Probleme der Werkstoff-Forschung bei Chemieapparaten

G E G R O N D E T 1 9 2 8 U N T E R D E M T I T E L , , D I E C H E M I S C H E P A B R I K "

33. Jahrgayzg N r . I Seite 1-68 Januar 1961

Probleme der Werkstoff- Forschung bei Chemieapparaten Von Dr. KURT RICHARD

Farbwerke Hoechst AG. vormals Meister Lucius & Bruning, Frankfurt (Main)-Hochst

Im Chemieapparatebau m u 8 man oft zahlreiche Werkstoffanforderungen erfullen, ohne dai3 der dafur geeignete ldealwerkstoff vorhanden ware. Es rnussen daher haufig Werkstoffe herangezogen werden, die bis an die Grenze ihrer Leistungsfahigkeit beansprucht werden und die demgemai3 nur eine beschrankte Haltbarkeitszeit erwarten lassen. Verscharfte und haufig wiederholte Uberprufungen wahrend des Be- triebes sind die unvermeidliche Folge. Bei n e u e n Produktionsverfahren bleiben naturgemai3 unsere Werk- stoffkenntnisse hinter den Anforderungen des Betriebes zuruck. Die Voraussage des Werkstaffverhaltens bei kombinierter chernischer und rnechanischer Beanspruchung erfordert praxisnahe Laborversuche, f u r die nicht immer die Voraussetzungen oder die Zeit vorhanden sind. Im folgenden werden aktuelle Pro- bleme des Chernieapparatebaues auf dem Werkstoffgebiet behandelt und ihr Zusammenhang mit konstruktiven, fertigungs-, prufungs- und sicherheitstechnischen Gesichtspunkten erortert. Notwendig ei- scheint eine urnfassende Forschungsarbeit auf dem genannten Gebiet mil dem Ziel, weitere und verscharfte behordliche Uberwachungsvarschriften durch ausreichende Selbstkontrolle der lndust rie ' zu ver-

meiden.

Problemstellung

Chemieapparate miissen den Betriebsbedingungen, fur die sie geschaffen wurden, ohne unvorhergesehene Schaden standhalten; vor allem durfen sie nicht zerknal- len. Zu dieser Mindestforderung gesellt sich der Wunsch des Betriebsmannes nach einem langen, storungsfreien Be- trieb, ohne daR Reparaturen erforderlich werden. Diese Forderungen verlangen vom Werkstoff-Fachmann eine Mitwirkung bei den konstruktiven und fertigungstechni- schen Fragen. Verbesserte oder neue Produktionsverfahren bringen haufig hohere Arbeitstemperaturen oder Arbeits- drucke mit sich und werfen damit neue Werkstoffpro- bleme auf. Auch die Vielzahl der im Chemieapparatebau verwendeten Werkstoffe und der groDe Temperaturbe- reich, in dem sich die chemischen Reaktionen abspielen, machen es dem Werkstoff-Fachmann schwer, ein ausrei- chendes Wissen iiber die mechanischen und chemischen Eigenschaften der Werkstoffe zu erwerben.

Bei Chemieapparaten steht meist die Frage der c h e - m i s c h e n B e s t a n d i g k e i t im Vordergrund. Dem- gemaR stellt die Werkstoffberatung in Korrosionsfragen und die Korrosionsforschung ein wichtiges Arbeitsgebiet der Werkstoff-Kunde dar. Unerwartete Betriebsschaden bedingen verfeinerte Methoden der Korrosionspriifung, wobei Versuche mit definierten Stromungsgeschwindig- keiten oder bei erhohten Drucken und Temperaturen in abgeschlossenen Behaltern erforderlich werden konnen. Auch die Erforschung der Bestandigkeit in heiRen Gasen zwingt dam, neue Wege zu gehen.

Meist tritt neben einer hohen Korrosionsbeanspru- chung eine m e c h a n i s c h e B e a n s p r u c h u n g auf. Bei hohen Betriebstemperaturen sinken die Festigkeits- eigenschaften der Werkstoffe ab; sie werden dariiber hjnaus auch zeitabhangig und erschweren damit die Dimensionierung von Apparaten, die eine groRe Lebens- dauer aufweisen sollen. Noch sind unsere Kenntnisse iiber das Langzeitfestigkeitsverhalten der metallischen Werk- stoffe bei erhohten Temperaturen sehr luckenhaft. Bei den warmfesten Stahlen werden z. 2 . ernsthafte Anstren- gungen unternommen, um die benotigten Festigkeitskenn- werte zu ermitteln. Bei den Nichteisenmetallen dagegen ist es bisher nicht gelungen, in Form einer Gemein- schaftsarbeit der interessierten Kreise die Zeitabhangigkeit der Festigkeitskennwerte zu ermitteln.

Sind die Betriebstemperaturen sehr niedrig, so kann es schwierig werden, Werkstoffe mit geniigender Zahig- keit bereitzustellen. Die Frage ausreichender Z h i g - k e i t wird heute no& vie1 zu wenig beachtet. Dies riihrt auch daher, daR die Zahigkeit der Werkstoffe als Arbeits- aufnahme im Schlagversuch ermittelt wird, ohne daR es bisher moglich gewesen ware, diese Zahlenwerte bei der Festigkeitsrechnung zu beriicksichtigen. Man strebt stets eine hohe Zahigkeit an, damit Zusatzspannungen durch ungleiche Erwarmung oder Uberbeanspruchungen anderer Art vom Werkstoff durch plastische Verformung abge- haut werden konnen. Haufig mu6 man aber aus Korro- sionsgrunden auch Werkstoffe anwenden, die spr6de und damit sehr schlagempfindlich sind. Erwahnt seien hoch- legierte zunderbestandige Chromstahle, silicium-reiche GuDeisensorten und nichtmetallische Werkstoffe, wie keramische Baustoffe, Quarz, Ausmauerungen, Hart- gummiauskleidungen und Emailiiberziige. Sproden Werk- sloffen diirfen nur elastische Verformungen zugemutet werden. Dies gilt fur Transport, Montage und Betrieb.

Die Wanddickenbemessung und die konstruktive Ge- staltung sind von wesentlichem EinfluR auf die Betriebs- sicherheit der Apparaturen. Die Festlegung ausreichender Wanddicken ist oft schwierig, weil die genaue rechnerische Erfassung der auftretenden Spannungen in vielen Fallen nicht moglich ist. Die auf vereinfachenden An- nahmen beruhenden Berechnungsverfahren geben natur- gemaR keine Auskunft iiber die an Kraftumlenkungs- stellen (wie Stutzenausschnitten, Flanschubergangen) und an Krafteinleitungsstellen auftretenden Spannungserho- hungen. Auch Zusatzspannungen, die vom SchweiRen her- ruhren oder die wahrend des Betriebes durch ungleich- maRige Erwarmung entstehen konnen, haben einen Ein- fluR auf die Lebensdauer der Chemieapparate und miissen in kritischen Fallen kleingehalten werden.

SchlieRlich muD die werkstoffgerechte Verarbeitung beachtet werden. Durch Kaltverformung und SchweiBen kann ein brauchbarer Werkstoff soweit verandert werden, daR ein erheblicher Verlust an Zahigkeit oder an chemischer Bestandigkeit entsteht. Auswahl besonderer Elek- troden, Festlegung der SchweiDnahtfolge und nachtrag- lime Warmebehandlung konnen geeignete Maanahmen darstellen, um BetTiebsschaden an SchweiRnahten durch Eigenspannungen und verringerte Zahigkeit zu vermeiden.

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Auch dem Oberflachenzustand der Apparate muR man Beachtung schenken. Anhaftender Zunder an den SchweiR- nahten, starke Oberflachenrauhigkeit und in die Ober- flache eingedruckte Fremdrnetallteilchen konnen die chemische Bestandigkeit oft erheblich beeintrachtigen und besondere MaRnahmen zur Verbesserung des Oberflachen- zustandes erforderlich machen.

Bei allen diesen Erscheinungen kommt es darauf an, die Gefahr fur das Auftreten von Schaden zu erkennen und rechtzeitig AbhilfemaDnahmen zu treffen. Die Kunst des Werkstoff-Fachmannes erweist sich darin, daR er Not- wendiges fordert und Uberflussiges vermeiden hiift, um die Kosten in tragbaren Grenzen zu halten. Sein Wissen kann nur dann den Erfordernissen gerecht werden, wenn es ihm gelingt, sich aus Betriebserfahrungen und eigenen Forschungsarbei-ten ein objektives Urteil uber die Eigen- schaften der Werkstoffe und die Grenzen ihrer Anwend- barkeit zu bilden.

