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DE1621451A1 - Verfahren zur Behandlung der Oberflaeche von Gegenstaenden aus rostbestaendigem Stahl - Google Patents

Verfahren zur Behandlung der Oberflaeche von Gegenstaenden aus rostbestaendigem Stahl

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DE1621451A1
DE1621451A1 DE19671621451 DE1621451A DE1621451A1 DE 1621451 A1 DE1621451 A1 DE 1621451A1 DE 19671621451 DE19671621451 DE 19671621451 DE 1621451 A DE1621451 A DE 1621451A DE 1621451 A1 DE1621451 A1 DE 1621451A1
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DE
Germany
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nickel
protective layer
rust
steel
tubular
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DE19671621451
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Richard Dr-Ing Bleckmann
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ELPAG AG CHUR
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ELPAG AG CHUR
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Publication date
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    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00Ohmic-resistance heating
    • H05B3/78Heating arrangements specially adapted for immersion heating
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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    • C23C10/00Solid state diffusion of only metal elements or silicon into metallic material surfaces
    • C23C10/28Solid state diffusion of only metal elements or silicon into metallic material surfaces using solids, e.g. powders, pastes
    • 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
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25DPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D7/00Electroplating characterised by the article coated
    • C25D7/04Tubes; Rings; Hollow bodies

