or near high severity conditions.

Entwicklung neuer korrosinsbeständiger Werkstoffe für den Chemieapparatebau

Abstract: Fur den „Superaustenit” X2 NiCrMoCu 25 20 5 (Cronifer 1925 LC®/Alloy 904 L, W.-Nr. 1.4539) wird gezeigt, wie sich die Bestandigkeit gegen Lokalkorrosion in sauren und neutralen chloridhaltigen Medien einerseits durch Einschrankung von Schwefel als herstellungsbedingter Beimengung und andererseits durch eine Anhebung des Stickstoff-Gehalts als legierungstechnische Masnahme deutlich erhohen last und das dabei auch die mechanischen Kennwerte in positivem Sinn verandert werden. Als Ergebnis wird ein neuer Werkstoff Cronifer 1925 LCN® fur den Apparatebau vorgestellt. In einem zweiten Abschnitt wird erlautert, wie gleichfalls einerseits durch Einschrankung herstellungsbedingter Beimengungen (Kohlen stoff) und andererseits gezielte legierungstechnische Masnahmen im Bereich der Nickellegierungen der NiCrFeMoCu-Werkstoff (Nicrofer 4823 hMo®/Alloy G-3, W.-Nr. 2.4619) eine sich verandernden Anspruchen konsequent anpassende Weiterentwicklung des klassischen Werkstoffs NiCr 21 Mo (Nicrofer 4221®/Alloy 825, W.-Nr. 2.4858) darstellt. Hierbei wird besonders auf die Sensibilisierungsneigung bei der Verarbeitung und auf die Bestandigkeit gegenuber Lokalkorrosion in sauren chloridhaltigen Medien eingegangen, welche dort dem Werkstoff Nr. 2.4619 ein zwischen den austenitischen Stahlen und den sehr hochlegierten Nickel-Basis-Werkstoffen liegen-des Anwendungsgebiet zuweisen. Qualification of new corrosion-resistant materials for chemical plants and equipment The publication quotes the “superaustenite” X 2 NiCrMoCu 25 20 5 (Cronifer 1925 LC/Alloy 904 L, 1.4539) as an example how to distinctly improve the resistance to local corrosion in acid and neutral chloride-containing media by reducing the sulfur content and increasing the content of nitrogen, while simultaneously influencing the mechanical characteristics in a positive way. As a result, a new material for chemical plants and equipment, Cronifer 1925 LCN/Alloy 904 LN is presented. In a second part the article explains how by its reduced carbon content and change in alloying constituents the Ni alloy GiCrFeMoCu (Nicrofer 4823 hMo/Alloy G-3 (2.4619)) might be interpreted as a progressive modification of the more conventional NiCr 21 Mo (Nicrofer 4221/Alloy 825 (2.4858)) type ein order to meet new requirements. The report specially deals with the susceptibility to sensitization in processing as well as with the resistance to local corrosion in acid chloride-containing media, thanks to which Nicrofer 4823 hMo can be ranked between austenitic steels and very highly alloyed Nibase materials as to its application fields.

Some aspects of the Aluminide coating on Fe-18Cr alloy

Abstract: Diffusion aluminide coating was formed on Fe-18Cr alloy by the pack cementation method. Electron and X-ray diffraction techniques were used to identify the phases formed on the aluminide coating layer. This coating layer was found to consist of the FeAl and Fe3Al phases. Furthermore, coated specimens were exposed to air at 1200°C for 60 hours, and the oxide scales formed on the coating layer consist of randomly oriented spinel Fe(AlCr)2O4 and α-Al2O3. Einige Aspekte von Aluminidschichten auf Fe-18Cr-Legierungen Aluminid-Diffusionsuberzuge wurden auf der Fe-18Cr-Legierung durch Packzementierung hergestellt. Elektronen- und Rontgenbeugungstechniken wurden zur Identifizierung der Phasen an dem Aluminiduberzug angewendet. Die Schicht des Uberzugs besteht danach aus den Phasen FeAl und Fe3Al. Auserdem wurden die beschichteten Proben 60 h lang in Luft bei 1200°C ausgelagert. Die gebildete Oxidschicht besteht aus dem Spinell Fe(AlCr)2O4 und α-Al2O3 in willkurlicher Orientierung.