Wanddickenberechnung und Spannungserrnittlung Die Wanddicken von Druckbehaltern werden nach den

von den Berufsgenossenschaften als ,,Regeln der Technik" anerkannten ,,AD-Merkblattern"') berechnet. Fur orts- bewegliche geschlossene Behalter fur verdichtete, verflus- sigte und unter Druck geloste Gase gelten die in der ,,Druckgasverordnung"*) niedergelegten Berechnungsvor- schriften. Die Berechnung von Dampferzeugungsanlagen ist in den .Werkstoff- und Bauvorschriften fur Dampf- k e ~ s e l " ~ ) festgelegt, die jetzt von den ,,Dampfkessel- be~t immungen"~) abgelost werden.

Meist werden bei den genannten Merkblattern und Vorschrif. ten vereinfachte Formeln fur die Wanddickenbemessung herangezogen und die Unsicherheiten bei den verwendeten Festigkeits- kennwerten und bei dmen an kritischen Stellen auftretenden unhe- kannten Spannungsuberhohungen durch Sicherheitsbeiwerte uber- briickt. Dieses Verfahren ist im allgemeinen als brauchbar anzu- sehen. Die Erfahrung hat gelehrt, daI3 zahe Werkstoffe bei Wber- beanspruchung an ortlich eng begrenzten Stellen durch plastische Verformung die Spannungshochstwerte abbauen konnen, ohne daI3 Werkstoffschadigungen oder Risse entstehen. Manche in den Chemieapparaten verwendete Werkstoffe besitzen jedoch nicht die fur den Abbau von ortlichen Spannungshochstwerten erforderliche Zahigkeit. Auch kann der durch Formgebung und dgl. bewirkte mehrachsige Spannungszustand ein FlieI3en eines verformungsfahigen Werkstoffes verhindern.

Zweifellos wird man im Laufe der Zeii die Bercchnungsverfah- ren verfeinern und die Unsicherheit in der Erfassung von Span- nungen an kritischen Stellen herahsetzen. Bei komplizierten Rechnungsansatzen laRt sich der groI3e Arbeitsaufwand mit Hilfe der uns heute zur Verfiigung stehenden maschinellen Rechenhilfs- mittel bewaltigen. Da aber auch die verfeinertcn Rechnungsver- fahren von Annahmen ausqehen miissen, deren Richtigkeit s i h oft nicht nachpriifen lafit, wird es immer empfehlenswert bleiben. bei hochbeanspruchten Apparaten die GroOe der Spannunqen an den Stellen zu messen, die wegen ungiinstiger Formgebung oder wegen der Nahe von Krafteinleitungen gefahrdmet sind. Die heute von der elektrkchen MeBtechnik zur Verfugung gestellten Deh- nungsmeflgerate, vor allem die DehnungsmeRstreifen, gestatten ohne groRen Aufwand und mit ausreichender Genauigkeii die gieichzeitige Ermittlung der Dehnungen an einer groRen Zahl von MeDstellen5,6).

Die rechnerische Erfassung der an Krafteinleitungs- stellen entstehenden Spannungshochstwerte ist besonders schwierig. Neuerdings werden daher an GroRbehaltern, die fur brennbare oder atzende Fiiissigkeiten bestimmt sind oder in denen Gase unter Druck gespeichert werden, vor der Inbetriebnahme Dehnungsmessungen angestellt. Von ihrem Ergebnis hangt es ab, ob die Behalter fur den Betrieb freigegeben werden konnen oder ob konstruktive Anderungen zu treffen sind.

Als Beispiel sei der in Abb. 1 dargestellte dunnwandige K u - g e 1 b e h a 1 t e r mit 800 m3 Inhalt erwahnt. Das Gewicht des Behalters und des Fiillgutes wird mit Hilfe von 8 Stutzen auf das Fundament ubertragen. Wenn als Fullgut eine schwere Flussig- keit vorgesehen ist und die Betriebstemperatur unter -20 OC be- tragt, so liegen erschwerende Bedingungen vor, die eine moglichst gleichmabige Krafteinleitung erfordern. Die Messung der Stiitzenbelastung als Folge des Fullgutes ergab sehr uneinheit-

liche Werte, Abb. 2. Die an der Kugel selbst im Bereich der Krafteinleitung gemessenen Dehnungsbetrago und die daraus er- redmeten Spannungen waren aber auch an den am hochsten beanspruchten Stutzen no& zulassig. Abb. 3 . Die erwogene An- hebung der niedrig beanspruchten Stiitzen zum Zwecke einer gleichmaDigeren Lastverteilung auf alle Stutzen war daher nicht erforderlich.

Als weiteres Beispiel einer Dehnungsmessung an einem G r o I3 b e h a I t e r sei ein Walzenkessel mit rd. 600 m3 Inhalt erwahnt, in dem ein waagerechter Rost zur Aufnahme einer Fil- lermasse angeordnet war. Das Gewicht des schweren Filtergutes und der Filterdruck wurde von 100 senkrechten Stiitzen auf den

- Meflauerschmffe FB

Abb. 1. Kugelbehalter aus tieftemperaturzahem Feinkornstahl mit Lage der MeDquerschnitte in den Stutzen und im Mantel an der

Krafteinleitungsstelle der hochstbeanspruchten Stiitze.

m N u m m der Sfuizen Abb. 2 . Lastverteilung des Kugelbehalters auf die einzelnen

Slutzen (Behalter mit Wasser gefullt).

Abb. 3. Meridianspannungen oA1 und Ringspannungen uI1 in kg/cm2 in der AuRenfaser der Kugel.

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\ / . d h n RostRratte Versbrhunosblech

durch Gewicht der Fil termasse durch Behalter- innendruck 3,1 durch Differrnz- druck auf den Fil- terboden 1,9 atu

Abb. 4. Walzenkessel mit Anordnung der Rostplatte, Stutzen und Verstarkungsbleche und Lage der Messtellen A, B , C auf der

AuRenseite des Mantels.

T a b e l l e 1. S p a n n u n g e n a u f d e r A u D e n s e i t e d e s M a n t e l s e i n e s D r u c k f i l t e r s n a c h V e r -

s t e i f 11 n g d e r K r a f t e i n 1 e i t u n g s s . t e 1 1 e n

1.6 3,7 1,9 4,2 2,1 2

I S 2 S 1,s 3,4 1,s 4,3

-1,3 3,3 4,2 4,7 6,2 ?,8

der LangshrcrRe Abb. 5 . Anordnung der Stutzen und RiRverlauf zwishen Stiitzen im Behaltermantel eines Eisenbahntransportwagens

verfliissigte Gase. 3

den fur

2 - E 2 3 I

neue form - - - -

I mm olfe form

Abb. 6. Erhohung der Elastizitat des Behaltermantels durch Ver- groDern des Abstandes zwischen Aufiagesattel und Lasche zur Ubertragung der Ljngskraf te und Andern der Laschenlorm zur

Verbesserung der Krafteinleitung in den Mantel

den Auflagestellen der Saulen ergab die Dehnungsmessung be- friedigende Werte, Tabelle 1.

Die Bedeutung einer sorgfaltigen Gestaltung der Behalter an K r a f t e i n 1 e i t u n g s s t e 11 e n wird oft nicht erkannt. Zahlreicbe Risse an Manteln van Eisenbahntransportwagen fur I‘iussigkeiten zeigen, da5 die Elemente fur die Ubertragung des Gewichtes und fur die beim Rangieren entstehenden Langskrafte die Verformungsfahigkeit des Behaltermantels nicht beeinirah- tigen diirfen, Abb. 5. Erst durch elastische Gestaltung wird ein gefahrloses Auffangen der StoDbeanspruchungen gewihrleistet, Abb. 6.

Eigenspannungen und Spannungsabbau

Eigenspannungen riihren meist von der Verarbeitung, z.B. von der Kaltverformung, oder vom SchweiRen her, (Abb. 7)?), 8 ) . Auch plattierte Bleche sind wegen der unter- schiedlichen Ausdehnungskoeffizienten des Trager- und des Plattierungswerkstoffes mit Eigenspannungen behaftet.

Die Eigenspannungen konnen sich schadlich auswirken, wenn sie zusammen mit den durch die Betriebskrafte bewirkten .Lastspannungen” zu einer Uberschreitung der Streckgrenze fuhren und wenn der Werkstoff bei dem vorliegenden Spannungszustand nicht genugend plastisch verformungsfahig ist.