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Description

PatentanwaltDip^-Phys,Gerhard Uedl θ Wnchen 22 Steinsdorfstr^i-22 M298462 ρ i#ai45i.0 ;a31bi
Firma EUPAG AG CHIIR; Bahnhof platz 10, Haus >fWinterthür" :; GVH IHl^Schweiz
Verfahren zur Behandlung der oberfläche von Gegenstäntlen; aus
rosttjeständigenl· Stahl
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Behandlung der Oberfläche von Gegenständen aus rostbeständigem Stahl, insbesondere solchen, die mit chloriönenhaltigem Wasser in Berührung kommen, sowie Rohrheizkörper, Wasserbehälter oder Vorrichtungen, die diese enthalten.
Es ist bekannt^ wasseraufnehmende Behälter oder jder Wasser erhitzung dienende Einrichtungeh, z. B. elektrische Rohrheizkörper, aus rostbeständigem Stahl herzustellen, um eine größere Lebensdauer und eine größere Widerstandsfähigkeit gegen den korrosiveh Angriff des Wassers zu
Heue Unterlagen (απ· > s · Aoa.ü Nr, ι ouua des Änderunssoes;v. 4. elissν € 1U9B20/1937 ^
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Bevorzugt werden hierbei rostbeständige Stähle verwendet, die üblicherweise 1 % bis 40 %, vorzugsweise 8 % bis 12 % Nickel und 8 % bis 25 % Chrom enthalten. Durch die Verwendung derartiger Stähle hat sich die Korrosionsbeständigkeit der daraus hergestellten Gegenstände erheblich verbessert. Es hat sich jedoch immer wieder gezeigt, daß insbesondere an elektrischen Rohrheizkörpern Schäden aufgrund korrosiver Einflüsse auftreten, die keine Erklärung fanden. Bei den Untersuchungen, die Ausgangspunkt der vorliegenden Erfindung sind, ist erkannt worden, daß es sich hierbei um das Auftreten von Spannungsrißkorrosion handelt. Das war angesichts der Tatsache, daß Rohrheizkörper verhältnismäßig kleinen mechanischen Spannungen ausgesetzt sind," überraschend.
Unter dem Begriff Spannungsrißkorrosion ist hierbei gemäß DIN 50 eine Rißbildung in Metallen unter gleichzeitiger Einwirkung bestimmter Angriffsmittel und Zugspannungen zu verstehen, wobei eine verformungslose Trennung mit inter- oder transkristallinem Verlauf ohne Bildung sichtbarer Korrosionsprodukte auftritt und die Zugspannungen verschiedentlich auch als innere Spannungen im Werkstück vorliegen können. Entscheidend hierbei ist, daß die Angriffsmittel und die Zugspannungen gleichzeitig auf den Werkstoff einwirken müssen. Der Begriff "Zugspannungen" ist weit zu fassen, da auch Torsions- und kombinierte Torsions- und Biegespannungen gefährlich werden können. Druckspannungen hingegen sind ungefährlich. Die Angabe "verformungslose Trennung" ist gewissermaßen makroskopisch zu verstehen und schließt geringe örtliche plastische Verformungen nicht aus.
Die Voraussetzungen für das Eintreten der Spannungsrißkorrosion werden im Schrifttum im allgemeinen wie folgt zusammengefaßt:
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a) Der Werkstoff an sich, bzw. sein Zustand, muß eine spezielle Neigung zur Spannungsrißkorrosion haben. Diese Voraussetzung ist fast immer erfüllt, jedoch kann mitunter bei ein und demselben Werkstoff der Anfälligkeitsgrad sehr unterschiedlich sein, z.B. infolge Wärmebehandlung, .
b) Es miissen "Zug"-Spannungen ausreichender Höhe vorhanden sein. Diese Bedingung ist nur erfüllt, wenn die Zugspannungen eine ausreichende Höhe aufweisen, wobei sich in manchen Fällen ein Sehwellwert angeben läßt. Last-und Eigenspannungen werden in \ gleicher Weise gewertet.
c) Es muß ein spezifisch angreifendes Reagens einwirken. Das Wort
"spezifisch11 beinhaltet, daß ein Mittel, das für einen Werkstoff kritisch sein kann, sich einem anderen Werkstoff gegenüber harmlos verhalten kann. Spannungsrißkorrosion tritt also immer in bestimmten Systemen oder Paarungen von Werkstoffen und Agentien auf. Dabei ist eine Vielzahl von Einflüssen, insbesondere auch Konzentration und Temperatur, von, Bedeutung.
Das Problem der Spannungsrißkorrosion ist sehr komplex und vielschichtig, da zahlreiche Parameter und Einflußgrößen auftreten. Von der Seite des Werkstoffes her sind in erster Linie zu nennen: Gefügezustand, Wärmebehandlung, Spurenelemente, entkohlte Randzonen, Korngröße, Kaltverformung usw. Hinsichtlich der angreifenden Medien u.a. sind folgende Größen von Einfluß· Temperatur, Konzentration, Inhibitoren usw.
Im allgemeinen können zwei Typen der Spannungsrißkörroslon unterschie-
