EP-4133116-B1 - USE OF A NICKEL-CHROMIUM-IRON ALLOY

Inventors

• WOLF, MARTIN
• ALVES, HELENA
• BEHRENS, RAINER

Dates

Publication Date

20260506

Application Date

20210322

Claims (7)

1. Use of an alloy having the following composition in % by mass: Ni 33.5-35.0 % Cr 26.0-28.0 % Mo 6.0-7.0 % Fe < 33.5 % Mn 1.0-4.0 % Si ≤ 0.1 % Cu 0.5-1.5% Al 0.01 %-0.3 % C ≤ 0.01 % P ≤ 0.015 % S ≤ 0.01 % N 0.1-0.25 % B 0.001-0.004 % REE > 0-1.0 % as needed W ≤ 0.2 % Co ≤ 0.5 % Nb ≤ 0.2 % Ti ≤ 0.1 %; and melting-related impurities as a clad-welding material in the field of heat exchanger pipes of thermal recycling plants, in particular waste, biomass, wastewater sludge and substitute fuel facilities, wherein after buildup welding the clad-welding material forms sigma phase and other hard particles in targeted manner in the structure of the weld material in a full austenitic structural matrix in the operationally stressed state.
2. Use according to Claim 1 having the following composition in % by mass: Ni 33.5-35.0 % Cr 26.0-28.0 % Mo 6.0-7.0 % Fe < 33.5 % Mn 1.8-3.0% Si ≤ 0.1 % Cu 1.0-1.5 % Al 0.05 %-0.3 % C ≤ 0.01 % P ≤ 0.015 % S ≤ 0.01 % N 0.2-0.25 % B 0.001-0.004 % REE 0-020-0.060 % as needed W ≤ 0.2 % Co ≤ 0.5 % Nb ≤ 0.1 % Ti ≤ 0.5 % and melting-related impurities.
3. Use according to Claim 1 or 2, characterized in that the clad-welding material remains fully austenitic and does not form delta ferrite even during welding-induced blending with iron due to the nickel content of at least 33.5 % in the welding material.
4. Use according to any one of Claims 1 to 3, wherein the clad-welding material is used for repairs.
5. Use according to any one of Claims 1 to 4, characterized in that the clad-welding material is in the form of a wire.
6. Use according to any one of Claims 1 to 4, characterized in that the clad-welding material is in the form of a welding strip for submerged arc welding or electroslag welding.
7. Use according to any one of Claims 1 to 4, characterized in that the clad-welding material is in powder form.