Eine Beseitigung oder Herabsetzung der Eigenspan- nungen ist daher oft notwendig. Durch N o r m a 1 i s i e - r u n g s g 1 ii h e n bei etwa 870 bis 940 “C konnen Bauteile aus unlegierten oder niedriglegierten Stahlen vollig spannungsfrei gemacht werden, vorausgesetzt, daR man ein schroffes Abkiihlen nach der Gluhbehandlung vermeidet. Diese Gluhbehandlung verbessert auch meist den Zahig- keitszustand des Werkstoffes. Wenn ein normalisierendes Gliihen einen zu groRen Verzug herbeifuhren wurde, oder wenn es sich aus anderen Griinden verbietet, begniigt man sich haufig mit dem sog. S p a n n u n g s f r e i g l i i h e n bei etwa 600 O C . Derartig behandelte Teile besitzen einen kleineren oder groReren Restanteil ihrer ehemaligen Eigenspannungen, so daR die Bezeichnung .Spannungs- freigluhen” nimt ganz den Tatsachen entspricht.

Gelegentlich wird verlangt, auch austenitische Chrom- Nickelstahle bei 500 his 600 OC spannungsfrei zu gluhen. Wegen der hohen Warmfestigkeit dieser Stahle ist bei dieser Temperatur ein plastisches FlieBen kaum moglich, so daR auch die Spannungen innerhalb vernunftiger Gluh- zeiten kaum abgebaut werden konnen. Die Gluhtempera- turen mussen daher wesentlich erhoht werden. Aus Grun- den, die spater erlautert werden, fuhrt man das Span- nungsfreigluhen der saurebestandigen Chrom-Nickelstahle bei 920 bis 950 OC durch.

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@TEXT

Abb. 7. Eigenspannungen in den SchweiBnahten eines Drehofen- mantels. Nach H. Kunz7,*).

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Eine weitere Moglichkeit zur Verringerung von Eigen- spannungen, insbesondere an SchweiRnahten, bietet das a u t o g e n e E n t s p a n n e n . Hierbei werden die Zonen beiderseits der SchweiRnaht fortschreitend erwarmt und anschlieknd mit Wasser abgeschreckt. Zwischen den erwarmten Randzonen und der nicht erwarmten Schweib naht sol1 eine Temperaturdifferenz von 90 bis 100°C geschaffen werden. Die maximal im Blech erzeugte Tem- peratur uberschreitet dabei nu1 selten 200 OC. Das Ergebnis einer Brausebrennerbehandlung wird in Abb. 8 fur 40 mm dicke Stahlbleche dargestellt8).

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Abb. 8. Eigenspannungen in Nahtrichtung vor und nach dem autogenen Entspannen bei verschiedenen Vorschubges&windig-

keiten v. Nach H . Kunz.

Einen Sonderfall eines zu entspannenden GefaDes stellt der K u g e l d r u c k b e h a l t e r dar. Wegen der Kugelgestalt sind die durch den Innendruck bewirkten Spannungen in allen Richtungen der Kugeloberflache gleich groR. Infolgedessen kann man hier die Eigenspan- nungen an den SchweiRnahten durch erhohten Innendruck verringern. Der erhohte Innendruck hat zur Folge, daR der Werkstoff an allen hochbeanspruchten Stellen die Streck- grenze erreicht und durch plastisches FlieRen eine Homo- genisierung des zunachst ungleichmaaigen Spannungszu- standes e'rzielt wird. Man mu6 aber dafur sorgen, daR sich der Werkstoff wahrend der Druckanwendung in einem zahen Verformungszustand befindet. Fullt man die Kugel vollig mit Wasser und wird die Wassertemperatur durch Einleiten von Dampf auf etwa 30 bis 50°C gebracht, so kann bei den fur Kugelbehiiltern meist verwendeten Stah- len mit kontrollierter Kerbschlagzahigkeit diese Forderung als erfullt gelten. Wird nun ein Innendruck vom 1,6- bis 1,Tfachen des Betriebsdruckes aufgebracht, so werden die Spitzenwerte der Eigenspannungen abgebaut. Durch Deh- nungsmessungen wahrend der Druckaufgabe wird man sich davon uberzeugen mussen, daR an kritischen Stellen keine zu hohen Dehnungsbetrage auftreten.

Bei diesen Behandlungen erhebt sich stets die Frage, um welchen Betrag die Eigenspannungen abgesenkt werden miissen. Haufig trifft man die Meinung an, daR die Eigen- spannungen moglichst vollstandig beseitigt werden sollten. Dieser Standpunkt ist nur bei Behaltern gerechtfertigt, die mit Medien in Beruhrung kommen, die SpannungsriR- korrosion hervorrufen. Hierauf wird spater genauer eingegangen. In allen anderen Fallen ist ein so weitgehender Abbau der Eigenspannungen nicht erforderlich. Die Eigen- spannungen mussen lediglich soweit vermindert werden, daR sie zusammen mit den spater zu erwartenden maxi- malen Lastspannungen einen Wert ergeben, der einen genugenden Abstand von der Streckgrenze des Behalter- werkstoffes besitzt, damit plastische Verformungen wahrend des Betriebes mit Sicherheit vermieden werden. J e genauer die Betriebskrafte bekannt sind, um so geringer darf der Abstand des sich aus Eigenspannungen und Betriebsspannungen zusammensetzenden Beanspruchungs- wertes von der Streckgrenze sein.

Plattierungen und Auskleidungen

Bei Wanddicken oberhalb etwa 8 mm konnen Stahl- behalter mit einer etwa 2 mm dicken P 1 a t t i e r u n g s - s c h i c h t aus saurebestandigem 18-8-CrNi-Stahl billiger sein als solche aus massiven 18-8-CrNi-Stahlblechen. Plattierte Behalter sind vorteilhaft anwendbar, wenn kein nennenswerter chemischer Angriff des Plattierungswerk- stoffes zu erwarten ist. Besteht ein guter Zusammenhalt zwischen Plattierungs- und Grundwerkstoff, so ist auch ein guter Warmedurchgang gewahrleistet. Auch eine chargenweise Betriebsfuhrung mit einem standigen Wech- sel von Erwarmungen und Abkuhlungen gefahrdet den Plattierungswerkstoff nicht, wenn die Plattierungsschicht fest genug mit dem Grundwerkstoff verbunden ist. Fast immer hat der Plattierungswerkstoff einen anderen Aus- dehnungskoeffizienten als der Grundwerkstoff. Da beide Bleche bei hohen Temperaturen miteinander verbunden werden, treten beim Abkuhlen Eigenspannungen auf, die durch Warmebehandlung nicht beseitigt werden konnen. Wegen des hoheren Ausdehnungskoeffizienten des 18-8- CrNi-Stahles gegenuber dem Kohlenstoff-Stahl ist die 18-8- Plattierungsschicht stets mit Zugeigenspannungen behaftet. Derartige Bleche sind daher unangebracht, wenn sie im Betrieb mit Medien in Beruhrung kommen, die Spannungs- rj5korrosion bewirken.

A u s k 1 e i d u n g e n werden bevorzugt bei Lager- behaltern angewendet. Auch bei Produktionsapparaturen, die kontinuierlich arbeiten, konnen sich Auskleidungen bewahren, vorausgesetzt, daD keine Vakua auftreten. Bei Chargenbetrieb mit dauernder Erwarmung und Abkiih- lung kann man nur eine begrenzte Lebensdauer erwarten; meist versagen die Auskleidungen durch RiDbildung an den schwachsten Stellen, z. B. an den SchweiRnahten. Wird ein stahlerner Behalter mit Platin ausgekleidet, so kann aus Kostengrunden nur ein sehr dunnes Platin-Blech gewahlt werden. Temperaturerhohungen um etwa 100 O C bewirken bei der Paarung Platidstah1 eine so groRe Dehnungsdifferenz, daR das Platin plastisch gereckt wird. Beim Abkuhlen kann das Platin-Blech nicht um den glei- chen Betrag gestaucht werden, da es wegen seiner gerin- gen Wanddicke ausweicht. Bei Chargenbetrieb bilden sich daher bald Falten im Platin-Blech, a n denen nach einiger Zeit die Zerstorung beginnt. Gunstiger verhalten sich dickwandige Auskleidungen, da sie bei richtiger Gestal- tung auch Stauchungen ertragen, ohne Falten zu bilden. Allerdings verteilen sich diese plastischen Verformungen fast niemals gleichmaDig auf die gesamte Lange der Aus- kleidung, sondern werden der schwachsten Stelle aufge- zwungen. Um fruhzeitige Schaden zu vermeiden, mussen daher lange zylindrische Teile, die auszukleiden sind, in mehrere kurze Einheiten aufgeteilt und diese mit Flan- schen verbunden werden. Eine andere Losung des Pro- blems besteht darin, einzelne Blechstreifen auf den Grund- werkstoff aufzuschweiRen, sofern sich der Auskleidungs- werkstoff mit Stahl verschweiaen 1aRt. Hierbei wird an- gestrebt, die Verformungsbetrage in den einzelnen Aus- kleidungsteiIen nicht zu groR werden zu lassen. Im Ideal- fall treten in den Auskleidungsblechen nur elastische Verformungen auf; diese lassen sich beliebig oft wieder- holen.