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den werden. Der eine besteht im wesentlichen in einem mechanischen Aufreißen des Werkstoffes, wobei die Korrosion nur die Hindernisse entfernt, die sonst ein Fortschreiten des Risses hemmen wurden. Der andere beruht auf einem steten elektrochemischen Angriff, der durch die mechanische Spannung auf den Spaltgrund konzentriert wird und statt eines rund ausgehöhlten -Loches einen engen in das Metall eindringenden Riß bildet. Der Grund für den bevorzugten Angriff im Spaltgrund liegt nach H. W. Logan, J. Res. nat. Bur. Standards 66 C 347 (1962) darin, daß dort durch die erhöhten Spannungen laufend Oxydschichten zerstört werden. Im Gegensatz dazu beweisen die Messungen von T. P. Hoar, J. G. Hines, J. Iron St. lhst. 184 166 (1956); J. M. West, Corr. Sei. 1 178 (1961); J. Hines, Corr. Sei. 1 21 (1961), daß die Aktivierungsenergie der Kationenbildung im System rostfreier Stahl/42 % Magnesium chloridlösung stark verringert wird, wenn sich das Metall schnell dehnt. Weiterhin ergeben Hines Experimente eine befriedigende Übereinstimmung zwischen den Werten der Korrosionsströme und der Rißbildungsgeschwindigkeit. Die gleichmäßige und schrittweise Rißausbreitung wurde auch durch Fontana und Mitarbeiter untersucht. (W. M. Pardue, F. H. Beck, M. G. Fontana, Trans. Americ. Soc. Metals 54 (1961).
Ausgehend von der sehr komplexen und komplizierten Natur der Spannungsrißkorrosion sind auch die Maßnahmen zur Verhütung derselben sehr vielfältig und entsprechend aufwendig. So werden z.B. von H,H. Uhlig (Corrosion and Corrosion Control (New York-London, 1962; Wiley & Sons) folgende Maßnahmen zusammenfassend zur Verhütung oder Verminderung der Rißgefahr bei nichtrostenden Stählen angegeben:
a) austenitische Stähle:
Kathodischer Schutz. In kochender MgCl^-Lösung (154° C) sind z.B.
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etwa O, 03 mA/cm notwendig. Entfernung von Cl aus sauren Medien, von O6, und anderen Depolisatoren oder von Cl aus neutralen oder schwach alkalischen Medien,
Vermeidung hoher Konzentrationen von OH~, besonders an Spalten oder in Dampf zonen, sowie Zugabe von Puffer-Ionen, z.B.
Einsatz von Legierungen mit > 50 % Ni oder Herabsetzung des Gehaltes an Stickstoff und anderer schädlicher Bestandteile auf den niedrigst möglichen Wert (z.B. < 0, 04 % N in einem Stahl mit 20 % Cr, 20 % Ni, 0, 001 % C).
Ersatz der austenitischen durch ferritische Stähle, z.B. X8Crl7 (AISI 430) oder XTCrAl 13 (AISI 405). Jedoch können diese durch Wasserstoff verspröden oder in gewissen Medien Blasen bilden.
b) martensitische Stähle;
Vermeidung von Überstrom bei kathodischem Schutz. Keine galvanische Verbindung mit aktiveren Metallen.
Anlassen auf die niedrigst mögliche Härte. Es wird berichtet, daß martensitische und ausseheidungshärtende rostfreie Stähle in aggressiver Seeluft nur dann versagen, wenn sie auf eine Härte HRc > 40 (in Industrieatmosphäre > 45) angelassen werden. Die Stähle Xl5Cr 13 bzw. X20 Crl3 (AISI 410, 420) weisen im Salzsprühversuch oder durch Wasserstoffangriff die größte Rißanfälligkeit nach einem zweistündigen Anlassen bei 425 bis 550 C auf, die geringste Anfälligkeit nach einem zweistündigen Anlassen bis 26O0C.
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Diese Maßnahmen stellen eine erhebliche Beschränkung der Praxis dar und lassen sich in vielen Fällen überhaupt, nicht verwirklichen. Das gilt insbesondere für den erwähnten kathodischen Schutz von elektrischen Rohrheizkörpern und Behältern für Waschmaschinen, die bestimmungsgemäß mit chlorionenhaltigen Medien in Berührung kommen müssen. Es sind deshalb bereits Verfahren zur Verhinderung der Spannungsrißkorrosion vorgeschlagen worden, die das Einbringen von Chromdiffusionsschichten in austenitische Stähle vorsehen. Für die Durchführung dieser Diffusionsverfahren.sind verschiedene Vorschläge gemacht worden, lh einem Fall werden die zu chromierenden Gegenstände auf etwa 10000C erhitzt und anschließend für mehrere Stunden einem chromhaltigen Gas, nämlich Chromchlorür, ausgesetzt. Dieses Verfahren erfordert eine Warmbehandlung sowie aufwendige Einrichtungen und Zeiten von mehreren Stunden für jedes zu behandelnde Teil, die den Preis dieser Gegenstände erheblich anheben.