HASTELLOY® Alloy C‐22 –ein neuer und vielseitig anwendbarer Werkstoff für die chemische Industrie

Abstract: Der HASTELLOY®-Legierung C-22 liegt eine kritische Abstimmung der Legierungselemente Chrom, Molybdan und Wolfram zu Grunde. Dieses Verhaltnis bewirkt eine optimale Korrosionsbestan-digkeit im Ni-Cr-Mo-System gegen oxiderende und nichtoxidierende Sauren sowie gegen Loch- und Spaltkorrosion. Legierung C-22 verfugt daruber hinaus uber eine ausgezeichnete thermische Stabilitat bei Schweisverfahren mit hohem Warmeeinbringen. Die bisherigen Anwendungen von HASTELLOY alloy C-22 bestatigen, das dieser Werkstoff schwierige Korrosionsprobleme in der Praxis selbst dort lost, wo andere hochkorrosionsbestandige Legierungen versagen.

Inhibitoren der Korrosion 31 (1). Beitrag zur Inhibierung der Korrosion von Zink und Messing

Abstract: Folgende als Inhibitoren der Korrosion vom Kupfer bewahrte Verbindungen wurden bei Korrosionsstudien mit Zink und Messing eingesetzt: 2-Aminopyrimidin (A), 5-Aminotetrazolmonohydrat (B), Benzotriazol (C), Kupferron (D), 2-Mercaptopyrimidin (E), 2-Mercaptothiazolin (F), 2-Methyl-4-amino-5-cyanopyrimidin (G), Tetrazin-B (H) und Xanthanwasserstoff (I). Bei Zinkblechen wird unter Standardbedingungen in Gegenwart der Verbindungen A, B, C, E und G im Laufe von 15 Tagen Totalkorrosion beobachtet. In Anwesenheit der Verbindungen D, F und H werden prozentuale Schutzwerte von 29%, 14% und 39% beobachtet. Ein differenzierteres Bild vermitteln die pH-statisch ermittelten Saureverbrauchs-Zeit-Kurven mit Zinkstaub. Nur die Verbindung C verlangsamt die Korrosion. Die ubrigen Verbindungen fordern die Korrosion. In Korrosionsstudien mit mechanischen Kupferpulver-Zinkpulver-Gemischen inhibieren die Verbindungen B–I die Korrosion des Kupfers. Die in Gegenwart der Verbindung A beobachtete Beschleunigung wird genauer untersucht. Die Korrosion von Messing (Blech, Korn, Pulver) verlauft unter primarer Entzinkung. Die Verbindungen A, E, F und H sind gute Inhibitoren der Korrosion von Messing, fur Messing 64/36 besser als fur Messing 90/10. Mit Hilfe von Rontgenfluoreszenzmessungen wird die Zusammensetzung der Korrosionsschutzschicht ermittelt. Ihr Cu-Gehalt liegt uber 90% bei den Inhibitoren A, B, E, F und G, bei den Inhibitoren C und H, die auch die Korrosion von Zink verlangsamen, bei 80%. Die Zusammensetzung der der Korrosion gebildeten Niederschlage und in Losung gegangenen Metallanteile bestatigt die Vorstellung, das die Entzinkung der Oberflache dem Aufbau einer kupferreichen Kupfer-Inhibitor-Deckschicht vorausgeht. Inhibitors of corrosion 31 (1). Contribution to the inhibition of the corrosion of zinc and brass The following compounds approved as inhibitors of the corrosion of copper are investigated as inhibitors of the corrosion of zinc and brass: 2-aminopyrimidine (A), 5-aminotetrazole monohydrate (B), benzotriazole (C), Kupferron (D), 2-mercaptopyrimidine (E), 2-mercaptothiazoline (F), 2-methyl-4-amino-5-cyanopyrimidine (G), tetrazine-B (H) and 2-amino-3,4,1-dithiazoline-1,5, thione (I). In the presence of the compounds A, B, C, E and G zinc plates are totally corroded in 15 days using standard conditions. With the compounds D, F and H the protective values are 29%, 14% and 39%. A more differentiated information is obtained with acid consumption-time-curves at constant pH using zinc powder. Only the compound C slows down the corrosion. The other compounds enhance the corrosion. In corrosion studies with mixtures of copper and zinc powders the compounds B–I inhibit the corrosion of copper. The acceleration of the corrosion in the presence of compound A was investigated. The corrosion of brass (plate, grain, powder) proceeds with primary removal of zinc. The compounds A, E, F and H are good inhibitors. The inhibition values for brass 64/36 are better than for brass 90/10. The composition of the protecting layers produced on the surface of brass in the presence of the organic inhibitors is determined by X-ray fluorescence measurements. With the inhibitors A, B, E, F and G the content of copper is over 90%, but 80% in the presence of the inhibitors C and H, which delay also the corrosion of zinc. The conception of primary loss of zinc and the subsequent production of a copper-rich copper-inhibitor-protection-layer is confirmed by determining the composition of the precipitations and of the solutions produced during the corrosion of brass.

