SE520027C2 - Austenitisk legering - Google Patents

Description

25 30 520 027 2 För att öka lösligheten av N i smälta kan Mn-och Cr-halten ökas samt Ni-halten minskas. Mo har dock ansetts ge upphov till ökad risk för utskiljning av intermetallisk fas varför det ansetts varit nödvändigt att begränsa denna halt. Högre halter av lcgeringsämnen har dock ej endast begränsats av hänsyn till strukturstabiliteten. Även varmduktiliteten vid tillverkning av stålämnen har varit ett problem för fortsatt bearbetning.

En intressant tillämpning av rostfria stål är i anläggningar för utvinning av olja/gas eller geotermisk värme. Applikationen ställer höga krav på materialet på grund av de mycket aggressiva ämnena svavelväte och klorider i olika form lösta i producerade vätskor/ gaser, såsom olja/vatten eller blandningar därav, vid mycket höga temperaturer och tryck. Rostfria stål används här i stor utsträckning för såväl produktionsrör som så kallade wirelines/slicklines ner i källor. Materialens grad av motstånd mot klorinducerad korrosion alternativt HzS-inducerad korrosion eller kombinationer därav kan vara begränsande för deras användning. I andra fall begränsas användningen i större utsträckning av resistensen mot utmattning på grund av upprepad användning såsom wireline/slickline och därav trådens böjning över ett s k pulleywheel. Vidare begränsas möjligheterna att använda materialet inom denna sektor av den tillåtna brottlasten hos Wireline/slickline-tråden. I dag maximeras brottlasten genom att kalldefonnerade material används. Graden av kalldeformation optimeras vanligtvis med hänsyn till duktiliteten. Motsvarande kravprofil kan ställas på band- och trådfjädrar, där höga krav på hållfasthet, utmattnings- och korrosionsegenskaper förekommer.

Vanligt förekommande material inom denna sektor för användandet i korrosiv miljö är UNS 831603, duplexa stål, såsom UNS 831803, som innehåller 22 %Cr, alternativt UNS 832750, som innehåller 25 % Cr, höglegerade rostfria stål, såsom UNS N08367, UNS S31254, samt UNS N08028. För mer aggressiva miljöer används exklusiva material såsom höglegerade Ni-legeringar med höga halter av Cr och Mo alternativt Co-baserade material för vissa applikationer. 1 samtliga fall begränsas användandet uppåt av korrosionsmässiga eller belastningsmässiga grunder. 10 15 20 25 30 När det gäller stål för dessa miljöer är det väl känt att Cr och Ni ökar resistensen i HZS- miljöer medan Cr, Mo och N är gynnsamma i kloridmiljöer enligt det välkända sambandet PRE = % Cr + 3,3% Mo + 16% N. En optimering av legeringarna har hitintills medfört att man maximerat Mo- och N-halterna för att på så sätt ge högsta möjliga PRE-tal. Således har man i flera av de i dag moderna existerande stålen ej prioriterat, utan endast i begränsad omfattning tagit hänsyn till resistensen mot en kombination av HZS- och Cl-korrosion. Vidare så sker idag oljeutvinning i ökad omfattning i källor som blir djupare och djupare. Samtidigt ökar tryck och temperatur (s.k. High pressure High temperature Fields). Ökade djup leder förstås till en ökad egenvikt vid användning av fritt hängande material vare sig det rör sig om sk wirelines eller rörsträngar. Ökande tryck och temperatur leder till att korrosionsförhållandena förvärras varför kraven på existerande stål ökar. För wirelines finns även ett behov av att öka sträckgränsen då ytplasticering sker med dagens material vid de pulleywheel- storlekar som idag finnes. Spänningar uppemot 2000 MPa föreligger i ytskiktet vilket anses kraftigt bidraga till de korta livstider som erhålls för wireline-legeringar.

Utifrån ovanstående bakgrund är det lätt att identifiera ett behov av en ny legering som kombinerar resistens mot såväl kloridinducerad korrosion som motstånd gentemot HzS-korrosion för applikationer främst inom olj e- och gasindustrin men även inom andra applikationsområden. Dessutom föreligger det önskemål om signifikant högre hållfasthet än dagens teknik ger vid en given kalldeformation. En hållfasthet ledande till att normalt förekommande tråddimensioner ej ytplasticeras eller som möjliggör användning av klenare dimensioner är önskvärd.