Es ist auch ein weiteres Diffusionsverfahren bekannt geworden, bei dem Chrom-Nickel-Legierungen in die äußeren Schichten der zu behandelnden Teile eindiffundiert werden. Bei diesen Verfahren wird ein Trägermaterial verwendet, für das vorzugsweise Kalzium, Strontium, Barium und Magnesium in flüssiger Phase in Frage kommen. Da bei den zur Aufrechterhaltung der flüssigen Phase erforderlichen Temperaturen diese Metalle schlagartig mit Sauerstoff reagieren und verbrennen und auch unter Stickstoff außerordentlich rasch Nitride bilden, läßt sich dieses Verfahren überhaupt nur unter dem Schutz von Argon, Helium oder ähnlichen inerten Gasen durchführen. Da die hierfür erforderlichen kostspieligen Einrichtungen eine erhebliche Verteuerung der so geschützten Gegenstände zur Folge hätten, läßt sich dieses Verfahren, das weitgehend Laborcharakter hat, in industriellem Maßstab wirt-
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schaftlich nicht durchführen.
Ausgehend von diesem Stand der Technik und der erwähnten Problemstellung ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein einfaches und wirtschaftliches Verfahren in Vorschlag zu bringen, wodurch das Auftreten der Spannungsrißkorrosion entweder ganz verhindert oder soweit reduziert wird, daß schädliche Auswirkungen vermieden werden. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß zur Verhinderung der Spannungsrißkorrosioti auf die Oberflächen der Gegenstände eine dünne Schutzschicht aus Nickel aufgebracht wird. Die Schutzschicht kann galvanisch oder chemisch aufgebracht werden.
Besonders gute Ergebnisse wurden erzielt, wenn anschließend an das Überziehen der Gegenstände mit der Schutzschicht ein Teil der aufgebrachten Schxitz schicht durch Erhitzen auf eine Temperatur von 900 bis 12000C in die Oberflächen der Gegenstände eindiffundiert wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren bringt gegenüber den vorbekannten Diffusionsverfahren eine erhebliche Erniedrigung des Aufwandes und demzufolge des Preises der so behandelten Gegenstände mit sich. So können die Gegenstände beispielsweise in einem galvanischen Bad vernickelt werden, wobei für eine Schichtdicke von 10 μ etwa 10 Minuten erforderlich sind. Wenn zusätzlich die vorstehend erwähnte Diffusion eines Teiles der Nickelschicht in die Oberfläche der Gegenstände vorgenommen werden soll, braucht lediglich dem galvanischen Bad ein Durchlaufofen nachgeschaltet zu sein, in dem die Teile etwa 5 Minuten lang auf der erwähnten Temperatur von 900 bis 1200°C gehalten werden. Während dieser Zeit wird eine Diffusion von etwa der halben Schichtdicke, also etwa von 5 μ, erzielt. Besondere Bedeutung gewinnt es für
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die Herstellung von Rohrheizkörpern, wasseraufnehmenden Behältern oder der Wassererhitzung dienenden Einrichtungen, die durch das chlorionenhaltige Wasser besonders gefährdet sind. Es hat sich gezeigt, daß derartig hergestellte Rohrheizkörper von Spannungsrißkorrosion nicht angegriffen werden und eine ausgezeichnete Zunderbeständigkeit haben.
Das erfindungsgemäße Verfahren erscheint auf den ersten Blick widersinnig, da nach der herrschenden Meinung ein Chrom-Nickel-Stahl nicht mehr vernickelt zu werden braucht, um die Korrosionsbeständigkeit zu erhöhen. Im Gegenteil, die Vernickelung würde nach der bisher ständig im Schrifttum vertretenen Meinung die Oberflächenqualität des Gegenstandes herabsetzen und somit die Gefahr einer Spannungsrißkorrosion erhöhen. Wie praktische Versuche gezeigt haben, ist jedoch genau das Gegenteil der Fall, denn es läßt sich durch die erfindungsgemäße Vernickelung ein vollständiger Schutz gegen Spannungsrißkorrosion erreichen.
Für den Fall, daß die erfindungsgemäße Nickelschicht, z.B. durch einen Kratzer, verletzt wird, wirkt das chlorionenhaltige Wasser auf den Grundwerkstoff, z.B. auf einen Chrom-Nickel-Stahl, direkt ein. Dieser wird jedoch nur dann korrodiert, wenn genau an der Stelle des Kratzers die für das Auftreten der Spannungsrißkorrosion erforderlichen inneren Spannungen vorhanden sind. Ein Zusammentreffen dieser beiden Voraussetzungen ist jedoch sehr unwahrscheinlich.