Electrochemical behaviour of nickel anode in H2SO4 solutions and the effect of halide ions

Abstract: The electrochemical behaviour of pure nickel in H2SO4 solutions has been potentiodynamically investigated. The effects of the following factors on the anodic dissolution and passivation of the metal are discussed: potential scan rate, successive cyclic voltammetry and progressive additions of Cl−, Br− and I− ions. Increasing the potential scan rate increases the critical current density icc, denoting that the active dissolution of nickel in H2SO4 is a diffusion controlled process. Cyclic voltammetry shows that the reverse excursion does not restore the anode to its active state. On successive cycling, the height of icc decreases; this could be attributed to the decrease in the reduction efficiency of passivating oxide film during the cathodic half cycles. The presence of the halogen ions below a certain concentration specific to each anion inhibits the anodic dissolution both in the active and passive states. The inhibitive action of these additives decreases in the order I−, Br−, Cl−. Beyond the specific concentrations, the halogen ions accelerate the anodic dissolution and shift the active passive transition to more positive values. The aggressiveness of these anions decreases in the sequence Cl−, Br−, I−, Further increase in the halogen ion concentrations can lead to breakdown of the passive film and initiate pitting. The susceptibility of nickel to pitting attack enhances with increasing H2SO4 concentration. Elektrochemisches Verhalten von Nickelanoden in Schwefelsaurelosungen und Einflus von Halidionen Das elektrochemische Verhalten von reinem Nickel in Schwefelsaure wurde potentiodynamisch untersucht. In diesem Zusammenhang werden die Einflusse der folgenden Faktoren auf die anodische Auflosung und Passivierung des Metalls erortert: Potentialvorschubgeschwindigkeit, zyklische Voltammetrie und steigende Zusatzmengen von Chlorid, Bromid und Jodid. Erhohen der Potentialvorschubgeschwindigkeit erhoht die kritische Stromdichte icc, was ein Indiz dafur ist, das die aktive Auflosung von Nickel in Schwefelsaure diffusionskontrolliert ist. Die Ergebnisse der zyklischen Voltammetrie zeigen, das beim Durchlauf in Gegenrichtung die Anode nicht wieder aktiviert wird. Bei mehrfachem Durchlaufen des Zyklus nimmt die kritische Stromdichte ab; dieser Effekt konnte der Abnahme des Reduktionswirkungsgrades fur den passivierenden Oxidfilm wahrend der kathodischen Halbzyklen zugeschrieben werden. Halogenionen unterhalb einer bestimmten Konzentration (die fur jedes Anion spezifisch ist) hemmen die anodische Auflosung sowohl im Aktiv- als auch im Passivbereich. Die hemmende Wirkung dieser Zusatze nimmt in der Reihe Jodid – Bromid – Chlorid ab. Oberhalb dieser spezifischen Konzentrationen wirken Halogenionen beschleunigend auf die anodische Auflosung und verschieben den Aktiv/Passiv-Ubergang in Richtung von positiven Werten. Die Aggressivitat dieser Anionen nimmt in der Reihenfolge Chlorid – Bromid – Jodid ab. Weiteres Erhohen der Halogenionenkonzentration kann zum Durchbruch der Passivschicht fuhren und Lochkorrosion auslosen. Die Anfalligkeit von Nickel fur Lochkorrosion nimmt mit der Schwefelsaurekonzentration zu.

Die Bedeutung des Oxalsäure‐Tests für die Prüfung der Korrosionsbeständigkeit nichtrostender Stähle