I US-A-5 480 609 beskrives en austenitisk legering som enligt krav 1 innehåller järn samt 20-30 % krom, 25-32 % nickel, 6-7 % molybden, 0,35-0,8 % kväve, 0,5-5,4 % mangan, högst 0,06 % kol, högst 1 % kisel, allt beräknat på vikten, och som uppvisar ett PRE-tal av minst 50. Valfria beståndsdelar är koppar (0,5-3 %), niob (0,001-0,3 %), vanadin (0,00l-0,3 %), aluminium (0,001-0,1 %) och bor (0,000l-0,003 %). I det enda utföringsexemplet användes 25 % krom, 25,5 % nickel, 6,5 % molybden, 0,45 % kväve, 1,5 % koppar, 0,020 % kol, 0,25 % kisel och 0,001 % svavel, återstoden järn 520 027 och föroreningar. Detta stål uppvisar goda mekaniska egenskaper, men har inte tillräckligt goda egenskaper för att uppfylla ändainålen enligt föreliggande uppfinning.

Kortfattad beskrivning av uppfinningen Föreliggande uppfinning hänför sig således till en austenitisk rostfri legering som uppfyller ovan angivna önskemål. Legeringen enligt uppfinningen innehåller, i viktprocent: Cr 23-30 Ni 25-35 Mo 3-6 Mn 3-6 N 0-0,40 C upp till 0,05 Si upp till 1,0 S upp till 0,02 Cu upp till 3,0 saint resten Fe jämte normalt förekommande föroreningar och tillsatser, varvid halterna är så avpassade att följande villkor uppfylles: 10(2,53 - 0,098 X [% Ni] - 0,024 X [% Mn] + 0,034 X [% Cr] - 0,122 X [% M0] + 0,384 X [% Cu]) < 1 5 F öreträdesvis är nickelhalten minst 26 viktprocent, speciellt minst 28 viktprocent och helst minst 30 eller 31 viktprocent. Den övre gränsen för nickelhalten är lämpligen 34 viktprocent. Molybdenhalten kan vara minst 3,7 viktprocent och är lämpligen minst 4,0 viktprocent. Den är speciellt högst 5,5 viktprocent. En lämplig manganhalt är 4-6, viktprocent. F öreträdesvis är kvävehalten 0,20-0,40, speciellt O,35-0,40 viktprocent.

Kromhalten är lämpligen minst 24. Speciellt gynnsamma resultat erhålles vid en kromhalt om högst 28 viktprocent, speciellt högst 27 viktprocent. Kopparhalten är företrädesvis högst 1,5 viktprocent.

Det är möjligt att i föreliggande legering helt eller delvis ersätta molybdenmängden med volfram. Företrädesvis skall dock minst 2 viktprocent molybden ingå i legeringen. 10 15 20 25 30 520 027 Legeringen enligt uppfinningen kan innehålla en duktilitetstillsats bestående av ett eller flera av elementen Mg, Ce, Ca, B, La, Pr, Zr, Ti, Nd, företrädesvis i en total viktmängd om högst 0,2 %.

Detaljerad beskrivning av upnfinningg Legeringsämnenas betydelse för föreliggande legering är följande: Nickel 25-35 vikt-% En hög nickelhalt homogeniserar ett höglegerat stål genom att öka lösligheten av Cr och Mo. Det austenitstabiliserande nicklet undertrycker därmed bildandet av de oönskade fasema sigma-, laves- och chifas, som till stor del består av just legeringsämnena krom och molybden.

Nickel fungerar ej enbart som motvikt mot de utskiljningsbenägna krom och molybden utan är även ett viktigt legeringsämne för olja/gas-applikationer där förekomsten av vätesulfid och klorider är vanlig. Hög belastning i kombination med en tuff miljö kan orsaka spänningskorrosion ”stress corrosion cracking” (SCC), som i den nämnda miljön ofta omtalas som ”sulphide stress corrosion cracking” (SSCC). Legeringen baseras på höga nickel- och kromhalter då synergieffekten därav visat sig mer utslagsgivande än en hög molybdenkoncentration när det gäller motstånd mot SCC i en anaerob miljö med en blandning av vätesulfider och klorider.