Eine weitere Erhöhung der Lebensdauer kann erzielt werden, wenn gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens der Erfindung der mit der Nickelschicht überzogene Edelstahlgegenstand auf höhere Temperatur erhitzt wird. In diesem Fall diffundiert ein Teil der Nickel-
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schicht in die Chromnickelstahloberfläche ein und erhöht in der Übergangszone den Nickelgehalt auf über 40 %„ Praktische Versuche zeigten jedoch, daß ab 40 % Nickelgehalt eine Spannungsrißkorrosion nicht mehr auftritt» Die Übergangsschicht ist nun wesentlich härter und gegen gewisse Medien korrosionsbeständiger als die Nickelschicht, so daß sie Verletzungen erheblich besser widersteht. Die Kratzer gehen dementsprechend - z,B. bei dan üblichen Gebrauch einer Waschmaschine weder an der Behälterinnenwand noch an der Rohrheizkörperofoerfläche so tief, daß die ursprüngliche Chromnickelstahllegierung offenliegt. Selbst wenn dies der Fall ist, dann tritt auch eine Spannungsrißkorrosion nur auf, wenn genau an dieser Stelle eine Innenspannung vorliegt» Das Zusammentreffen aller dieser Umstände ist jedoch unwahrscheinlich.
Das Eindiffundieren der Schutzschicht bringt auch Vorteile hinsichtlich einer anderen Erscheinung, die sich an(Rohrheizkörpern beobachten läßt, welche in hartem Wasser betrieben werden» Hier bildet sich nämlich um den Heizkörper mantel rasch eine immer dicker werdende Kalkablagerung (Kesselstein), die die Wärmeabgabe aufgrund ihrer schlechten Wärmeleitfähigkeit ständig herabsetzt, so daß das Temperatur gefälle zwischen der Außen-haut dieser Ablagerungsschicht und dem Rohrheizkörpermantel immer mehr ansteigt. Auf diese Weise kommt es nicht selten vor, daß der Rohrheizkörper mantel Temperaturen bis zu 8000C erreicht. Bei dieser Temperatur ist jedoch der in der Kalkablagerung enthaltene Sauerstoff in der Lage, die Nickeloberfläche zu oxydieren, wobei sich das entstehende Nickeloxyd mit der Kalkschicht verbindet. Nach Erreichen einer bestimmten Ablagerungsschichtdicke wird diese durch die auftretenden mechanischen Wärmespännungen stellenweise abgesprengt und der Vorgang wiederholt sich an den nunmehr wieder metallisch blanken Stellen von neuem. Auf diese Weise würde eine Nickel-
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schicht, welche nicht teilweise in die Manteloberfläche eindiffundiert ist, mit der Zeit völlig abgetragen werden, so daß der Rohrheizkörper erneut den Korrosionseinflüssen der beschriebenen Art ausgesetzt wäre. Die Diffusionsschicht ist jedoch aufgrund des im rostbeständigen Stahl enthaltenen Chroms gegen den in der Kalkablagerung enthaltenen Sauerstoff beständig, so daß der die Lebensdauer erhöhende Effekt der erfindungsgemäßen Oberflächenbehandlung auch unter derartig extremen Betriebsbedingungen gewahrt ist. Unter der Voraussetzung, daß also das erfindungsgemäße Verfahren so ausgeführt wird, daß ein Teil der aufgebrachten Metallschicht in die Oberfläche des Rohrheizkörpermantels eindiffundiert, läßt sich also nicht nur die Spannungsrißkorrosion unterdrücken, sondern die Zunderbeständigkeit des verwendeten rostbeständigen Stahls erheblich erhöhen.
Die Vernickelung bringt nunmehr noch einen anderen wesentlichen Vorteil. Wenn z. B. Rohrheizkörper mit einem Mantel aus rostbeständigem Chromnickelstahl unter einem exothermen Gas geglüht werden, dann färbt sich die Oberfläche infolge Bildung von Chromoxyd grau. Es müssen dann die Rohrheizkörper erst wieder gebeizt werden, damit die Oberfläche wieder ansehnlich und eine optimale Korrosionsbeständigkeit erzielt wird. Dies verursacht jedoch Kosten. Man weicht dementsprechend manchmal auf ein Glühen im Vakuum aus. Die Erzeugung des Vakuums bringt jedoch ebenfalls sehr beträchtliche Unkosten. Ein anderer Weg liegt in der Verwendung von Wasserstoff als Schutzgas, was jedoch sehr kostspielig ist. Weiterhin ist die Verwendung von Ammoniakspaltgas bekannt. Bei letzterem Verfahren dringt jedoch der Stickstoff in die Oberfläche des Gegenstandes ein und bindet dort Chrom ab, z.B. bei einer Legierung mit 18 % Chrom bis zu 12 % desselben. Bei der Verwendung von Wasserstoff oder Ammoniakspaltgas beim Glühen der Rohrheizkörper ist weiterhin eine erhebliche Explosionsgefahr in Kauf zu nehmen.
