Korrosion in der Wärmeeinflußzone geschweißter chemisch beständiger Stähle und Legierungen und ihre Verhütung

Abstract

Die chemisch beständigen Stähle und Legierungen können hinsichtlich ihrer Schweißbarkeit wie folgt eingeteilt werden; (1) uneingeschränkt schweißbar; (2) schweißbar bei verringerter Wanddicke; (3) schweißbar nur bei nachträglicher Wärmebehandlung. Die Beschränkungen ergeben sich durch die Ausscheidung von Chromcarbiden und intermetallischen Phasen an den Korngrenzen; hierdurch kommt es zu einer Chrom‐ und Molybdänverarmung und schließlich zu einer Anfälligkeit für interkristalline Korrosion. Die Schweißbarkeit ist dann gegeben, wenn die Chromcarbidausscheidung bei 650 °C um mindestens 1 Stunde, die Ausscheidung intermetallischer Phasen bei 900 °C um mindestens 10 Minuten verzögert ist, dazu kann man den Kohlenstoffgehalt reduzieren und/oder stabilisierende Elemente (Ti, Nb) zusetzen. Dabei ist jedoch zu berücksichtigen, daß das Ausscheidungsverhalten nicht von der Konzentration, sondern von der Aktivität des Kohlenstoffs abhängt, wobei die Aktivität wiederum eine Funktion der gesamten Zusammensetzung des Werkstoffs ist. Die Aktivität wird z. B. durch Ni und Si erhöht, durch Mn und N hingegen verringert, so daß diese Elemente die Schweißbarkeit verbessern. Im Falle des Stahls X 3 ZrNiMo 17 13 5 wird durch Zusatz von Stickstoff nicht nur die Carbidausscheidung, sondern auch die Ausscheidung der Chi‐Phase (bei 950 °C) verzögert. Im Falle der Legierung NiMo 16Cr ist man durch Verringern des Gehalts an sonstigen Beimengungen zu einem praktisch rein ternären System gekommen, das hohe Ausscheidungsbeständigkeit besitzt: Carbide scheiden sich erst nach 5 Stunden bei 800 °C aus.

Welding Metallurgy of Stainless Steels

“…In addition, ferrite has a lower solubility for carbon than does austenite (see Figs. Both effects facilitate the precipitation of carbide M23C6 in a ferritic matrix, with the possibility that the precipitation times are shortened to such a degree that, according to Baumel [206,207], ferritic chromium steels may already become susceptible to corrosive attack during electric arc welding and after air cooling from temperatures above 900 0 C. Moreover, because of the low carbon solubility of ferrite, the precipitation range is shifted towards higher temperatures. Both effects facilitate the precipitation of carbide M23C6 in a ferritic matrix, with the possibility that the precipitation times are shortened to such a degree that, according to Baumel [206,207], ferritic chromium steels may already become susceptible to corrosive attack during electric arc welding and after air cooling from temperatures above 900 0 C. Moreover, because of the low carbon solubility of ferrite, the precipitation range is shifted towards higher temperatures.…”

“…17 and 18,page 17). 85a shows the TIP and TTC diagrams of a 17% ferritic chromium steel (AISI 430) and an 18/8 chromium-nickel steel (AISI 304), both with 0.05% carbon according to Baumel [206]. Fig.…”

“…85b shows the shift of an AISI 304 steel grade according to Rocha [203] in the representation according to Baumel [206]. Fig.…”

“…85 c shows the area of intergranular corrosion attack for the low carbon steel 18 Cr/15 Ni with increasing silicon contents according to Baumel [206]. Fig.…”

“…In this way, the carbide precipitation rate is slowed down. Thus, the reduction of the M23C6 precipitation rate is accepted according to Baumel [206] as a favourable side effect in both weld metals and steels. In stainless steels, manganese is sometimes used to increase the nitrogen solubility of high tensile austenitic alloys (see Fig.…”