Abstract: Im Oxalsaure-Test nach ASTM A 262 practice A werden chrom- und molybdanreiche Ausscheidungsphasen, die in nichtrostenden Stahlen vorliegen konnen, bevorzugt gelost. Das Verhalten solcher Ausscheidungsphasen im Oxalsaure-Test wurde am Beispiel von Ausscheidungen des Carbids M23C6 sowie der s-, X- und Laves-Phase in Stahlen der Art X2 CrNi 18 9 und X2 CrNiMo 18 12 untersucht. Die chemische Zusammensetzung dieser Phasen wurde in einem analytischen Rastertransmissionselekronenmikroskop (STEM) durch energiedispersive Rontgenmikroanalyse (EDS) ermittelt. Bei groberen Ausscheidungen war es moglich, dieses Analysenverfahren durch EDS an metallografischen Schliffen im Rasterlektronenmikroskop (REM) zu unterstutzen. In Oxalsaure-Losung bestehen kritische Grenzpotentiale, oberhalb derer die genannten Ausscheidungsphasen verstarkt aufgelost werden, ferner kritische Grenzen des pH-Wertes, bei deren Unterschreiten keine selektive Korrosion der Ausscheidungsphasen mehr erfolgt. Die Lage der Grenzpotentiale sowie der kritischen pH-Werte wurden ermittelt. Bei der Prufung im Oxalsaure-Test nach ASTM A 262 practice A werden nichtrostende Stahle auf ein sehr positives, weit im Transpassivbereich liegendes Potential polarisiert. In diesem Potentialbereich nimmt die Korrosionsgeschwindigkeit nichtrostender Stahle mit ansteigendem Chromgehalt zu und nicht, wie im Aktiv- und Passivbereich, mit ansteigendem Chromgehalt ab. Anders als der Salpetersaure-Flussaure-Test, Straus-Test, Streicher-Test und Huey-Test zeigt diese Prufung daher keine chromverarmten Bereiche an. Bei Vorliegen von Ausscheidungen chromreicher Carbide auf den Korngrenzen austenitischer Chrom-Nickel-Stahle erfolgt im Oxalsaure-Test daher auch dann ein interkristalliner Korrosionsangriff, wenn diese Carbide ohne Chromverarmung der korngrenzennahen Bereiche ausgeschieden sind. Nichtrostende austenitische Chrom-Nickel-Stahle konnen im sensibilisierten, d. h. fur interkristalline Korrosion infolge der Ausscheidung chromreicher Carbide auf den Korngrenzen und Chromverarmung der korngrenzennahen Bereiche anfalligen Zustand in Hoch-temperaturwasser interkristalline Spannungsriskorrosion erfahren, wenn zusatzlich kritische Bedingungen hinsichtlich der Hohe der mechanischen Spannung und des Sauerstoffgehaltes im Angriffsmittel vorliegen. Fur das Erkennen sensibilisierter Gefugezustande ist der Oxalsaure-Test wegen der genannten Abhangigkeit der Korrosionsgeschwindigkeit vom Chromgehalt kritisch zu bewerten und offensichtlich weit weniger geeignet als die herkommliche Prufung nichtrosten-der Stahle auf Bestandigkeit gegen interkristalline Korrosion in schwefelsauren Kupfersulfat-Losungen mit Zusatz von metallischem Kupfer (Straus-Test, verscharfter Straus-Test).

Transient state scale formation on Fe 32 Ni 20 Cr and Fe 20 Cr in H2-H2O-H2S atmospheres

Abstract: The transient state of simultaneous oxidation and sulfidation of Fe-32 Ni-20 Cr and Fe-20 Cr was studied at 700°C for short time exposures in H2-H2O-H2S. After heating the specimens in pure, dry hydrogen they were corroded by introduction of the oxidizing and sulfidizing atmosphere for 2, 4 or 15 min. After quenching the layer was investigated by SEM, AES, X-ray and electron diffraction. Four different gas compositions were applied: pS2 = 10−12 bar and pO2 = 10−25, 10−26, 10−27, 10−28 bar, all within the thermodynamic stability range of Cr2O3. After the short time exposures oxides and sulfides were present on the surface, Cr2O3 and Cr3S4 had grown side by side and in case of the alloy Fe-32 Ni-20 Cr Fe- and Ni-containing sulfides formed patches on top of the scale. The amount of sulfides was higher for the lower oxygen pressures. After a longer time exposure, 120 min, all sulfides had vanished. Simultaneous formation of oxides and sulfides occurs in the transient state during phase boundary reaction or transport control. Upon transition to diffusion control the sulfides vanish by dissolution into the alloy and reaction with the gas atmosphere. This is valid for low pS2 where no iron and nickel sulfides are stable. Anfangsschritte der Schichtbildung auf Fe 32 Ni 20 Cr und Fe 20 Cr in H2-H2O-H2S-Atmospharen Der Ubergangszustand der gleichzeitigen Oxidation und Sulfidierung wurde an den Legierungen Fe-32 Ni-20 Cr und Fe-20 Cr durch kurzzeitige Auslagerungen bei 700°C in H2-H2O-H2S untersucht. Nach Aufheizen der Proben in reinem, trockenem H2 wurden sie durch Einleiten der oxidierenden und sulfidierenden Atmosphare fur 2, 4 oder 15 min korrodiert. Nach Abschrecken wurde die Korrosionsschicht durch REM, AES, Rontgen- und Elektronenbeugung untersucht. Vier verschiedene Gaszusammensetzungen wurden angewandt: pS2 = 10−12 bar und pO2 = 10−25, 10−26, 10−27 und 10−28 bar, bei diesen Bedingungen ist immer Cr2O3 die thermodynamisch stabile Phase. Nach den Kurzzeitversuchen wurden Oxide und Sulfide auf den Oberflachen festgestellt, Cr2O3 und Cr3S4 waren nebeneinander gewachsen und (Ni, Fe)Cr2S4 hatte sich stellenweise auf der Korrosionsschicht auf Fe-32 Ni-20 Cr gebildet. Der Anteil der Sulfide war bei den niedrigeren pO2 groser. Nach langeren Korrosionszeiten, 120 min, waren alle Sulfide verschwunden. Wahrend des Ubergangszustands (transient state) wachsen Oxide und Sulfide gleichzeitig und benachbart, und die Geschwindigkeit ist bestimmt durch den Transport in der Gasphase oder Grenzflachenreaktionen. Nach Ubergang zu geschwindigkeitsbestimmender Diffusion verschwinden die Sulfide durch Auflosung in der Legierung und/oder Reaktion mit der Gasatmosphare. Dies gilt jedoch nur fur niedrige pS2, bei denen Fe- und Ni-Sulfide nicht stabil sind.