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Es zeigt sich nun, daß durch die Vernickelung der Chromnickelstahloberfläche sich die Probleme beim Glühen ausgezeichnet lösen lassen. Es kann ohne Schwierigkeiten ein z.B. aus Propangas abgeleitetes exothermes Gasgemisch Verwendung finden, ohne daß die Gefahr einer Verfärbung der Oberfläche infolge Oxydation besteht.
Nachfolgend werden die Ergebnisse durchgeführter Versuche gebracht, die die Überlegenheit von nach dem erfindungsgemäßen Verfahren behandelten elektrischen Rohrheizkörpern aus Chromnickelstahl gegenüber unbehandelten Rohrheizkörpern aus Chromnickelstahl zeigen.
Um die Widerstandsfähigkeit gegen Spannungsrißkorrosion zu untersuchen, werden Kurzzeitversuche in der Form durchgeführt, daß die zu untersuchenden Proben in eine gesättigte wässrige 47%ige Magnesiumchloridlösung eingehängt werden. Zur Erhöhung der Aggressivität wird die Magnesiumchloridlösung auf einer Temperatur von 15O0C gehalten. Treten nach einer Versuchsdauer von 500 Stunden keine Risse auf, dann wird das Material als beständig gegen Spannungsrißkorrosion erachtet.
Es wurden zwei Versuchsreihen gefahren, bei denen haarnadelförmig gebogene Rohrheizkörper verwendet wurden, deren Mantel aus einem Stahl mit der Normbezeichnung XlOCrNiTi 189, Werkstoff Nr. 4541, bestand. Die Rohrheizkörper schenkel besaßen voneinander einen Abstand von 25 mm, der Rohrdurchmesser betrug 8,5 mm, die Schenkellänge 250 mm. Bei der ersten Versuchsreihe wurden die Rohrheizkörper unbelastet untersucht, bei der zweiten Versuchsreihe wurden sie durch Zusammenbiegen bis zur gegenseitigen Berührung der Rohrheizkörperschenkel einer Biegespannung unterworfen.
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In der nachfolgenden Tabelle ist die Zeitdauer eingetragen, nach der sich bei beiden Versuchsreihen die ersten Risse zeigten.
Behandlung
Versuchsreihe
geglüht und blankgebeizt
vernickelt Schichtdicke 10 μ
vernickelt Schichtdicke 10μ Oberfläche geritzt
I Π
nach 35-50 Std. nach 25-30 Std.
> 500 Std,
> 500 Std.
> 500 Std.
> 500 Std.
Es wurde ein weiterer Versuch mit Rohrheizkörpern durchgeführt, bei denen infolge einer Glühbehandlung bei einer Temperatur von 9000C bis 12000C ein Teil der aufgebrachten Nickelschicht in die Manteloberfläche der Rohrheizkörper eindiffundiert war. Die Versuche, die analog zu den oben beschriebenen mit Magnesiumchloridiösung durchgeführt wurden, zeigten dasselbe Ergebnis wie die Versuche, die mit Rohrheizkörpern ohne Glühbehandlung durchgeführt wurden. Darüber hinaus wurden jedoch diese Rohrheizkörper einem Dauerversuch unterworfen, bei dem sie in Heißwasserbereiter eingebaut waren, in welchen chlor ionenhaltiges Wasser mit einer Härte von etwa 35 dH auf 85 C erwärmt wurde. Es zeigte sich auch nach wiederholtem Abplatzen der sich rasch entwickelnden Ablagerungsschicht weder eine Spannungsrißkorrosion, noch eine Verzunderung, noch eine sonstige der oben beschriebenen Korrosionserscheinungen an der Oberfläche der so behandelten Rohrheizkörper.
Es ist verständlich, daß im Sinne der Erfindung alle Gegenstände ge-
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schützt sein sollen, die aus einem Edelstahl bestehen und deren Oberfläche mit einer Schutzschicht versehen ist, wobei durch Diffusionsglühen zwischen der Schutzschicht und dem rostbeständigen Stahl eine Übergangszone geschaffen sein kann.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform des vorliegenden Verfahrens wird die Schutzschicht in einer Dicke von 10 - 20μ aufgebracht, das Diffusionsglühen bei 900 bis 12Ö0°G durchgeführt und anschließend der nicht eindiffundierte Teil der Schutzschicht abgebeizt. Die so erhaltenen Gegenstände besitzen dann aufgrund des Fehlens der meist glänzenden Metallschutzschicht eine mattere und dunklere Oberfläche» Das ist besonders an Rohrheizkörpern von Vorteil, da durch die dunklere Oberfläche die Strahlungsfähigkeit wesentlich erhöht ist. Der gleiche Effekt läßt sich auch erzielen, wenn man von vornherein die Metallschutzschicht, z.B. die Nickelschicht, nur in einer Dieke von 2 bis 8 μ, vorzugsweise 5 μ , aufbringt und die so behandelten Rohrheizkörper wieder dem Diffusionsglühen bei 900 bis 12000C unterzieht. Dadurch diffundiert die ganze Schutzschicht in die Oberfläche der behandelten Rohrheizkörper ein.
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Claims (1)