En hög nickelhalt har även visats vara gynnsam mot allmänkorrosion i reducerande miljö, vilket är fördelaktigt med tanke på miljön i olja- och gaskällorna. En ekvation baserad på resultat av korrosionsprovning har tagits fram. Ekvationen förutsäger legeringens korrosionshastighet i en reducerande miljö. Legeringen skall uppfylla kravet: 1O(2,53 - 0,098 X [% Ni] - 0,024 X [% Mn] + 0,034 X [% Cr] - 0,l22 >< [% M0] + 0,384 X [% Cu])< 1 5 i 10 15 20 25 30 0"! PO CD CD l\J \l En nackdel är dock att nickel sänker kvävets löslighet i legeringen och försämrar varmbearbetbarheten vilket medför en övre begränsning för nickels legeringsmängd.

Föreliggande uppfinning har dock visat att höga kvävehalter kan tillåtas vid nickelhalter enligt ovan genom att balansera den höga nickelhalten mot höga krom- och manganhalter.

Krom 23-30 vikt-% En hög kromhalt utgör grunden för ett korrosionsbeständi gt material. Ett snabbt sätt att ranka material för gropfrätningskorrosion i kloridmiljö är att använda den mest använda formeln för ”pitting resistant equivalent” (PRE) = [%Cr] + 3.3><[%Mo] + l6><[%N], där även molybdenets och kvävets positiva effekter framgår. Det existerar flera olika varianter på formeln för PRE, främst är det faktorn för kväve som skiljer formlerna åt, ibland finns även mangan med som ett element som sänker PRE-talet. Ett högt PRE-tal indikerar ett gott motstånd mot gropfrätningskorrosion i kloridmiljö.

Enbart det kväve som är inlöst i grundmassan har en gynnsam inverkan, till skillnad från exempelvis nitrider. Oönskade faser som nitrider kan istället fungera som initieringspunkter för korrosionsangrepp, varför krom även är ett viktigt ämne genom sin egenskap av att höja kväves löslighet i legeringen. Följande formel ger en fingervisning om legeringens resistens mot gropfrätningskorrosion. Ju högre värde, desto bättre. Det har visat sig att denna formel bättre förutsäger legeringens korrosionsbeständighet än den klassiska PRE-formeln. Formeln förklarar också varför företrädesvis en hög kromhalt är av vikt i föreliggande uppfinning till skillnad mot teknikens ståndpunkt. I stället för en skillnad i faktor 3,3 mellan molybden och krom (enligt den klassiska PRB-formeln) blir motsvarande faktor 2,3 enligt nedanstående formel. En jämförelse mellan gropfrätningstemperaturen för den nya legeringen och UNS N08926, UNS 831254, båda med hög molybdenhalt, samt UNS N08028 finns presenterat i utföringsexempel 1. 93,13 - 3.75 ><[%Mn] + 6,25 >< [%Cr] + 5,63 >< [%N] + 14,38 >< [%Mo] - 2,5 >< [%Cu] 10 15 20 25 30 520 027 Förutom mot gropfrätningskorrosion har, som tidigare omnämnts, krom en gynnsam inverkan mot SCC i samband med vätesulfidangrepp. Krom har dessutom visat sig inverka positivt i Huey-test som avspeglar resistensen mot interkristallin korrosion, dvs korrosion där lågkolhaltiga (C<0,03 vikt %) material sensibiliserats genom en värmebehandling vid 600-800°C. Föreliggande legering har visat sig mycket beständig. Föredragna legeringar enligt uppfinningen uppfyller kravet: 10( - 0,441- 0,035 X [% Cr] - 0,308 >< [% N] + 0,073 X [% Mo] + 0,022 >< [% Cu]) < 0 _ 9 Speciellt föredragna legeringar har ett värde S 0,09.

Molybden höjer till skillnad från krom korrosionshastigheten. Förklaringen är molybdens utskiljningsbenägenhet som ger upphov till oönskade faser vid sensibiliseringen. Därmed är en hög kroinhalt vald till förmån för en riktigt hög molybdenhalt, även för att erhålla en optimal strukturstabilitet för legeringen. Båda legeringsämnena ökar förvisso utskiljningsbenägenheten, men försök visar att molybden gör detta mer än dubbelt så mycket som krom. I en empiriskt framtagen formel för strukturstabiliteten, se nedan, har molybden en högre negativ inverkan än krom. Legeringen enligt uppfinningen uppfyller företrädesvis kravet: 41,135 - 0,16 x [% Ni] + 0,532 X ]% cr] - 5,129 x [% N] + 0,771 X [% M0] - 0,414 >< [% Cu] <4 Molybden 3-6 vikt-% I moderna korrosionsbeständiga austeniter görs ofta en hög legeringstillsats av molybden för att öka motståndet mot korrosionsangrepp i allmänhet. Tex. har dess gynnsamma effekt på gropfrätningskorrosion i kloridmiljö tidigare åskådliggjorts i den välkända PRE-formeln, en formel som varit vägledande för dagens legeringar. Även i föreliggande uppfinning kan en gynnsam effekt av molybden på korrosionsmotståndet avläsas i formler framtagna specifikt för denna uppfinningens beteende vid avfrätning i reducerande miljö och vid gropfrätning i kloridmiljö. Enligt den tidigare formeln för gropfrätning är det dock viktigt att betona att molybdens inverkan på kloridinducerad 10 15 20 25 30 5 2 0 0 2 7 korrosion ej visat sig lika kraftig som teknikens ståndpunkt hittills gjort gällande. Det är även erfarenhetsmässigt känt att en synergieffekt av höga nickel- och kromhalter är mer utslagsgivande än en hög molybdenkoncentration när det gäller spänningskorrosionsmotstånd i en anaerob miljö med en blandning av vätesulfider och klorider.