Festigkeit bei erhohten Temperaturen

Oberhalb einer bestimmten Temperatur zeigen die Werkstoffe unter dem EinfluR ruhender Krafte eine fort- schreitende bleibende Verformung: sie ,,kriechen", Abb. 9. Als Folge dieser Erscheinung wird die Belastbarkeit rnit der Zeitdauer der Beanspruchung erniedrigt. Bauteile konnen bei Verwendung derartiger Werkstoffe nur fur eine begrenzte Lebensdauer dimensioniert werden. Bei der Festigkeitsberechnung treten an die Stelle der Streck- grenze und Zugfestigkeit die Z e i t d e h n g r e n z e und die 2 e i t s t a n d f e s t i g k e i t , Abb. 108)?0). Bei einigen warmfesten Stahlen fur den Dampfkessel- und Dampi- turbinenbau liegen seit einigen Jahren aus umfangreichen

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LmZ9 BelasrUngsdauer Abb. 9. Zeitdehnkurven in Abhangigkeit von der Zugbeanspru- chung fur Proben aus Feinblei 99,99 bei 20 3C in doppellogarith-

mischer Darstellung.

Bel&ze rIPBm9, I

unlegiert niedrig legiert (Chromstahl) hochlegiert (ferritisch) hochlegiert (austenitisch)

? I ' I 1 I 1x1

400 bis 500

400 bis 575

500 bis 1200

450 his 1200

1 91 7 lb Xk lob0 10000 h 10daw

y,icg Eeiasning

Abb. 10. Zeitstandfestigkeit und Zeitdehngrenzen fur zugbean- spruchte Proben aus Mangan-Stahl 19Mn4 mit 0,19"oC und 1,04O/o

Mn bei 450 OC in doppellogarithmischer Darstellung.

Langzeitversuchen Zahlenwerte fur diese KenngroRen vor"). Sie werden meist fur eine Beanspruchungsdauer von 100000 h, d. s. 11,4 Jahre, angegeben. Fur die An- wendung der neuen Werkstoffkennwerte liegen Richt- linien des Deutschen Dampfkesselausschusses vorl?). Auch in die AD-Merkblatter haben diese Kennwerte bereits Eingang gefundenlY).

Die Ermittlung der neuen Festigkeitskennwerte ist kostspie- lig und langwierig. Zur Ermittlung zuverlassiger 100 OOO h-Werte sind Versuchszeiten von mindestens 20000 h, d. s. rund 2'/2 Jahre, erforderlich. Die Versuche durfen sich nicht nur auf die Prufung zylindrischer Proben beschranken. Auch gekerbte Proben mussen untersucht werden, um Anhaltspunkte iiber die Kerbempfindlich- k i t der Werkstoffe nach langer Temperatur- und Belastungsein- wirkung zu erhalten. Ferner sind Zeitstandversuche an ge- schweifilen Proben notwendig. E s bat sich gezeigt, daG das GuG- gefiige der SchweiDnaht ein anderes Festigkeitsverhalten oder cine geringere Verformungsldhigkeit als der Grundwerkstoff hat.

Tabelle 2 gibt eine Ubersicht iiber Temperaturberei- che fur unlegierte und legierte Stahle in Chemieappara- ten, in denen Zeitstandwerte fur die Wanddickenbemes- sung benotigt werden. Alle diese Legierungsgruppen werden z. Zt. in Langzeitversuchen auf Zeitstarxdverhalten untersucht. Es ist zu erwarten, daO in wenigen Jahren die Kennwerte fur die wichtigsten Werkstoffe bekannt sind. Da die Untersuchungen sehr langwierig sind, mussen Vielprobeneinrichtungen bereitstehen (vgl. z.B. Abb. 18). Fur die Nichteisenmetalle sind in bestimmten Tempera- turbereichen ebenfalls Zeitstandwerte erforderlich, Tabel-

T a b e l l e 2. T e m p e r a t u r b e r e i c h e , i n d e n e n b e i S t d b l e n f u r d e n C h e m i e a p p a r a t e b a u Z e i t -

s t a n d k e n n w e r t e g e h r a u c h t w e r d e n.

Temperaturbereich I"C1

Legierungsgruppe

T a b e l l e 3. T e m p e r a t u r b e r e i c h e , i n d c n e n b e i N i c h t e i s e n m e t a l l e n f u r d e n C h e m i e a p p a -

r a t e b a u Z e i t s t a n d k e n n w e r t e g e b r a u c h t w e r d e n.

Metall I Temper;h;bereich

Blei !39,99 Blei 99,985 Blei 99,9 Cu

Aluminium 99,8 Aluminium 9 9 3 Magnesium Kupfer 993 L-Nickel Feinkorn-Silber Titan Tantal

20 bis 100

50 bis 300

SO bis 250

100 bis 400 2CO bis 601)

100 bis 400 50 bis 400

100 bis 250

le 3. Zuverlassige Langzeitwerte sind bisher in der technischen Literatur kaum mitgeteilt worden. Der Abfall der Zeitstandfestigkeit ist bei hoheren Temperaturen sehr erheblich, wie Abb. 11 fur einige Nichteisenmetalle erkennen 1aRt. Leider werden bei den Metallherstellern Zeitstandversuche nicht in dem erforderlichen Umfang ausgefiihrt. Da diese Kennwerte fur den Chemieappara- tebau dringend gebraucht werden, sei hier die Hoffnung ausgesprochen, daR bald mit einer umfassenden Erfor- schung der Zeitstandeigenschaften der Nichteisenmetalle begonnen wird.

I 1 1 I I I 0,1 I 10 in0 moo moo h IOODDD 181256111 Eelashngsdwer

kbb. 11. Zeitstandfestigkeit van Metallen bei verschipdenen Tem- peraturen in doppellogarithmischer Darsteilung.

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Zahigkeit und Elastirifat unter Befriebsbedingungen

Neben ausreichenden Festigkeitseigenschaften ist eine gute Zahigkeit stets erwiinscht. Die Z a h i g k e i t ist eine Eigenschaft, die den Werkstoff vor allem zur ge- fahrlosen Wberwindung von Zwangsspannungen befahigt, die z. B. bei ungleicher Erwarmung dickerer Querschnitte entstehen. Wahrend sprode Korper unter dem EinfluR derartiger Beanspruchungen Risse erleiden konnen, hilft sich der ,,zahe" Werkstoff selbst, indem er durch plastische Verformung die Spannungshocbstwerte abbaut. Auch an den durch die Formgebung verursachten ,,Kerbstellen" treten Uberbeansprucbungen auf, deren gefahrlicbe Hohe oft nicht erkannt wird, weil der zahe Werkstoff die Span- nungsspitzen Iangst auf einen ungefahrlichen Betrag verringert hat.

Werkstoffe, die im langsam ausgefuhrten ZerreiBver- such an zylindrischen Proben bei Raumtemperatur ein zahes Verhalten zeigen, konnen sich unter Betriebsbe- dingungen wie sprode Korper verhalten. Bereits ein mehr- achsiger oder ungleichmahiger Spannungszustand, wie er an Stellen plotzlicher Querschnittsanderungen vorliegt, ergibt eine erhebliche Behinderung plastischer Verfor- mungen. Auch bei schlagartigen Beanspruchungen kann die Zahigkeit des Werkstoffes verringert sein. Ebenso ergeben tiefe Temperaturen eine Beeintrachtigung des plastischen Verformungsvermogens vieIer Werkstoffe.