1 BZH
Patentansprüche
1„ Verfahren zur Behandlung der Oberfläche von Gegenständen aus rostbeständigem Stahl, insbesondere solchen, die mit chlor ionenhaltigem Wasser in Berührung kommen,, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verhinderung der Spannungsrißkorrosion auf die Oberflächen des Gegenstandes eine dünne Schutzschicht aus Nickel aufgebracht wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzschicht galvanisch oder chemisch aufgebracht wird.
3. Verfahren nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der mit der Schutzschicht versehene Gegenstand auf eine Temperatur von 900 bis 1200 C erhitzt wird, um das Eindiffundieren eines Teiles der aufgebrachten Schutzschicht in die Oberflächen des Gegenstandes zu bewirken.
4. Verfahren nach Anspruch 1 und einem der darauffolgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Stähle bis zu 40 %, vorzugsweise 8 % bis 12 %, Nickel enthalten.
5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Erhitzung unter einem kohlenwasserstoff haltigen Schutzgas erfolgt.
6. Verfahren nach Anspruch 1 und einem der darauffolgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzschicht in einer Dicke von 1 bis 20 μ aufgebracht wird.
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7. Rohrheizkörper, bei dem eine in eine Isolier masse eingebettete Heizwendel von einem Mantelrohr aus rostbeständigem Chromnickelstahl umschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Mantelrohr auf seinen Oberflächen eine dünne Schutzschicht aus Nickel trägt.
8„ Rohrheizkörper nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Legierung des Mantelrohres vorzugsweise 8 bis 25 % Chrom enthält.
9. Behälter aus rostbeständigem Chromnickelstahl zur Aufnahme von chlorionenhaltigem Wasser, dadurch gekennzeichnet, daß seine Innenfläche mit einer dünnen Schutzschicht aus Nickel ausgekleidet ist.
10. Vorrichtung zur Erhitzung von Wasser mittels eines Rohrheizkörpers, z.B. Warmwasserboiler, Druckboiler, Waschmaschine oder Geschirrspülmaschine, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenflächen der aus rostbeständigem Chromnickelstahl bestehenden, zur Aufnahme des Wassers bestimmten Behälterteile oder die ein Mantelrohr aus rostbeständigem Chromnickelstahl besitzenden Rohrheizkörper oder beide eine dünne Schutzschicht aus Nickel tragen, die ganz oder teilweise in den rostbeständigen Stahl eindiffundiert sein kann.
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DE19671621451 1966-05-18 1967-04-12 Verfahren zur Oberflächenbehandlung von Rohrheizkörpermantelrohren Expired DE1621451C3 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR62013A FR1480060A (fr) 1966-05-18 1966-05-18 Procédé visant à prévenir la corrosion selon les lignes de contrainte pour des objets en acier inoxydable au chrome-nickel