Molybdens utskiljningsbenägenhet ger en negativ effekt på interkristallin korrosion (oxiderande miljö), där legeringsämnet binds i utskiljningar istället för i matrisen.

Legeringen enligt uppfinningen kombinerar en mycket hög resistens mot punktfrätning med syrabeständighet, vilket gör den idealisk för värmeväxlare inom kemisk industri.

Legeringens syrabeständighet (reducerande miljö) beskrivs av följande formel för allmänkorrosion. Legeringen skall företrädesvis uppfylla kravet: 10(3,338 +0,049 >< [%Ni] +0,ll7~>< [% Mn] - 0,11! X [%Cr] -0,60l X [% Mo]) < 0 - s En tydlig hårdhetsökning kan utläsas ur diagram som visar erforderlig påkänning vid varrnbearbetning för varianter av legeringen med hög respektive låg molybdenhalt.

Molybdens negativa inverkan på. erforderlig spänning vid varmbearbetning demonstreras på Fig. l av legeringsvariantema X och P. Erforderlig spänning är direkt proportionell mot erforderlig kraft som uppmäts när provstavens area är opåverkad, dvs direkt före midjebildning. Spänningen beräknas från sambandet: G I spänning [N/mmz] F I kraft [N] A I area [mmz] (=konstant) G=F/A Försämrad strukturstabilitet och tillverkningsegenskaper gör att legeringens molybdenhalt, trots dess ofta gynnsamma inverkan på korrosionsresistensen, begränsas till max 6 %, företrädesvis max 6,0 vikt-% .

Mangan är av avgörande betydelse för legeringen av tre orsaker. För den färdiga produkten eftersträvas en hög hållfasthet varför legeringen ska deformationshärdas vid 10 15 20 E25 30 5 2 0 U 12 7 kallbearbetning. Både kväve och mangan är kända för att sänka en legerings staplingsfelenergi vilket i sin tur leder till att dislokationer i materialet dissocierar och bildar Shockley-partialer. Ju lägre staplingsfelenergi ju större avstånd mellan Shockley-partialerna och ju mer försvåras dislokationernas tvärglidning vilket gör att materialet får stor benägenhet att deformationshårdna. Av dessa grunder är höga halter av mangan och kväve mycket viktiga för legeringen. Ett snabbt deforrnationshårdnande åskådliggörs i de reduktionskurvor som presenteras i Fig. 3 där den nya legeringen jämförs med de redan kända stålen UNS N08926 och UNS NO8028.

Mangan ökar dessutom lösligheten av kväve i smältan vilket ytterligare talar för en relativt hög manganhalt. Enbart den höga kromhalten gör inte lösligheten tillräcklig eftersom nickelhalten, som sänker kvävets löslighet, valts ännu högre än kromhalten.

Legeringens kvävelöslighet kan förutspås termodynamiskt med formeln nedan. En positiv faktor för mangan, krom och molybden påvisas genom deras höjande inverkan på kvävelösligheten. -13465 + 00420 >< mer] + 00187 X [%Mn] + 0,0103 >< [%M0] - 00093 >< [%Ni] _ 00084 X [%Cu] Lämpligen skall värdet vara större än -O,46 och mindre än -O,32.