Die Aufgabe des Werkstoff-Fachmannes muR daher darin bestehen, bei einer gegebenen Konstruktion unter Abwagung aller vorstehend genannter Einflusse einen Werkstoff bereitzustellen, der sich unter den zu erwartenden Betriebsbedingungen geniigend zah verhalt. Die Zahigkeit wird meist unter erschwerten Bedingungen, d. h . bei erhohter Verformungsgeschwindigkeit (Schlagver- such) und an Proben mit ungleichmahiger Spannungsver- leilung (gekerbte Biegeproben) ermittelt"). Neuerdings fiihrt man diese Versuche auch bei der tiefsten Tempera- tur durch, bei der ein Apparat im Betrieb arbeitet. Der als K e r b s c h 1 a g z a h i g k e i t bezeichnete Kennwert gibt die Arbeitsaufnahrne der Probe bis zur Zerstorung wieder. Der Aussagewert der Kerbschlagzabigkeit ist umstritten. Es hat daher nicht an Versuchen gefehlt, die Kerbschlag- probe zu andern. In diesem Zusammenhang sollen nur die Arbeiten von H. S c k n ~ d t ' ~ ) genannt werden, die die Dis- kussion iiber die Schlagzahigkeitsermittlung und die Sprodbruchvoraussage bei Stahlen erneut in Gang gebracht haben.

Zahlenwerte fur die in einem bestimmten Fall erforderlichc Mindestkerhschlagzahigkeit lassen sich nur mi t Hilfe groBer Er- fahrung festlegen. NaturgemaB neigt daher der Verbraucher da- zu, ubermaRige Forderungen zu stellen, wahrend der WerkstoIf- hersteller moglichst niedrige Kerbschlagzahigkeitswerte gewahrleisten mochte. Bei einem Stahl hoherer Festigkeit kann die gemessene Schlagzahigkeit im wesentlichen durch elast ishe Verfor- mung der Probe zustande kommen. Liegt dieser Wert vergleichs- weise zu einem weicheren Stahl nicht ungiinstig, so konnte man von dem harteren Werkstoff ein befriedigendes Zahigkeitsver- halten im Betrieb erwarten. In Wahrheit kann er sich aber sprode verhalten. W. MieJentzl') hat daher mit Recht darauf hingewiesen, daR bei Stahl rnit zunehmender Festigkeit die erforderliche Mindestkerbschlagzahigkeit ansteigen mull, weil dei- fur die Zahigkeitsbewertung nicht interessierende elastisrhe Verfor- mungsanteil ebenfalls rnit der Festigkeit wachst.

Hier taucht ein Problem auf, welches auch fur andere Anwendungsgebiete von Bedeutung ist. Die Schlagzahig- keit ist das Produkt aus Festigkeit und Verformung. Grundsatzlich kann ein sehr fester, aber nur elastisch verformbarer Werkstoff den gleicben MeRwert im Kerbschlag- versuch wie ein weicher, aber plastisch verformbarer Werkstoff erbringen, Abb. 12. Von den beiden Werk- stoffen hat aber nur der in Abb. 12 rechts dargestellte die Fahigkeit zu plastischen Verformungen. Aus diesem Grun- de schlagt Mielentz vor, neben dem ermittelten Wert der Kerbschlagzahigkeit auch den Biegewinkel der gebroche- nen Probe zu bewerten. Es ist naheliegend, beim Schlag- versuch die Kraft-Verformungs-Schaubilder zu schreiben.

Mit Hilfe der elektronischen MeBtechnik bereitet dies heute keine Schwierigkeit mehr. Abb. 13 und 14 zeigen derartige in einem mit Kraft- und Weggebern ausgeruste- ten Pendelschlagwerk, Abb. 15, aufgenommene Kraft-Ver- formungskurven. Augenfallig sind die Unterschiede irn Kurvencharakter bei weichern und hartem Stahl, Abb. 13, und bei warmerer und kalterer Probe, Abb. 14. Die Ver- suche, die z. Zt. mit den verschiedensten Werkstoffen angestellt werden, sollen auch der Entwicklung einer neuen Probenform fur die Schlag.zahigkeitsprufung dienen.

Die Gefahr eines sproden Verhaltens verformungsfahiger Werkstoffe besteht auch bei S c h w e i R n a h t e n , insbesondere, wenn hei Bauteilen verwickelter Gestalt eine ungunstige SchweiRnahtfolge gewahlt wurde und hohe Eigenspannunyen im Bereich der SchweiBnahte zuriickblieben. K. KIoppeJ17j hat es emtmalig unternommen, alle im Stahlbau vorkomrnenden Ein- FluRgroBen auf die Sprodbruchgefahr zahIenmaBig zu bewerten und rnit Hilfe einer Gesamtbewertungszahl eine Grundlage fur die im Einzelfall zu fordernde Stahlgute zu schaffen. Nehen d m Eigenspannungen in Langsnahten beriicksichtigt KJoppeJ die

1- ----,Ve~~%rnmg Abb. 12. Kraft-Verformungsschaubilder mit etwa gleicher Verfor- rnungsarbeit fur sproden Stahl !links) und zahen Stahl (-~chts)

in schematischer Darstellung.

2000 &[??; * t.2 1000 a

500 - 0 5 70 15mmzD

EEZZ Verformung 0 5 1u 15m 20

EEEE Verformunq

Abb 13 (links) Beim Kerbschlagbiegeversuch aufgenommene Kraft-Verformungssmaubilder fur zwei Stahle mrt verschredener Harte Gemessene Kerbschlagzahigkeit 9 mkglcm? (weicher Stahl)

und 4 mkg/cm2 (harter Stahl)

Abb 14 (rechts) Beim Kerbschlagbiegeversuch aufgenommene Kraft-Verformungsschaubilder fur 18/8-CrNi-Stahl bei verschiedenen Temperaturen Gemessene Kerbschlagzahigkeit 19 mkg/cm?

(be! + 20 "C) und 11 mkg/cm' (be1 - 60 "C)

.%la

Abb. 15 Pendelschlagwerk mit Kraft- und Weggebern zur Auf- nahme der Kraft-Verlormunqsschaubilder beim Schlagversuch.

6 Chemie-lng .-Techn. 33. Jahrg. 1961 / Nr. 1

Herstellungsempfindlichkeit dieser Nahte. Ferner werden die Wanddicke und der Kaltverformungszustand der Bauteile vor dern SchweiRen in die Bewertung einbezogen. AuDerdem werden ungiinstige Betriebsbedingungen wie Verwendung bei Kalte und Gefahrenklasse beriicksichtigt. Auf diesen Vorschlagen auf- bauend hat der Deutsche AusschuD fur Stahlbau Empfehlun- gen fur die Wahl der Stahlqute herausgegebenl8). Die Gedanken- gdnye von Kloppel sollten auch im Chemieapparatebau beachtet werden.

Im Chemieapparatebau hat man allerdings mehr als im Stahlbau die Moglichkeit, ungunstigen Einflussen entge- genzuwirken. Die bereits im Abschnitt .Eigenspannungen und Spannungsabbau" behandelten MaRnahmen gestatten fast immer, schadliche Eigenspannungen zu verringern. Haufig lassen sich auch die Folgen starkerer Kaltverfor- mung durch Normalgluhen beseitigen. Andererseits mussen im Chemieapparatebau aus Korrosionsgrunden Werk- stoffe vei wendet werden, von denen eine plastische Ver- formbarkeit wahrend des Betriebes nicht erwartet werden kann. Hier hleibt nur das Mittel einer sorgfaltigen konstruktiven Gestaltung mit dem Ziel, Kerbstellen zu vermeiden und eine elastische Formgebung zu erzielen.

Grundsatzlich hat demnach der Konstrukteur in vielen Fallen die Wahl, entweder rnit Hilfe von sehr zahen Werkstoffen Bauteile zu entwerfen, fur deren Gestaltung und Fertigung keine besondere Sorgfalt erforderlich ist, oder durch sorgfaltige Formgebung und Herstellung auch mit sproden Werkstoffen eine ausreichende Betriebssi- cherheit zu gewahrleisten. Der erste Weg ist der beque- mere und durfte daher ineist vorgezogen werden.

Korrosion in nussigen Medien Die haufigste Korrosionsform ist die annahernd gleich-

maRige Abtragung der Oberflache. Der Fortschritt eines gleichmaBigen Oberflachenangriffes im Innern von Be. haltern laRt sich mittels der Ultraschallprufung von aufien verfolgen, wenn die AuRenflachen frei zuganglich sind.