Publications (3)

Publication Number Publication Date
DE1621451A1 true DE1621451A1 (de) 1971-05-13
DE1621451B2 DE1621451B2 (de) 1976-10-28
DE1621451C3 DE1621451C3 (de) 1984-12-20

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DE1967E0025003 Expired DE1982775U (de) 1966-05-18 1967-04-12 Rohrheizkoerper.
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GB (1) GB1191732A (de)
NL (1) NL6706823A (de)
SE (1) SE327609B (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2392162A1 (fr) * 1977-05-25 1978-12-22 Elpag Ag Chur Corps de chauffe tubulaire pour appareils menagers
DE10040749A1 (de) * 2000-08-19 2002-03-07 Stiebel Eltron Gmbh & Co Kg Mantelrohr eines elektrischen Rohrheizkörpers

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SE378118B (de) * 1974-03-14 1975-08-18 Nordstjernan Rederi Ab
AT332951B (de) * 1974-11-06 1976-10-25 Bleckmann & Co Als mantelwerkstoff fur elektrische rohrheizkorper dienender chromnickelstahl
US4175163A (en) * 1976-03-29 1979-11-20 Nippon Steel Corporation Stainless steel products, such as sheets and pipes, having a surface layer with an excellent corrosion resistance and production methods therefor
NL8600142A (nl) * 1986-01-23 1987-08-17 Philips Nv Werkwijze voor de vervaardiging van een zelf-regelend verhittingselement.
FR2713432B1 (fr) * 1993-12-03 1996-02-02 Seb Sa Résistance électrique de chauffage pour récipient destiné à recevoir de l'eau à chauffer, en particulier bouilloire.
GB2319950A (en) * 1996-12-06 1998-06-10 Strix Ltd Electroplating a stainless steel electric heating plate to prevent corrosion
DE29710464U1 (de) * 1997-06-16 1997-08-14 E.G.O. Elektro-Gerätebau Gmbh, 75038 Oberderdingen Wandungselement
FR2895206B1 (fr) * 2005-12-16 2008-03-21 Framatome Anp Sas Canne chauffante pour pressuriseur de circuit primaire d'un reacteur nucleaire a eau sous pression.
US20080102309A1 (en) * 2006-10-27 2008-05-01 Tuffile Charles D Heating element sheaths

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3184331A (en) * 1963-12-16 1965-05-18 Du Pont Process of diffusion coating

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3184331A (en) * 1963-12-16 1965-05-18 Du Pont Process of diffusion coating

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Tödt: Korrosion und Korrosionsschutz, 1961, S. 81, 82 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2392162A1 (fr) * 1977-05-25 1978-12-22 Elpag Ag Chur Corps de chauffe tubulaire pour appareils menagers
DE10040749A1 (de) * 2000-08-19 2002-03-07 Stiebel Eltron Gmbh & Co Kg Mantelrohr eines elektrischen Rohrheizkörpers
DE10040749C2 (de) * 2000-08-19 2002-11-21 Stiebel Eltron Gmbh & Co Kg Mantelrohr eines elektrischen Rohrheizkörpers

Also Published As

Publication number Publication date
DE1982775U (de) 1968-04-04
BE697036A (de) 1967-09-18
NL6706823A (de) 1967-11-20
DE1621451B2 (de) 1976-10-28
GB1191732A (en) 1970-05-13
DK129662B (da) 1974-11-04
DE1621451C3 (de) 1984-12-20
CH492804A (de) 1970-06-30
FR1480060A (fr) 1967-05-05
DK129662C (de) 1975-03-17
SE327609B (de) 1970-08-24
CS166218B2 (de) 1976-02-27
ES340706A1 (es) 1968-06-16
AT275261B (de) 1969-10-27

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