Vergleichende Untersuchungen des SwRK‐Verhaltens verschiedener Dampfturbinenschaufelstähle

Abstract: SwRK-Versuche in NaCl-Losungen im Temperaturbereich von Raumtemperatur bis 150°C haben gezeigt, das die Korrosionszeitfestigkeit der Stahle X20Cr 13 mit 1% bzw. 2,5% Mo, X4CrNiMo 16 51 und X2CrNiMoN 22 5 mit zunehmender Temperatur bis zu einem Minimum bei 150°C abnimmt. Bei Temperaturen um 80°C ist das SwRK-Verhalten des molybdanlegierten Stahles X20CrMo 13 2.5 im Vergleich zu den anderen Stahlen am besten. Die fraktographischen Untersuchungen ergaben, das bei den ferritischen, molybdanlegierten Cr-Stahlen uberwiegend Lochfrasstellen, beim Weichmartensit oxidische und beim Duplex-Stahl nichtmetallische sprode Einschlusse sowie der Bereich der Korngrenzen des ferritisch-austenitischen Gefuges risauslosend sind. Hinzu kommt beim Duplex-Stahl die ebenfalls mogliche Risauslosung nach vorangegangener Verformung im Bereich von Gleitbandern. Keiner der untersuchten Stahle zeigte ein optimales SwRK-Verhalten – bezogen auf den praktischen Einsatz – bei hoheren Temperaturen. Anhand der Versuchsergebnisse last sich aber feststellen, das die Werkstoffentwicklung in Richtung hochreiner Materialien gehen mus, um eine praxisgerechte Werkstoffoptimierung hinsichtlich des SwRK-Verhaltens zu erreichen. Comparative investigations into the corrosion fatigue behaviour of different steam-turbine-blade steels Corrosion fatigue tests in NaCl-solution in the temperature range from ambient temperature to 150°C revealed a decrease of the corrosion fatigue strength of the steels X20Cr13 with 1% resp. 2.5% Mo, X4CrNiMo 16 5 1 and X2CrNiMoN 22 5 with increasing temperature; a minimum of the corrosion fatigue strength is reached at 150°C. At temperatures of about 80°C it was found an optimum corrosion fatigue behaviour of the Mo-alloyed steel X20CrMo13 2.5 in comparison with the other investigated steels. It was observed that crack initiation of the ferritic, Mo-alloyed steel is caused by Cl-induced pitting, of the soft martensitic steel by oxide inclusions and of the duplex steel by non metallic, brittle inclusions and/or by grain boundarys of the ferritic/austenitic microstructure. Crack initiation caused by pre-deformation at slip bands was observed on the duplex steel. All materials investigated failed at elevated temperatures. At temperatures higher than 80°C an optimum corrosion fatigue behaviour was not found.