Korrosion tritt aber auch in Form von LochfraR, Spalt- korrosion, interkristalliner Korrosion und SpannungsriB- korrosion auf. Nach Moglichkeit wird man Werkstoffe auswahlen, die bei den gegebenen Betriebsbedingungen bestandig sind. 1st dies nicht moglich, so mu0 die Ober- flache durch geeignete MaBnahmen geschutzt werden. Bei der Auswahl der Werkstoffe leisten 'die bekannten De- chema-Korrosionstabellen**) sowie die Bestandigkeits- listen der Werkstoffhersteller eine gute Hilfe. Sie durfen in den Fallen nicbt kritiklos angewandt werden, in denen die Bestandigkeitsangaben aus Laborversuchen rnit rei- nen Reagentien stammen. Im Betrieb werden meist Mehr- stoffgemische oder verunreinigte Chemikalien verwendet, wobei einzelne Komponenten ,die Korrosion sowohl be- schleunigen als auch hemmen konnen. Die Bestandigkeits- listen der Werkstoffhersteller beschranken sich im allgemeinen auf Angaben fur den Korrosionsangriff der Agen- tien bis zum Siedepunkt bei Normaldruck. Viele der chemischen Produktionsverfahren arbeiten aber bei hoheren Temperaturen und Drucken, bei denen die Korrosionsbe- standigkeit der Werkstoffe vie1 geringer als bei den ge- pruften Temperaturen sein kann.

Neben dem Reaktionsdruck und der Reaktionstempe- ratur miissen die Stromurlgsgeschwindigkeit, der Gehalt an Sauerstoff und Zusatze mit Inhibitorwirkung als ent- scheidend.e EinfluRcJroRen betrachtet werden.

Als Beispiel sei eine Beobachtung mit der korrosionsbestan- digen Legierung mit 650/0 Ni, 2@/0 Mo und 5 , ' 9 / 0 Fe bei 70 OC in 3'0prOZ. Salzsaure, die geringe Mengen an Methanchlorierungs- produkten enthielt, angefuhrt. Bei Einwirkung der Salzsaure in ruhendem Zustand betrug der Korrosionsangriff 4,8 g/m', Tag. Wurde die Salzsaure mit einer Geschwindigkeit von 1,3 m/s an der Probe vorbeigefuhrt, so stieg der Angriff auf 482 q/rn2, Tag.

Wenn man den kostspieligen Weg vermeiden will, das AusmaR der die Korrosion beeinflussenden Faktoren im praktischen Betrieb, d. h. an den Betriebsapparaturen selbst zu studieren, so verbleibt nur die vorausgehende systema- tiscbe Untersuchung, die sich aber von den untauglichen

Mitteln der Erprobung im Reagensglas-MaRstab unter stark vereinfachten Bedingungen freimachen muR. Ebenso, wie neue chemische Prozesse nach ihrer grundlegenden Klarung im Labor in einer halbtechnischen Anlage er- probt werden, bedarf auch das Studium der Korrosions- vorgange im Korrosionslabor einer Erganzung durch Ver- suche unter moglichst betriebsnahen Bedingungen, wozu Autoklaven, Stromungsapparaturen und andere Gerate erforderlich sind. Die sichersten Aussagen ergeben bei neuen Produktionsverfahren Korrosionsversuche in der halbtechnischen Apparatur selbst. Auch die Einhaltung ausreichender Prufzeiten ist bei allen Korrosionsversuchen ein wichtiges Gebot, um falsche Prognosen auszuschlieRen. Werk- stoffe, deren Oberflache durch Lufteinwirkung oder durch besondere MaRnahmen passiviert wurde, konnen auch bei Beruhrung mit sehr schwach aktivierenden Medien diese Passivitat uber lhngere Zeit behalten. Da es sich aber um eine Scheinpassivitat handelt, wird die Oberflache eines Tages aktiv, und ein schwerer Korrosionsangriff beginnt. In manchen Fallen ermoglichen elektrochemische Messun- gen gewisse Voraussagen uber die Bestandigkeit der Werkstoffe. Durch Aufnahme des Ruhepotentials und der Stromdichte-Potentialkurven an den interessierenden Werkstoffen bei Einwirkung der Betriebsmedien und bei den interessierenden Temperaturen lafit sich erkennen, ob die Werkstoffe passiv bleiben oder ob ihre Oberflache aktiviert wird2n'l. Grundsatzlich 1aRt sich auch eine Ap- paratur herstellen, mit der man derartige Versuche bei erhohten Drucken anstellen kann.

Seit einigen Jahren wird auch der k a t h o d i s c h e K o r r o s i o n s s c h u t z herangezogen, um eine Zersto- rung durch elektrochemische Vorgange zu verhindern"). Mit Hilfe von Anoden aus unedlen Metallen, die sich all- mahlich verbrauchen (Opferanoden) oder durch eine uber Schutzelektroden angelegte Gleichspannung wird die zu schutzende Oberflache kathodisch polarisiert. Das Haupt- anwe.ndungsgebiet sind in der Erde verlegte Rohrleitun- gen und Behalter sowie Stahlbauteile, die standig im Wasser stehen. Auch Behalter von Tankschiffen werden auf diese Weise geschiitzt.

Bei den eingangs genannten Sonderfallen der Korro- sion lassen sich meist MaRnahmen treffen, um ausreichende Betriebszeiten der Apparaturen zu erzielen. Die i n - t e r k r i s t a l l i n e K o r r o s i o n wird bei den austenitischen Chrom-Nickel-Stahlen durch metallurgische MaRnahmen, wie Zugabe von Titan oder Tanta1,'Niob als Carbid'-Bildner oder Absenkung des Kohlenstoff-Gehal- tes unterbunden??,. Eine Guteuberwachung der Halbzeuge durch den Verbraucher und eine sachgemaRe Verarbei- lung des Werkstoffes sichern die Bestandigkeit gegen in- terkristalline Korrosion auch wahrend des Betrieb.es. S p a 1 t k o r r o s i o n lafit sich durch konstruktive MaB- nahmen und durch einwandfreie Fertigung unterbinden. In diesem Zusammenhang sei auch auf die haufig bei ge- schweiRten Rundnahten von Rohren oder zylindrischen Manteln anzutreffenden Einlegeringe hingewiesen, in deren Spalten die Korrosion begunstigt wird. Ebenso scbad- lich sind Stumpfnahtschweifiungen, bei denen nur ein Teil der Querscbnitte miteinander verbunden wurde. Durch Konzentrationsunterschiede der Flussigkeit im Spalt gegenuber dem aufierhalb des Spaltes befindlichen Medium kann der Werkstoff im Spalt aufgelost werden, wie in Abb. 16 fur die schlechte Schweifinaht einer Kuhlschlange aus 18-8-CrNi-Stahl gezeigt ~ i r d ' ~ ) . Die Bekampfung der S p a n n u n g s r i I3 k o r r o s i o n erfordert besonders umfangreiche MaR~~ahmen '~)?~) . Spannungshochstwerte an Kerbstellen mussen durch eine sorgfaltige konstruklive Gestaltung der Apparate vermieden werden. Kaltverfor- mungen und hohe Eigenspannungen sind ebenfalls schadlich; durch nachtragliche Warmebehandlung konnen sie aber meist beseitigt werden. Auch die durch die Betriebs- krafte bewirkten Lastspannungen mussen klein gehalten werden. Austenitische Cr-Ni-Stahle sind vorwiegend durch Halogenide, Sulfide und Sulfite gefahrdet, unlegier-

Chemie-1ng:Techn. 33. J a h i y . 1961 !' N r 1 7

auch gegen eine Reihe von Gasen bestandig. Die nickel- haltigen Stahle haben bei hohen Temperaturen eine bes- sere Zeitstandfestigkeit als die Chrom-Stahle; diese sind dagegen weniger gegen schwefelhaltige Gase empfindlich, besonders, wenn eine reduzierende Atmosphare vorliegt. Kohlenoxyd ergibt bei hohen Temperaturen eine Gefuge- veranderung der Stahle durch Aufkohlung, die zu einer vermehrten Carbid-Bildung fuhrt und eine erhebiiche Versprodung verursachen. Die Aufkohlung, die oberhalb etwa 1000°C verstarkt in Erscheinung tritt, ist bei den austenitischen Stahlen ausgepragter als bei den ferritischen. Eine stickstoff-haltige Atmosphare bewirkt im Ge- tuqe des Stahles die Bilduna von Nitriden. die ebenfalls - die Zahigkeit herabsetzen. A u c h Flugaschebestandteile, die heiRen Verbrennungsgasen m i tgefuhrt werden, konnen einen erheblicben Korrosionsanariff verursachen.

Abb. 16. Spaltkorrosion durch Kuhlsole an der nicht durchge- schweifiten Rundnaht einer KuhIschlange aus 18/8-CrNi-Stahl.

