TY - BOOK

T1 - Zur Schwingungsrisskorrosion hochfester austenitischer Stähle

AU - Sonnleitner, Robert

N1 - nicht gesperrt

PY - 2009

Y1 - 2009

N2 - Werkstoffschädigung und -versagen von austenitischen Stählen infolge Schwingungsrisskorrosion ist ein häufig auftretender Schaden. Einerseits verlieren metallische Werkstoffe unter korrosiven Bedingungen ihre Dauerfestigkeit und andererseits werden die Umgebungsbedingungen oft nicht als korrosiv erkannt. Die Charakterisierung der Schäden ist in weiterer Folge meist nicht einfach, da Schwingungsrisskorrosion schwer von einem Standardschwingbruch zu unterscheiden ist. In dieser Dissertation wurden die grundlegenden Mechanismen der Schwingungsrisskorrosion an zwei austenitischen Stählen mit unterschiedlichen Legierungskonzepten untersucht. Hierzu wurden zu Beginn dieser Arbeit Prüfgeräte angeschafft, in Betrieb genommen und Methoden zur Prüfung dieser Werkstoffe in heißen, hoch korrosiven Salzlösungen entwickelt bzw. im Laufe der Zeit optimiert. Am Ende dieser Dissertation stehen für nachfolgende Untersuchungen ausgereifte Prüfmethoden und eine solide Datenbasis zur Verfügung. Bei den geprüften Werkstoffen handelt es sich um einen so genannten superaustenitischen CrNiMoN- und einen austenitischen CrMnN-Stahl. Diese wurden großtechnisch mit ähnlichen Parametern in drei verschiedenen Festigkeitsstufen hergestellt. Verwendung finden diese Stähle unter anderem als Schwerstangen bei Tiefbohrungen in der Erdölindustrie, wo sie in heißen, hoch chloridhältigen Medien dynamisch beansprucht werden. Für die in dieser Arbeit durchgeführten Versuche wurden dieselbe Frequenz, Chloridionenkonzentration und Temperatur, wie sie auch im praktischen Einsatz auftreten, gewählt. Wöhlerkurven wurden unter Zugschwellbeanspruchung mittels servohydraulischen Universalprüfmaschinen in inertem Glycerin und in korrosiver 43 Wt% CaCl2-Lösung bei 120°C sowie einer Frequenz von 20 Hz ermittelt. Weiters wurden Rissfortschrittskurven anhand der direkten Potentialmethode im Gültigkeitsbereich der linear elastischen Bruchmechanik unter denselben Bedingungen wie die Wöhlerkurven aufgenommen. Um ein vollständiges Bild der zwei austenitischen Stähle und deren Zustände zu erhalten, wurden zusätzlich noch elektrochemische Untersuchungen, Auslagerungsversuche, Constant Load Tests sowie rasterkraftmikroskopische Untersuchungen durchgeführt. Die Charakterisierung des Bruchverhaltens erfolgte mittels konventioneller und hochauflösender Rasterelektronenmikroskopie.

AB - Werkstoffschädigung und -versagen von austenitischen Stählen infolge Schwingungsrisskorrosion ist ein häufig auftretender Schaden. Einerseits verlieren metallische Werkstoffe unter korrosiven Bedingungen ihre Dauerfestigkeit und andererseits werden die Umgebungsbedingungen oft nicht als korrosiv erkannt. Die Charakterisierung der Schäden ist in weiterer Folge meist nicht einfach, da Schwingungsrisskorrosion schwer von einem Standardschwingbruch zu unterscheiden ist. In dieser Dissertation wurden die grundlegenden Mechanismen der Schwingungsrisskorrosion an zwei austenitischen Stählen mit unterschiedlichen Legierungskonzepten untersucht. Hierzu wurden zu Beginn dieser Arbeit Prüfgeräte angeschafft, in Betrieb genommen und Methoden zur Prüfung dieser Werkstoffe in heißen, hoch korrosiven Salzlösungen entwickelt bzw. im Laufe der Zeit optimiert. Am Ende dieser Dissertation stehen für nachfolgende Untersuchungen ausgereifte Prüfmethoden und eine solide Datenbasis zur Verfügung. Bei den geprüften Werkstoffen handelt es sich um einen so genannten superaustenitischen CrNiMoN- und einen austenitischen CrMnN-Stahl. Diese wurden großtechnisch mit ähnlichen Parametern in drei verschiedenen Festigkeitsstufen hergestellt. Verwendung finden diese Stähle unter anderem als Schwerstangen bei Tiefbohrungen in der Erdölindustrie, wo sie in heißen, hoch chloridhältigen Medien dynamisch beansprucht werden. Für die in dieser Arbeit durchgeführten Versuche wurden dieselbe Frequenz, Chloridionenkonzentration und Temperatur, wie sie auch im praktischen Einsatz auftreten, gewählt. Wöhlerkurven wurden unter Zugschwellbeanspruchung mittels servohydraulischen Universalprüfmaschinen in inertem Glycerin und in korrosiver 43 Wt% CaCl2-Lösung bei 120°C sowie einer Frequenz von 20 Hz ermittelt. Weiters wurden Rissfortschrittskurven anhand der direkten Potentialmethode im Gültigkeitsbereich der linear elastischen Bruchmechanik unter denselben Bedingungen wie die Wöhlerkurven aufgenommen. Um ein vollständiges Bild der zwei austenitischen Stähle und deren Zustände zu erhalten, wurden zusätzlich noch elektrochemische Untersuchungen, Auslagerungsversuche, Constant Load Tests sowie rasterkraftmikroskopische Untersuchungen durchgeführt. Die Charakterisierung des Bruchverhaltens erfolgte mittels konventioneller und hochauflösender Rasterelektronenmikroskopie.

KW - Corrosion fatigue

KW - austenitic stainless steels

KW - stress versus number of cycles curves

KW - crack propagation rate curves

KW - Schwingungsrisskorrosion

KW - korrosionsbeständige austenitische Stähle

KW - Wöhlerkurven

KW - Rissfortschrittskurven

M3 - Dissertation

ER -