Einfluß von Prüffrequenz und Salzgehalt des Korrosionsmediums auf die Korrosionsermüdung von Stählen bei betriebsähnlichen Lastabläufen

Abstract: Das Korrosionsverhalten von Offshore-Bauwerken kann wegen ihrer Grose und Lebensdauer nicht am Originalbauteil und unter realistischen Bedingungen untersucht werden. Auch fur entsprechende Korrosionsermudungsversuche an geschweisten Proben im Labor mus noch ein Kompromis gefunden werden, um die Laufzeit solcher Versuche im korrosiven Medium auf ein wirtschaftlich vertretbares Mas zu reduzieren. Als Kompromis bieten sich eine Erhohung der Spannungen, eine Erhohung der Pruffrequenz oder eine hohere Konzentration des korrosiven Mediums an. An kehlnahtgeschweisten Winkelproben aus dem Stahl Fe E 355 KT wurde der Einflus der Pruffrequenz und der Salzkonzentration auf die Lebensdauer in kunstlichem Meerwasser und unter betriebsahnlichen Beanspruchungen untersucht, und zwar getrennt nach Risentstehungs- und Risfortschrittsphase. Mittlere Pruffrequenzen von 0.2 Hz, 1.0 Hz und 10 Hz haben keinen signifikanten Einflus auf die Lebensdauer bis zur Risentstehung. Niedrige Pruffrequenzen (0.2 Hz, 1.0 Hz) dagegen beschleunigen das Riswachstum. Eine Erhohung des Salzgehaltes hat auf beide Phasen keinen Einflus. Influence of test frequency and NaCl-concentration on the fatigue life of steels under a realistic load sequence Because of the size and fatigue life of offshore structures the corrosion fatigue behaviour of those structures cannot be determined under service conditions. Also for the relevant corrosion fatigue tests in the laboratory using welded joints a compromise has to be found to reduce testing time to an economic justifiable amount. This compromise may be a higher stress used in the test, a higher test frequency or a higher concentration of NaCl in the seawater. The influence of test frequency and NaCl concentration on the fatigue life of fillet welded V-shaped specimens made from Fe E 355 KT was determined in artifical seawater and under a realistic load sequence. The fatigue life was separated into the crack initiation phase and the crack propagation phase as well. Mean frequencies of 0.2 Hz, 1.0 Hz and 10 Hz did not affect the fatigue life of welded joints until crack initiation, while low test frequencies of 0.2 Hz and 1.0 Hz accelerated the crack propagation. Higher NaCl-concentration of the seawater, however, had no effect on the fatigue life in both phases.

Werkstoffe für die Salpetersäure-Industrie

Abstract: An salpetersaurebeaufschlagte Bauteile werden besonders hohe Anforderungen gestellt. Bei den metallischen Werkstoffen sind neben abtragender Korrosion haufig auch interkristalliner und selektiver Angriff zu beachten. Es werden drei Bereiche a unterazeotrope und azeotrope, nicht mit Oxidationsmitteln verunreinigte Salpetersauren, b unterazeotrope und azeotrope, Oxidationsmittel, wie Chromate, enthaltende Salpetersauren und c uberazeotrope, vornehmlich hochkonzentrierte Salpetersaure unterschieden, fur die unterschiedliche Werkstoffe zum Einsatz gelangen. Die Vor- und Nachteile der in den drei Bereichen verwendeten Werkstoffe: austenitische Chrom-Nickel-(Molybdan)-Stahle, hochsiliciumlegierte austenitische Chrom-Nickel-Stahle, Eisen-Silicium-Guswerkstoffe, emaillierter Stahl, Glas, Aluminium-(Legierungen), Titan, Zirconium, Tantal-Niob-Legierungen, Tantal und Platin werden herausgestellt. Die bei der Korrosionsprufung salpetersaurebestandiger Stahle zu beachtenden Besonderheiten werden beschrieben. Materials for the nitric acid industry Particularly demanding requirements are imposed on components exposed to nitric acid. Where metallic materials are concerned, attention must be paid not only to general corrosion, but also to intergranular and selective attack in many cases. A distinction is made between three sectors for which different materials are employed: a Subazeotropic and azeotropic nitric acids not contaminated with oxidants, b Subazeotropic and azeotropic nitric acids containing oxidants, such as chromates, and c Superazeotropic, primarily highly-concentrated nitric acids. The advantages and disadvantages of the materials used in the three sectors, namely austenitic chromium-nickel-(molybdenum) steels, high-silicon austenitic chromium-nickel steels, iron-silicon casting materials, glass-lined steel, glass, aluminum (alloys), titanium, zirconium, tantalum-niobium alloys, tantalum and platinum, are illustrated. Special features to be considered in corrosion tests on steel grades resistant to nitric acid are also described.