So wirken Vanadin-Verbindungen als sauerstoff-ubertra- gende Katalysatoren und verhindern bei Stahlen oberhalb 600 "C die Bildung schutzender Zunder~chichten~~). An den Ablagerungsstellen konnen schwere Schaden durch ortliche Abzehrung des Stahles entstehen. Die schadigen- de Wirkung von Vanadin-Verbindungen wird verstarkt,

wenn gleichzeitig Schwefeldioxyd auf die Stahlober- flache einwirkt.

Allen diesen Einflussen gemeinsam ist, daR sie oberhalb einer bestimmten, von der Stahlzusam- mensetzung und der Konzentration des Angriffs-

men. In der Literatur sind quantitative Angaben b I uber die Bestandigkeit der zunderbestandigen

Stahle kaum vorhanden. Auch Laboratoriumsver- suche ermoglichen kaum Voraussagen uber das Be- triebsverhalten. Sie konnen aber helfen, Grenz- werte fur Betriebstemperaturen zu ermitteln, bei deren Uberschreitung schwere Schaden entstehen. Auch bei Zunderungsproblemen sollte man nicht

10 I@) 1m 1M#io h xKI(Kx) rosionsversuche mit zugbe- vepsaumen, in den Versuchsanlagen fur das Studium mzm Beiashngsdauer anspruchten bei der chemischen Reaktionsbedingungen Werkstoff-

Abb. 17. Zeitstandfestigkeit von zug- erhohter Temperatur versuche unter betriebsnahen Bedingungen auszu- beanspruchten Proben aus einem auste- a Probestab, b Glasbehal- fuhren. nitischen CrNi-Stahl und einem austenitischen CrNiMo-Stahl bei 140°C in d Heizung, e Isolierung,

f

C mittels beeinflufiten Temperatur sprunghaft zuneh- e

Abb. '*. tung fur SpannungsriDkor-

ter, c 40proz. MgCl2-Losung,

40prOZ. Maqnesiumchlorid-Losunq f Flcssiqkeit zur w;irme- Probleme beim SchweiBen (Darstellung doppellogarithmisch). ubertragung.

te Stahle erleiden SpannungsriRkorrosion durch Nitrate und Alkalien. Meist liegen nur qualitative Erfahrungen vor. Untersucht man die Anfalligkeit der Werkstoffe gegen SpannungsriRkorrosion quantitativ, so ist man uber- rascht iiber den erheblichen Festigkeitsabfall mit der Ein- wirkungsdauer der Medien. Abb. 17 zeigt die Verringe- rung der Beanspruchbarkeit eines austenitischen Cr-Ni- Stahls in Magnesiumchlorid-Losung bei 140 "C. Die Kurve sinkt nach 10 000 h auf sehr geringe Betrage ab; mit einer unbegrenzten Lebensdauer kann bei derartig beanspruchten Betriebsapparaten nicht gerechnet werden. Eine Be- rechnung auf Zeitfestigkeit ist aber nur moglich, wenn eine umfassende quantitative Erforschung der EinfluR- groRen uber eine ausreichende Zeitdauer abgeschlossen ist. Versuche dieser Art sind im Gange. Eine hierfur verwendete Prufeinrichtung ist in Abb. 18 dargestellt. Eine regelmaRige Uberwachung auf Risse rnit Hilfe zerstorungs- freier Prufverfahren ist bei Druckbehaltern dringend an- zuraten. Neuerdings versucht man, der Gefahr der Span- nungsriokorrosion durch kathodischen Korrosionsschutz entgegenzuwirkenz6).

Korrosion yon Stahlen in heiBen Gasen

Bei hohen Temperaturen ist zunachst die Bestandig- keit der Werkstoffe gegen oxydierende Atmosphare zu beachten. Zunderbestandige Stahle werden entweder mit ferritischem Gefuge mit Chrom-Gehalten bis zu etwa 25O/o oder mit austenitischem Gefuge mit Gehalten his zu 25'/0 Chrom und 20°!0 Nickel hergestellt2*). Diese Stahle sind

Die groRen Erfolge der SchweiRtedmik, insbesondere durch Entwicklung der elektrischen

SchweiRverfahren, haben den Bau groBter Anlagen und die Konstruktion von Einheiten mit verwickelter Gestalt ermoglicht. MaRgeblich beteiligt war hier die Schaffung von Elektroden, mit denen sich zahe und porenfreie SchweiRnahte erzielen lassen. Uns beschaftigt weiterhin die Frage rissefreier SchweiRungen bei schrumpfungsbe- hinderten Konstruktionen oder bei hochlegierten Stahlen. Leider kann von der Moglichkeit der Vorwarmung der zu verschweiBenden Teile bei austenitischen Cr-Ni-Stahlen kein Gebrauch gemacht werden, da hier aus Grunden der schlechten Warmeleitfahigkeit ein Warmestau mit der Ge- fahr yon Grobkornbildung, Carbid-Ausscheidung und von Rissen durch zu groRe Schrumpfung vermieden werden muRZ8). Bei SchutzgasschweiRung ist die Gefahr von PO- renanhaufungen, besonders bei Nickel- und Aluminium- SchweiRungen, gegeben. Eine SchweiRung dieser Metalle mit urnhullten Elektroden, die aus metallurgischen Grun- den teilweise mit Titan legiert sind, wird man daher vor- ziehen. Sehr begriiRt wird auch die Entwicklung von Schweiamaschinen mit Hochfrequenzzundung des Lichtbo- gens, die das Antupfen der Werkstuckoberflache neben der SchweiDnaht vor ,dem Zunden des Lichtbogens unno- tig machen. Ebenso wird bei modernen Schweiarnaschinen durch Verringerung der Stromstarke beim Unterbrechen des SchweiRens die Endkraterbildung und die Gefahr der Kraterrisse beseitigt, Abb. 19. Vordringlich ist auch die Ermittlung der mechanischen Eigenschaften von SchweiR- nahten wahrend einer langzeitigen Einwirkung erhohter Temperaturen.

8 Chernie-Ing.-Ted1n, 33. Jahrg. 1961 / Nr. 1

Xbb. 19. Endkrater einer SchweiDnaht mit verzweigtem LangsriB

Versprodung wahrend des Betriebes

Werkstoffe, die zunachst ausreichende Zahigkeit haben, konnen im Laufe der Zeit versproden. Um eine ,,Al- terung" der unlegierten Stahle, die nach Kaltverformung mit anschlieRender Lagerung bei Raumtemperatur oder leicbt erhohter Temperatur auftritt, zu vermeiden, verwendet man beruhigt vergossene Stahle, die mit Alumi- nium desoxydiert wurden2*).

Bei den ferritischen Chrom-Stahlen gibt es mehrere Temperaturbereiche, in denen eine Versprodung entstehen kann. Im Bereich von etwa 430 bis 530 'C, vorwiegend bei 475"C, versproden Stahle mit mehr als 12O/0 Cr in- folge von strukturellen Vorgangen im Eisen-Chrom-Misch- kristall. Diese Versprodung macht sich aber nur im kalten Zustand bemerkbar. Eine verhaltnismaaig kurzzeitige Er- warmung auf 550 bis 600" C beseitigt diese, Versprodung wieder. Bei Chrom-Gehalten von 25 bis 30Q/o beobachtet man im Temperaturbereich von 500 bis 900 ', vorwiegend bei 750 bis 800 'C, eine Versprodung durch Ausscheiduny, der n-Phase (FeCr). Eine Erwarmung bei Temperaturen oberhalb 950 ' beseitigt auch diese Versprodung wieder. Langeres Verweilen bei Temperaturen oberhalb 950 bis 1000 ̂ C bewirkt eine Versprodung durch Kornvergrobe- runq, die sich durch Warmebehandlunq nicht mehr be-

GWK~LWW Abb. 20. Abfall der Kerbschlagzahigkeit bei Raumtemperatur fur einen 18/10/2-CrNiMo-Stahl durch n-Phasenversprodung bei 600

und 800°C. -.-

1 I

ZahlrekM Rkse per d z u r schweii?mM I

seitigen 1aRt. Grobkornigkeit entsteht iaufig auch beim Loge der R i s e SchweiBen dieser Stahle. im Qwrschnitt

Bei den austenitischen Chrom-Nickel-Stahlen tritt die Versprodung durch n-Phasenbildung im Temperaturbe- reich von 600 bis 900 "C, vorwiegend bei 800 "C, ein. Mo- lybdan-haltige CrNi-Stahle versproden starker als Mo- lybdan-freie. Molybdan verschiebt den Bestandigkeitsbe- reich der n-Phase nach hoheren Temperaturen. Abb. 20 zeigt den zeitlichen Verlauf der an der Kerbschlagzahig- keit gemessenen Versprodung fur einen 18/10/2-CrNiMo- Stahl bei 600 und 800 'CZ3). Bei Schweihahten ist wegen des erhohten Ferrit-Gehaltes, der die o-Phasenbildung begiinstigt, eine noch raschere Versprodung als beim Grundmaterial moglich. Die Versprodungsgefahr durch n-Phasenbildung muO bei der Festlegung von Gluhbe- handlungen berucksichtigt werden. Durch Gluhen oberhalb 950 bis 1000°C 1aDt sich die o-Versprodung wieder beseitigen. Bei Temperaturen oberhalb 1200 "C werden such die austenitischen Stahle grobkornig. Das grobe Korn kann durch Warmebehandlung nicht mehr beseitigt werden. Die Gefahr der Kornvergroberung kann bei Warm- verformung ansteigen. Bei dickwandigen gepreRten Bode11 wird daher im Bereich der starksten Krummung haufiy eine grobkornige Zone beobachtet. Diese Zone, die bis in den zylindrischen Ansatz des Bodens reicht, kann beim SchweiBen z u Rissen AnlaR geben, Abb. 21.