Ett tredje motiv till en manganhalt inom intervallet för föreliggande uppfinning är att en flytspänningsanalys utförd vid förhöjd temperatur överraskande påvisat mangans förbättrande inverkan på legeringens varmbearbetbarhet. Ju mer höglegerade stålen blir, ju svårare är de att bearbeta och ju viktigare är bearbetningsförbättrande tillsatser, som både förenklar och gör tillverkningen billigare. En mangantillsats innebär en hårdhetssänkning vid varmbearbetning, vilket kan utläsas ur diagrammet på Fig. 2 som visar erforderlig påkänning vid varmbearbetning för varianter av legeringen med hög respektive låg manganhalt. Mangans positiva inverkan på erforderlig spänning vid varmbearbetning demonstreras här av legeringsvarianterna S och P. Erforderlig spänning är direkt proportionell mot erforderlig kraft som uppmäts när provstavens 10 15 20 25 30 520 027 10 area är opåverkad, dvs direkt före midjebildning. Spänningen beräknas från sambandet: 6 I spänning [N/mmz] F I kraft [N] A I area [mmz] (=konstant) G=F/A Legeringens goda varmbearbetbarhet gör legeringen utmärkt för tillverkning av rör, tråd och band etc. Mangan har dock funnits inverka svagt negativt på varmduktiliteten hos legeringen, såsom beskrivs av formeln nedan. Dess kraftiga positiva inverkan som hårdhetssänkande legeringselement vid varmbearbetning har dock bedömts som viktigare. Legeringen har lämpligen en sammansättning som ger ett värde av minst 43 för följande formel, företrädesvis ett värde av minst 44. 10 Mangan har visat sig vara ett ämne som sänker en legerings resistens mot gropfrätningskorrosion i kloridmiljö. Genom att balansera korrosion och tillverkningsbarhet har en optimal manganhalt för legeringen kunnat välj as.

Legeringen har företrädesvis sådan sammansättning att en bränningsgräns större än 1230 erhålles enligt följande formel: (3,l02 - 0000296 X [% Ni] - 0,00l23 X %Mn] + 0_00l5 >< [% Cr] - 0,05 X %N] - 0_00276^X [% Mo - 0,00l37 X [% Cu) 10 Kväve 0-0 40 vikt-% Kväve är liksom molybden ett populärt legeringsämne i moderna korrosionsbeständiga austeniter för att höja korrosionsresistensen men även en legerings mekaniska hållfasthet. För föreliggande legering är det främst kväves ökning av mekanisk hållfasthet som utnyttjas. Genom att kväve liksom mangan sänker legeringens staplingsfelenergi nås en kraftig hållfasthetsökning vid kalldeformation, såsom nämnts ovan. Uppfmningen utnyttjar även att kväve höjer legeringens mekaniska hâllfasthet till följd av interstitiellt lösta atomer som orsakar spänningar i kristallstrukturen. En 10 15 5 2 O Û 2 7 11 hög hållfasthet är av grundläggande betydelse för påtänkta applikationer så som plåt, värmeväxlare, produktionsrör, tråd- och bandtjädrar, riggtråd, wirelines samt allehanda medicinska applikationer. Genom att använda ett höghållfast material ges möjligheten att erhålla samma styrka men med mindre gods och därmed lägre vikt. För fjädrar är dess benägenhet för upptagande av elastisk energi av avgörande betydelse. Den mängd elastisk energi en fjäder kan lagra är enligt kända samband W = konst >< 0:2 för fjädrar med böjpåkänning W = konst XÉG: för fjädrar med skjuvpåkänning där o betecknar elasticitetsgränsen vid böjpåkänning, i praktiken materialets sträckgräns, t betecknar elasticitetsgränsen vid skjuvpåkänning, i praktiken materialets sträckgräns, E betecknar elasticitetsmodulen och G betecknar skjuvmodulen.

Konstanten är beroende av fjäderns utformning. Oberoende av böj- eller skjuvpåkänning uppnås möjlighet för lagring av hög elastisk energi med hög sträckgräns och låg elasticitets- respektive skjuvmodul. Med anledning av svårigheten att mäta elasticitetsmodul på tråd upplindad på spole med viss krökning, har ett värde hämtat från litteraturen gällande UNS N08926 ansatts för samtliga Omnämnda legeringar. 10 115 20 (I1 ÖJ ï f: l\2 “xx 12 Tabell 1 ø (mm) RPM (N/mmz) E (N/mmz) W Ny legering 3,2 1590 198 000 konst>< 12,8 variant B Ny legering 3,2 1613 198 000 konst>< 13,1 variant C Ny legering 3,2 1630 198 000 konst>< 13,4 variant E UNS N08028 3,2 1300 198 000 konst><8,5 UNS NO8926 3,2 1350 198 000 konst><9,2 Kväve har även en gynnsam inverkan på motståndet mot gropfrätningskorrosion såsom visats ovan.