Korrosionsverhalten von feuerverzinktem Stahl bei Berührung mit Baustoffen

Abstract: Zusammenfassende Darstellung des Korrosionsverhaltens verzinkter Stahle in Beton, Gips, Baustoffen mit Magnesiazement, Holz, Warmedammstoffen und Sand Dabei auch Berucksichtigung konstruktiver Einflusse Zink erleidet baupraktisch relevante Angriffe nur unter Bedingungen wo sich stabile Deckschichten entweder nicht ausbilden konnen oder wo solche umgebungs-oder baustoffbedingt zerstort werden Auf die Besonderheiten von Korrosionselementen wird eingegangen Corrosion behaviour of galvanized steel in contact with building materials Summary of the corrosion behaviour of galvanized steels in concrete, plaster, construction materials with magnesia cement, wood, heat insulation materials and sand including constructive influences, too Zinc is practically attacked under conditions only when stable protective layers neither can develop nor when they are destroyed according to their environment and construction materials The particularities of galvanic elements are dealt with

Advances in the potentiodynamic reactivation method

Abstract: The paper briefly describes the early phases of the development in the electrochemical potentiodynamic reactivation method for measuring the degree of sensitization or structural transformation in stainless steels. By using the reactivation procedure from the full passivity or transpassivity region one can assess the tendency of the respective type of steel and alloys for intercrystalline or selective corrosion. The process of measuring using reactivation from the incomplete passivity region indicates local changes in chemical composition in relation with the phase transformation.

Korrosion von Chemieemail in alkalischen Lösungen

Abstract: Chemieemails sind hochbestandige, komplex zusammengesetzte Silikatglaser, die im Schmelzverbund mit Stahl einen mechanisch als auch chemisch resistenten Verbundwerkstoff darstellen. Die Bestandigkeit dieser Glasemails gegenuber Laugen wird durch gravimetrische Auswertung von Laborkorrosionsversuchen mit emaillierten Stahlproben und verschiedenen alkalischen Medien ermittelt. Damit last sich der Einflus folgender, technisch relevanter Einflusgrosen auf die Emailabtragsrate erkennen: Bewegung und Erneuerung des Mediums, Volumen-Oberflachenverhaltnis. Beanspruchungszeit, Temperatur, Laugenkonzentration, Laugenart, Laugenzusatze, Wassergehalt, Emailqualitat; es wird besonders auf Inhibitionseffekte, z. B. durch Kalzium(II)-Ionen, hingewiesen. Aufgrund dieser Ergebnisse ist es moglich, den Emailkorrosionsversuch auch im Labormasstab so zu gestalten, das er in guter Naherung die Betriebspraxis simuliert. Die Korrosionssituation im emaillierten Gerat wird damit transparenter, und es konnen geeignete Masnahmen eingeleitet werden, um dessen Wirtschaftlichkeit zu verbessern. Corrosion of chemical service glass-enamel in alkaline solutions Chemical service glass-enamels are high resistant, multi component silicate glasses fused onto steel yielding a compound material of mechanical and chemical stability as well. The resistance of these glass-enamels against alkali attack is investigated in laboratory tests involving gravimetric evaluation of totally glass-lined steel samples after contact with various alkaline media. Thus the influence of the following technically relevant parameters on the glass corrosion rate becomes perceptible: agitation and renewal of the medium, volume-to-surface ratio, exposure time, temperature, alkali content, glass quality; special attention is paid to inhibition effects originating e. g. from calcium(II) ions. These results may help to conceive on a laboratory scale a corrosion test for glass-linings which simulates in good approximation service conditions. In consequence, the corrosion situation in glass-lined equipment becomes more evident and appropriate measures may be considered to improve its economy.

About a critical thickness of the passive layer on iron at the flade potential

Abstract: An analysis of capacitance potential data of passive iron on the basis of the theory of critical states yields a critical point near the Flade potential EF. The critical point is characterized by a minimal critical thickness of the passive layer of about 1.3 nm at EF, yielding a field strength within the passive film of 4.6 · 106 Vcm−1. The Flade potential can be interpreted within the framework of the PIN model of the iron passive layer [9] as the minimal external “force”, necessary for the formation of stoichiometric γ-Fe2O3. The system behavior near the critical point can be appropriate described by the short range order or lattice gas model.