Description

Die Erfindung betrifft die Verwendung einer stickstofflegierten Nickel-Chrom-EisenLegierung für eine neue Anwendung im Bereich thermischer Verwertung. Die EP 2 632 628 A1 offenbart eine knetbare homogene austenitische Nickellegierung mit einer hohen Korrosionsbeständigkeit gegenüber aggressiven flüssigen Medien, sowohl unter oxidierenden als auch reduzierenden Bedingungen und einer ausgezeichneten Beständigkeit gegenüber Lokalkorrosion in sauren, chloridhaltigen Medien. Die Legierung besteht aus (Masse-%) Chrom 26,0 - 28,0%, Molybdän 6,0 - 7,0%, Eisen max. 33,5%, Mangan 1,0 - 4,0%, Silizium max. 0,1%, Bor 0,001 - 0,004%, Kupfer 0,5 - 1,5%, Aluminium 0,01 - 0,3%, Magnesium 0,001 - 0,15%, Kohlenstoff max. 0,01%, Stickstoff 0,1 - 0,25%, Nickel 33,5 - 35%, seltenen Erden > 0 bis 1,0% und weiteren erschmelzungsbedingten Verunreinigungen. Die Legierung eignet sich als Werkstoff für Bauteile, die gegenüber chemischem Angriff beständig sein müssen. Als Plattierwerkstoffe für das Auftragsschweißen oder das Flammspritzen in der Anwendung für die thermische Verwertung wie zum Beispiel in Müllverbrennungsanlagen, Ersatzstoffbrennanlagen oder Biomasseanlagen werden z. Zt. meist Nickellegierungen wie zum Beispiel FM 625 (UNS N06625), FM 622 (UNS N06022) sowie FM 686 (UNS N06686) eingesetzt. Korrosionsbeanspruchungen in Bauteilen und mit Rauchgas berührte Flächen von thermischen Verwertungsanlagen sind vielfältig und komplex. So treten diverse diffusionsgesteuerte Hochtemperaturkorrosionsarten, wie zum Beispiel Korrosion durch Halogene mit Chlor und zunehmend Brom, durch Sulfidierung, durch Aufkohlung, durch aufgeschmolzene Salze oder Korrosion durch niedrigschmelzende flüssige Metalle, auf. Darüber hinaus können die eingesetzten Werkstoffe in Stillstands- und Wartungszeiten bei Taupunktunterschreitungen oder Abreinigungsarbeiten zusätzlich durch Nasskorrosionsmechanismen stark beansprucht werden. Eine weitere Werkstoffbeanspruchung entsteht durch die thermische Wechsellast beim An- und Abfahren der Anlage oder durch lokale und temporäre "Flammsträhnen" im Brennraum. Trotz des Korrosionsschutzes von Wärmetauscherrohren, Heizflächen sowie Rauchgas berührte Flächen und andere Bauteile durch Plattieren mit diesen bekannten Werkstoffen, treten je nach eingesetztem Werkstoff und Betriebsbedingungen Abzehrungen an den Überhitzerrohren und anderen thermisch beanspruchten Bauteilen auf, die den Betreiber zu Stillständen und kostenintensiven Wartungsarbeiten und eventuell erforderlichen Neubau zwingen. Der in EP 2 632 628 A1 beschriebene Werkstoff wird bislang ausschließlich im Nasskorrosionsbereich eingesetzt, in welchem elektrochemische Reaktionen in Verbindung mit Elektrolyten den Korrosionsangriff hervorrufen. Bekannte Anwendungsgebiete sind: Chemische Prozesse mit Phosphorsäure, Schwefelsäure, Meer- und Brackwasseranwendungen oder Beizanlagen mit Salpeter-Flusssäure. Durch die DE 10 2007 062 810 A1 ist eine Anlage zur Erzeugung von Energie aus Biomasse bekannt geworden. Teile dieser Anlage können aus hitzebeständigen und korrosionsfesten Materialien, bevorzugt aus Edelstahl, bestehen. Angegeben werden Edelstähle mit höheren Chrom- und Molybdängehalten. Die dort angegebenen Werkstoffe eignen sich jedoch nicht für das Auftragschweißen, da diese relativ niedrig legierten Werkstoffe insbesondere in Verbindung mit der beim Auftragschweißen auftretenden Eisenaufmischung im Schweißgut verstärkt Restdeltaferrit im Gefüge bilden, welches die Verwendung sowohl unter Nass- als auch unter Hochtemperaturkorrosionsbedingungen generell stark einschränkt. Der WO 2012/059080 A2 ist eine Nickel-Eisen-Chrom-Molybdän-Legierung zu entnehmen, die folgende Zusammensetzung (in Masse-%) aufweist: Ni 33 - 35 %, Cr 26 - 28 %, Mo 6 - 7 %, Cu 0,5 - 1,5 %, Mn 1,0 - 4 %, Si max. 0,1 %, Al 0,01 - 0,3 %, C max. 0,01 %, N 0,1 - 0,25 %, B 0,001 - 0,004 %, SE > 0 - 1 %, Fe Rest einschließlich unvermeidbarer Verunreinigungen. Dieser Werkstoff ist als sogenannter nasskorrosiver Werkstoff anzusehen. Die EP 3 499 172 A1 beschreibt einen Überhitzer, enthaltend eine Verbrennungsabgasen ausgesetzte Rohranordnung, wobei die Verbrennungsgase insbesondere aus dem Verbrennungsbrennstoffen ausgewählt, aus der Gruppe bestehend aus Hausmüllindustrie, Abfällen, Biomasse und Klärschlamm stammen. Der Überhitzer soll aus einer Nickelbasislegierung oder einem Sonderedelstahl folgender Zusammensetzung (in Gew.-%) bestehen: mindestens 18 %, vorzugsweise 20 - 32 % Cr, 6 - 20 % Mo, 0,5 - 40 % Fe, Rest Ni, wobei Bestandteile von insgesamt < 10 % an Al, Nb, W, Mn, Si, Ti, Co, Cu, C, N und Spurenelementen enthalten sein können. Der WO 2008/081407 A2 ist ein aus Biomasse hergestellter Werk- und/oder Brennstoff zu entnehmen. Der Werk- und/oder Brennstoff kann nach einem Verfahren hergestellt werden, bei dem die Biomasse bei einer Temperatur von über 100°C und einem Druck von über 5 bar für eine Behandlungsdauer von mindestens einer Stunde behandelt wird. Ziel der Erfindung ist es, die gem