Vad beträffar strukturstabilitet kan kväve verka i både en positiv stabiliserande riktning, samt en negativ riktning genom att ge upphov till kromnitrider.

Koppar O-3 vikt-% En koppartillsats inverkan på austenitiska ståls korrosionsegcnskaper är Omtvistad. Det anses dock klarlagt att koppar kraftigt förbättrar korrosionsmotståndet i svavelsyra, vilket är av stor vikt för legeringens användningsområden. Koppar har även vid försök visat sig vara ett element gynnsamt för rörtillverkning, varfor en koppartillsats är särskilt viktig för material tillverkat för rörapplikationer. Erfarenhetsmässigt är det dock känt att hög kopparhalt i kombination med hög manganhalt kraftigt försämrar varmduktiliteten, varför koppars övre gräns bestäms till 3 vikt-%. Kopparhalten är företrädesvis högst 1,5 viktprocent.

I det följande beskrives några utföringsformer av legeringen enligt uppfinningen.

Dessa är avsedda att åskådliggöra uppfinningen, men ej att begränsa den. 520 027 13 Exempel: I följande tabeller visas sammansättningen för provade legeringar enligt uppfinningen och för kända legeringar som omnämnes ovan. För de kända legeringarna anges, i det fall de använts for provning, det intervall som definierar den sammansättning som provats. :7 r' 529 02 14 .cuwcdccumms Houcå: özmnóå zuošï Som dä: hšë X zoo m q mcäwctowuq mNd ævë Pod ßædw NNKN :ä vmd ßïod X mNd ofá mod ßwdm ævdm NQN mNd tod .r Nd m-.á md mdm Inom ßmd Nmd mvod m NNd æwá Saw ßßdm fodm ßoá vNd m_b_c n_ Iwd md nad oæím :www moë NNd mfod _ vmmd :od üxv oodm NKN mfiv wmd vod m ßmmd :od NNd .Édm Now moí ßmd wood O mod :od md .ämm mdw in ßwd :od m Nßmd mNod ond ovdm vdw vod æNd mood < Z :U OS. .Z .Ö :E .w 0 m-:c-:wcwm N :anna_ 1127 520 15 20.0 1 02.0 00.0 1 00.0 00.0 1 00.0 0.2 1 0.02 02.. w 00.0 w 000.0 w 002200 02: 02.0 1 0..0 00.0 1 00.2 00.0 1 00.0 0.02 1 0..2 00.2 w 00.. w 000.0 w 00030 m2: 00.0 1 00.2 0.31 0.0. 0.2 1 0.0. 00.2 w 00.. w 00.0 w 000000 m2: 00.0 1 00.0 00.0 1 00.0 00.0 1 00... 0.02 1 0..2 0.02 1 0.02 00.0 1 00.2 00.0 w 020.0 w 000200 m2: 02.0 1 2.0 00.2 1 00.0 0.02 1 0.02 0.22 1 0.02 00.2 w 00.. w 000.0 w 200002 m2: 22.0 1 2.0 00.. 1 00.0 00.0 1 00.0 0.2 1 0.2. 0.02 1 0.0. 00.. w 00.0 w 020.0 w 002000 m2: 2.0 . 0.0 02 02 _ w . w 20.0 w 020002 m2: 00.0 _ 0 00 22 2 w . w 020.0 w 020002 m2: z :o os. .z .o å.. .w o 05505000. n zman... 10 15 20 16 Exempel 1 Punktkorrosionsmätningar i 6 vikt-% F eCl3 utfördes i enlighet med ASTM G48 på två legeringar enligt uppfinningen och tre jämförelselegeringar. Högsta möjliga temperatur är 100°C med anledning av lösningens kokpunkt.

Tabell 4 60% Kallbearbetade Rörprover tillverkade Glödgade provkuponger, provkuponger, slipade med varierande grad slipade enligt specifika- enligt specifikation i kallbearbetning. tion i ASTM G48 ASTM G48 Befintlig yta Ny legering A >1Q0°C l Ny legering T 1QQ°C " uNs Nosozs 47°C 2 55°C 4 uNs Nossza 57,5°C 1 uNs ss12s4 57!5°C3 g7°C 4 1 Medelvärde av 2 prover 2 Medelvärde av 12 prover 3 Medelvärde av 22 prover 4 Värden från datablad utgivet av Sandvik Steel respektive skrift från Avesta Sheffield.