Korrosionsverhalten von Metallen in Verbindung mit Holz

Abstract: Im Holz vorhandene Essigsaureester konnen in Gegenwart von Wasser zu freier Essigsaure hydrolisieren. Diese Essigsaure wirkt auf verschiedene Metalle bei direktem Kontakt mit Holz korrosiv. Sie kann weiterhin wegen ihrer Fluchtigkeit auch Metalle im Dampfraum in der Nahe von Holz beeinflussen. Der Gehalt an Essigsaureestern, die Bildungs- und Freisetzungsraten von Essigsaure sind holzartspezifisch. Ferner ist die Bildungsrate als hydrolytischer Vorgang stark feuchtigkeits-und temperaturabhangig. Je nach Behandlung, Vorgeschichte und Art bleibt die Aggressivitat eines Holzes uber Jahre erhalten. Holzschutzchemikalien, insbesondere in Form wasriger Salzlosungen, konnen in gewissem Umfang die Aggressivitat eines Holzes erhohen. Das Korrosionsrisiko in der Praxis fur Metallteile in direktem Kontakt mit Holz hangt stark von den Einsatzbedingungen, d.h. von Luft-und Holzfeuchtigkeit ab. Es ist in geschlossenen Gebauden gering. Bei hohem Feuchtigkeitsangebot sind korrosionsbestandigere Werkstoffe, wie z.B. Chrom-und Chrom-Nickel-Stahle zu verwenden. Corrosion behaviour of metals in contact with wood Wood contains acetic acid ester, which hydrolyses in the presence of water to give free acetic acid. This acetic acid acts as a corrodent to several metals in contact with wood and in the vapour space near wood surfaces because of the volatility of the acetic acid. The quantity of acetic acid ester, the rate of formation and emission of acetic acid is specific for the species of wood. Moreover the rate of formation, as a hydrolytical reaction, is strongly effected by moisture and temperature. According to treatment and species, wood may retain its corrosivity for many years. Wood preservatives, especially salt solutions, are able to increase the corrosivity to a certain degree. The risk of corrosion of metals in practical services depends on environmental conditions, i.e. relative humidity and moisture content of wood. In covered buildings under indoor conditions the risk is relatively small. If the humidity and the moisture content of wood are high, corrosion resisting metals, e.g. ferritic or austenitic stainless steel, should be used.

Corrosion of copper by food acids containing colourants and sweetening agents – Part IV: Corrosion by lactic acid

Abstract: The corrosion of copper in tartaric acid solutions containing various food colourants and/or sweetening agents has been studied with respect to the concentration of the acid and the colourant, and temperature. At constant acid concentration the corrosion increases with the concentration of the colourant whereas at constant colourant concentration it increases with acid concentration. In acid solutions the corrosivity of the colourant increases in the order: tartrazine < ponceau 4 R < carmoisine < amaranth < fast red E < sunset yellow. The addition of sweetening agent also increases the corrosion of copper, the corrosion increasing in the order: saccharin < fructose < glycerol < sucrose < glucose. In acid containing the colourant as well as the sweetening agent the order of corrosivity is: sucrose < glucose < fructose < saccharin < glycerol. Copper in 0.05 M tartaric acid develops a corrosion potential of −40 V (vs SCE). The addition of colourants or sucrose do not appear to have any effect on the corrosion potential. Galvanostatic polarisation curves show very little anodic but appreciable cathodic polarisation. Additives like sodium benzoate, raspberry essence, gum tragacanth, dextrin, and potato starch appear to confer some protection to copper in tartaric acid containing colourants like carmoisine. Korrosion von Kupfer durch Farbstoffe und Versusungsmittel enthaltende Lebensmittelsauren – Teil II: Korrosion durch Weinsaure Es wurde die Korrosion von Kupfer in Weinsaurelosungen untersucht, die verschiedene Lebensmittelfarbstoffe und Versusungsmittel enthielten. Ermittelt wurde der Einflus der Saure und Farbstoffkonzentration sowie der Temperatur. Bei konstanter Saurekonzentration steigt die Korrosion mit zunehmender Farbstoffkonzentration, wahrend sie bei konstanter Farbstoffkonzentration mit der Saurekonzentration zunimmt. In sauren Losungen steigt die Korrosivitat des Farbstoffs in der Reihenfolge: Tartrazin < roter Feldmohn 4 R < „carmoisine” < Amarantus < „fast red E” < „sunset yellow”. Ein Zusatz von Versusungsmitteln erhoht ebenfalls die Kupferkorrosion, und zwar in der Reihenfolge: Saccharin < Fruktose < Glycerin < Saccharose < Glukose. In sauren Losungen mit Farbstoff- und Versusungszusatz ist die Reihenfolge der Korrosivitat Saccharose < Glukose < Fruktose < Saccharin < Glycerin. In 0,05 M Weinsaurelosung hat Kupfer ein freies Korrosionspotential von −40 mV (gegen SCE). Ein Zusatz von Farbstoffen oder Saccharose hat keinen wesentlichen Einflus auf das freie Korrosionspotential. Galvanostatische Polarisationskurven haben nur eine kleine anodische, aber eine betrachtliche kathodische Polarisation. Zusatze wie Natriumbenzoat, Himbeeressenz, „gum tragacanth”, Dextrin und Kartoffelstarke geben etwas Schutz in Weinsaurelosungen, die Farbstoffe wie „carmoisine” enthalten.