ISSN:
0947-5117
Keywords:
Chemistry
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Polymer and Materials Science
Source:
Wiley InterScience Backfile Collection 1832-2000
Topics:
Mechanical Engineering, Materials Science, Production Engineering, Mining and Metallurgy, Traffic Engineering, Precision Mechanics
Description / Table of Contents:
Stress corrosion cracking of unalloyed steels in liquid ammoniaIn this work is reported on investigations about stress corrosion cracking of steels in liquid ammonia aimed at ascertaining the parameters and the ranges within which they are effective, finding the mechanism responsible for the damage of spherical pressure vessels and developing protective measures. The investigations are based partly on corrosion tests in which welded Jones samples of various unalloyed and low alloyed steels in different states of heat treatment were immersed in ammonia for long periods in a spherical ammonia storage vessel.For laboratory tests we used an apparatus specially developed to enable round tensile test bars to be tested in liquid ammonia under CERT conditions at the open circuit potential and under electrochemical control. In these tests selectively added impurities were determined quantitatively by gas chromatography.The results of the investigations show that the oxygen content of the ammonia has a decisive influence on the initiation of stress corrosion cracking in unalloyed steels. Even low O2 concentrations (ßß2 ppm) lead to a risk of stress corrosion cracking. Addition of water in sufficient quantity inhibits the stress corrosion cracking.The water concentration needed to inhibit corrosion differs according to the material concerned (StE 355: 〉 500 ppm; H I: 〉 650 ppm; StE 460: 〉 1000 ppm H2O). The different stress corrosion behaviour of the investigated steels under residual and operating stresses shows their different sensitivity. So in absence of stress relieve heat treatment only Jones samples of StE 355 remained crack-free.Investigations into the influence of potential on crack formation showed that the damage follows an anodic crack formation mechanism, since it is capable of being reinforced anodically and inhibited cathodically. Similarly the inhibitive effect of water is reduced by anodic polarization. But stress corrosion cracking cannot be induced by anodic polarization alone, i.e. in the absence of O2.As a practical conclusion it may be said that the presence of oxygen - even in traces - must be avoided.Addition of water inhibits stress corrosion cracking; these additions are therefore recommended wherever they are possible.Containers should be made of StE 355 and they should be stress relieve annealed.Cathodic protection is considered appropriate, but the practicability under operating conditions has to be still investigated.
Notes:
In dieser Arbeit wird über Untersuchungen zur SpRK von Stählen in flüssigem Ammoniak berichtet, deren Ziel es war, Einflußgrößen und ihre Wirkgrenzen zu bestimmen, Aufschluß über den Mechanismus der an Kugeldruckbehältern aufgetretenen Schäden zu erlangen und Schutzmaßnahmen zu ermitteln. Zu diesem Zweck wurden langzeitige Auslagerungsversuche mit geschweißten Jones-Proben aus verschiedenen unlegierten und niedriglegierten Stählen unterschiedlicher Wärmebehandlungszustände in einer Ammoniakkugel durchgeführt.Für Laborversuche wurde eigens eine Apparatur entwickelt, mit der Untersuchungen in flüssigem Ammoniak an Rundzugstäben unter CERTConstant Extension Rate Test-Bedingungen beim Freien Korrosionspotential und unter elektrochemischer Kontrolle durchgeführt werden konnten. Gezielt zugesetzte Verunreinigungen wurden hierbei mittels eines Gaschromatographen quantitativ bestimmt.Aus den Untersuchungen geht der entscheidende Einfluß des Sauerstoffgehalts im Ammoniak auf die Entstehung von Spannungsrißkorrosion an unlegierten Stählen hervor. Bereits geringe O2-Mengen (ßß 2 ppm) bewirken eine Spannungsrißkorrosionsgefahr. Wassergehalte können die Spannungsrißkorrosion inhibieren. Hierbei werden bezüglich der erforderlichen Menge Unterschiede zwischen den einzelnen Werkstoffen sichtbar (StE 355: 〉 500 ppm, H I: 〉 650 ppm, StE 460: 〉 1000 ppm H2O). Eine werkstoffseitige Differenzierung wird auch in bezug auf den Einfluß von Eigen- und Betriebsspannungen deutlich. Lediglich Jones-Proben aus StE 355 blieben ohne Spannungsarmglühung rißfrei.Versuche zur Potentialabhängigkeit der Rißbildung weisen aus, daß die Schädigung einem anodischen Rißbildungsmechanismus folgt, da sie anodisch verstärkt und kathodisch verhindert werden kann. Ebenso wird die inhibitive Wirkung des Wassers durch eine anodische Polarisation eingeschränkt. Jedoch ist durch anodische Polarisation allein, d.h. ohne Gegenwart von O2, Spannungsrißkorrosion nicht zu erzielen.Für die Praxis kann zusammengefaßt werden: Sauerstoffgehalte - auch in Spuren - sind zu vermeiden.Wasserzusatz inhibiert die Spannungsrißkorrosion; Zusätze von Wasser sind daher - soweit möglich - zu empfehlen.Behälter sollen aus StE 355 gebaut und spannungsarm geglüht werden.Kathodischer Schutz ist denkbar, sofern es gelingt, diesen in der Praxis zu verwirklichen.
Additional Material:
14 Ill.
Type of Medium:
Electronic Resource
URL:
http://dx.doi.org/10.1002/maco.19850360503
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