Jämför man de tre olika provutförandena, kallbearbetade provkuponger slipade enligt specifikation i ASTM G48, glödgade provkuponger slipade enligt specifikation i ASTM G48 samt rörprover med befintlig yta, förväntas högsta temperaturen nås för de glödgade provkupongema med slipad yta. Därefter följer kallbearbetade provkuponger gjorts på kallbearbetade rör med befintlig yta. 10 15 20 25 30 520 027 I Exempel 2 Spänningen som erfordras vid varmbearbetning av föreliggande legering, vid olika mangan- och molybdenhalter, visas på Fig 1 och 2. Molybdcns negativa inverkan på erforderlig spänning demonstreras av variant X och P på Fig 1. Mangans positiva inverkan på erforderlig spänning demonstreras av variant S och P på Fig 2.

Exempel 3 Den väsentligt bättre brottgränsökningen vid kallbearbetning av föreliggande legeringar, varianterna B, C och E, i jäinforelse med de kända UNS N08028 och UNS N08926 visas på Fig 3.

Exempel 4 I diagrammen på Fig 4 och 5 åskådliggöres väsentliga egenskaper for tråd för applikationen wirelines.

På Fig 4 visar diagrammet hur stor last utöver egenvikt, tråd tillverkad av den nya legeringen jämfört med tråd tillverkad av den välkända legeringen UNS N08028, kan bära som funktion av trädens längd.

Legeringarnas densitet har båda uppskattats till p = 8 000 kg/m3.

Tyngdaccelerationen har approximerats till g = 9,8 m/sz.

En lång tråd får en märkbar egenvikt som belastar tråden. Denna egenvikt bärs vanligen upp av hjul av varierande krökning som ytterligare ger upphov till påkänningar för tråden. Ju mindre krökningsradie på hjulet ju högre blir böjpåkänningen för tråden. Samtidigt klarar en mindre tråddiameter kraftigare krökningar. Diagrammet på Fig 5 visar hur stor last inklusive egenvikt och 10 15 20 25 30 520 027 böjpåkänning som tråd tillverkad av den nya legeringen jämfört med tråd tillverkad av den välkända legeringen UNS N08028, kan bära som funktion av brythjulsdiametem.

Legeringarnas elasticitetsmoduler har båda uppskattats till E = 198 000 MPa Beräkningarna för diagrammet är gjorda under förutsättning att spänningsfallet är rent linjärt elastiskt och maximal bärande last bestäms av materialets flytspänning (Rp0,2).

Exempel 5 I följande tabell 5 visas beräknade värden för ovan diskuterade samband I-IX enligt följande: I: Strukturstabilitet = -8,135 - 0,l6-[% Ni] + O,532-[% Cr] - 5,129-[% N] + 0,771-[% Mo] - 0,4l4-[% Cu] 11: varmdu1<1i11161= 10^(2,059 + 000209 - [% Ni] _ 0,017 - [% Mn] + 0,007 - [% Cr] - 0,66 - ]% N] - 0,056 ~ [0/6 M6] ) lll: Bränningsgräns = l0^(3,l02 - 0,000296 - [% Ni] - 0,00123 - [% Mn] + 0,00l5 ~ [% Cr] - 0,05 - [% N] - 0,00276~ [% Mo] - 0,00137 - [% Cu] ) IV: Allmänkorrosion (syrabeständighet) = l0^(3,338 + 0,049 ' [% Ni] + 0,117- [% Mn] - 0,111 - [% Cr] - 0,601 -[% Mo]) V: Allmänkorrosion (reducerande miljö) = 10^(2,53 - 0,098 - [% Ni] - 0,024 ~ [% M6] + 0,034 - [% cr] - 0,122 - [% M6] + 0,384 - [% cu] ) VI: lnterkristallin korrosion (oxiderande miljö) = 10^( _ 0,441 _ 0,035 - [% cr] _ 0,308 - m, N] + 0,073 - [% M6] + 0,022 - [°/6 cu] ) VII: Gropfrätning = 93,13 - 3.75 ><[%Mn] + 6,25 >< [%Cr] + 5,63 >< [%N] + 14,38 >< [%Mo] - 2,5 X [%Cu] 520 027 19 VIII: PRE=[%Cr]+3,3 >< [%Mo]+ 1 6 >< [%N] IX: Kvävelöslighet = -1,3465 + 0,0420 >< [%Cr] + 0.0187 >< [%Mn] + 0,0lO3 >< [%Mo] - 0,0093 X [%Ni] - 0,0084 >< [°/öCu] I tabellen anges även de föredragna värdena för de olika sambanden, varvid värdet för sambandet V är det enligt föreliggande uppfinning.

N 520 627 www H _25- 33.- 22- 8:a- ä..- mmno- m3? så- än? x.

S. A mi Nä 2% 3% Ev mš qæ. w% 3% ___> 09% 3% 2% 3% QO% 3% 3% 3% 3% __> S... w SO Sd Nä :d Sd So wo... Qš 8.0 _> 3 v 83 m2., 2.3 32 22 @%_o âš 3.0 oæà > m... w ~%_o 3,3. :ä S3 så æš :S 23 åš >_ 90% A «_%% 03% næë Nää Qæë w%% næë QOÉ amg ___ 9. A 3% wïm mfiæ âá 33 2.8 ä? 3% ää __ v v SN så m? ”S” ä; 8% 31% 2% Sw _ ou._w> $ms__.2E x h w n. _ m o m < 22.53

Claims (12)

5 2 0 0 22 7 21 Patentkrav

1. Austenitisk legering, kännetecknad av följande sammansättning, i viktprocent: Cr 23-30 Ni 25-35 Mo 3-6 Mn 3-6 N 0-0,40 C upp till 0,05 Si upp till 1,0 S upp till 0,02 Cu upp till 3,0 samt resten Fe jämte normalt förekommande föroreningar och tillsatser, varvid halterna är så avpassade att följ ande villkor uppfylles: 10^(2,53 - 0,098 - [% Ni] - 0,024 - [% Mn] + 0,034 - [% Cr] - 0,122 - [% Mo] + o,3s4 ~ m, C111) < 1,5. i

2. Austenitisk legering enligt krav 1, kännetecknad av nickelhalten är minst 26 viktprocent, speciellt minst 28 viktprocent och företrädesvis 31-34 viktprocent.

3. Austenitisk legering enligt krav 1 eller 2, kännetecknad av att molybdenhalten är 4,0-6,0, speciellt 4,0-5,5, viktprocent.

4. Austenitisk legering enligt något av föregående krav, kännetecknad av att manganhalten är 4-6 viktprocent.

5. Austenitisk legering enligt något av föregående krav, kännetecknad av att kvävehalten är 0,20-0,40, speciellt 0,3 5-0,40 viktprocent. 520 027 22

6. Austenitisk legering enligt något av föregående krav, kännetecknar! av att kromhalten är 23-28, speciellt 24-28, viktprocent.

7. Austenitisk legering enligt något av föregående krav, kännetecknad av att molybden är delvis ersatt av volfram, varvid minst 2 viktprocent molybden ingår.

8. Austenitisk legering enligt något av föregående krav, kännetecknad av att legeringen innehåller en duktilitetstillsats bestående av ett eller flera av elementen Mg, Ce, Ca, B, La, Pr, Zr, Ti, Nd i en total mängd av högst 0,2 viktprocent.

9. Austenitisk legering enligt något av föregående krav, kännetecknåd av att halterna är så avpassade att följ ande villkor uppfylles: i 10^( - 0,441 - 0,035 -[% Cr] - 0,308 -[% N] + 0,073 -[% Mo] + 0,022 -[% Cu]) S 0,10 , speciellt S 0,09.

10. Austenitisk legering enligt något av föregående krav, kännetecknad av att halterna är så avpassade att följ ande villkor uppfylles: i l0^(3,l02 - 0,000296 ~ [% Ni] - 0,00l23 - [% Mn] + 0,0015 - [% Cr] - 0,05 - [% N] - 0,00276- [% Mo] - 0,00l37 - [% Cu]) > 1230.

11. l1.Austenitisk legering enligt något av föregående krav, kännetecknad av att halterna är så avpassade att följande villkor uppfylles: l0^(2,059 + 0,00209 - [% Ni] - 0,017 - [% Mn] + 0,007 - [% Cr] - 0,66 - [% N] - 0,056 - [% Mo]) > 43.

12. Austenitisk legering enligt något av föregående krav, kännetecknad av att haltema år så avpassade att följande villkor uppfylles: -0,46 < (-l,3465 + 0,0420 X [%Cr] + 0.0187 >< [%Mn] + 0,0l03 >< [%Mo] - 0,00% >< [%Ni] - 050084 >< [%Cu]) < -0,32