Versprodung kann im Betrieb nicht nur durch Warme- einwirkung, sondern auch durch Einwanderung von Fremdatomen in das Kristallgitter entstehen. Erwahnt sei die Einwanderung von Kohlenstoff, Schwefel und Stick- stoff. Von besonderer Bedeutung ist die Einwirkung von

Abb. 21. Grobkornzone und SchweiDnahtrisse in einem gepreh. ten dickwandigen Boden aus 18/8-CrNi-Stahl.

Wasserstoff bei hoheren Temperaturen und Druckenzs. 30!.

Durch Wasserstoff-Einwanderung wird die Zahigkeit des Stahles herabgesetzt. Plastische Verformungen an mit Wasserstoff beladenen Stahlen konnen zur RiRbildung fuhren. Noch schwerwiegender sind die chemischen Ver- anderungen, die durch Wasserstoff im Stahl hervorgeru- fen werden konnen. Oberhalb etwa 200°C und bei hoheren Drucken verbindet sich der im Stahl vorhandene Koh- lenstoff rnit dem Wasserstoff zu Methan. Das groRe Me- than-Molekul kann nicht aus dem Stahl entweichen. Da- her entstehen im Stahlinnern hohe Drucke, die zur Scha- digung des Gefiiges und zur Herabsetzung aller mechani- when Eigenschaften fuhren. Abhilfe ist durch Legieren des StahIes mit Chrom moglich, das die Entkohlung und die Methan-Bildung verhindert. Die grundlegenden Erkennt- nisse, die zur Schaffung geeigneter Werkstoffe fiihrten, wurden in den Laboratorien der BASF erarbeitet3'!. Im Stahl-Eisen-Werkstoffblatt 590 - 51 sind die im Hochdruck- bau verwendeten niedriglegierten Stahle zusammenge- faRt"'). Diese Stahle enthalten auRer etwa 2 bis 3O/o Cr teilweise auch Zusatze, die die Zahigkeit oder die Warm- festigkeit verbessern. Austenitische CrNi-Stahle sind ebenfalls gegen heiRen Druckwasserstoff bestandig. Uber die fur die einzelnen Legierungsgruppen bei Wasserstoff- Einwirkung zulassigen Temperaturen und Drucke herrscht

Chemie-1ng:Techn 33. Jah rg . 1961 1 N r . 1

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heute noch keine einheitliche Auffassung. Dies ruhrt daher, daR Langzeitversuche unter eindeutigen Bedingungen bisher kaum ausgefuhrt wurden und daR man heute auch die Beeintrachtigung der Druckwasserstoff-Bestandigkeit durch SchweiRung noch nicht ausreichend beurteilen kann.

Sicherheitstechnische Probleme

Druckbehalter mussen gegen eine Uberschreitung des hochstzulassigen Betriebsdruckes gesichert werden. Meist werden Sicherheitsventile zur Druckbegrenzung herangezogen. Berstscheiben haben gegenuber Sicherheitsventi- len den Vorteil, daR sie beinahe tragheitslos arbeiten und rasch einen groRen Querschnitt freigeben33)34).

Der Ansprechdruck einer Berstscheibe laRt sich aber aus verschiedenen Grunden nicht sehr genau vorausberechnen. Zunachst ist die Toleranz der Festigkeitswerte eines Werkstoffes, aus dem Berstscheiben hergestellt werden, nie eindeutig bekannt. Wich- tiger ist noch, daO die Belastbarkeit einer Berstscheibe haufig zeitabhangig ist. Blei zeigt bereits bei Raumtemperatur unter dem EinfluR einer ruhenden Beanspruchung die Erscheinung des Kriechens. Andere Berstscheiben-Werkstoffe wie Aluminium, Kupfer, Nickel, Silber und Platin zeigen bei erhohten Tempera- turen ein zeitabhangiges Festigkeitsverhalten. Eine Festigkeits- berechnung einer sich standig plastisch verformenden Membran mit Hilfe der Gleichungen der Elastizitatstheorie erscheint nicht angebracht. Die Unsicherheit der Berstscheiben-Dimensionierung wird noch erhoht, wenn der Berstscheiben-Werkstoff nicht genugend korrosionsbestandig ist.

Die Berufsgenossenschaften schreiben vor, daR bei der Verwendung von Berstscheiben der hochstzulassige Druck in einem Behalter um hochsten 10°/o uberschritten werden darf35). Verwendet man einen Berstscheiben-Werkstoff mit zeitlich unveranderlichen Festigkeitseigenschaften, z. B. saurebestandigen CrNi-Stahl bei Raumtemperatur, so konnte im IdealfaIl der Behalter mit dem vollen zulassigen Druck betrieben werden, vorausgesetzt, daR die Fe- stigkeit der Membran bekannt und ihr Toleranzbereich kleiner als 10°/o ist.

Abb. 22 zeigt schematisch die Zusamrnenhange fur diesen Idealfall. 1st der Toleranzbereich des Membranwerkstoffes gro- 13er, so kann der Behalter nur mit einem kleineren Drudc als dem zulassigen Betriebsdruck betrieben werden. Bsei Membranwerk- stoffen mit zeitabhangigen Festigkeitseigensmaften wurde die Beanspruchbarkeit des Membranwerkstoffes nach der Zeit f , , vgl. Abb. 23, soweit abgesunken sein, daB die Membran bei dem hocbstzulassigen Behalterdruck anspricht. Nach der Zeit t,, wird die Membran wegen des weiteren Absinkens der Zeitstand-

Abb. 22 (links). Berstscheibe mit zeitunabhanyigem Festigkeits- verhalten und geringer Streubreite der Festigkeit. Behalter dart

bis zur Hohe des zulassigen Druckes betrieben werden.

Abb. 23 (mitte). Berstscheibe mit zeitabhangigem Festigkeits- verhalten und groRerer Streubreite der Festigkeit. Zwi.schen dei Zeit 0 und t, besteht keine Sicherheit des Behalters gegen Uber-

beanspruchung.

Abb. 24 (rechts). Berstscheibe mit zeitabhangigem Festigkeits- verhalten und groBerer Streubreite der Festigkeit. J e langer die Berstscheibe verwendet werden soll, um so mehr muO der Be-

triebsdruck des Behalters herabgesetzt werden.

Abb. 22 bis 24. Festigkeitsverhalten von Berstscheiben in Ab- hangigkeit von der Beanspruchungsdauer (schematisch)

= zulassiger Betriebsdruck des Druckbehalters, P,,,I f 1@/0 = hochster Druck in einem Behalter, bei dem spa-

P M r . = Betriebsdruck des Druckbehalters, schraffiert = Streubereich des Membranwerkstoffes.

PZ"1

testens die Berstscheibe reiRen muR,

festigkeit sogar schon bei dem Betriebsdruck des Behalters platzen. Wird vor der Zeit t, der Druck im Behalter stark erhoht, so ist der Berstdruck der Membran so hoch, daR der Behalter gefahrdet wird. Bei Membranwerkstoffen mit zeitabhangigen Festigkeitseigenschaften muR daher ein groaerer Abstand zwischen dem hochstzulassigen Betriebsdruck und dem wirklichen Betriebsdruck des Behalters eingehalten werden, wie dies schematisch in Abb. 24 dargestellt ist. In diesem Fall kann ein Druckbehalter nicht mehr wirtschaftlich ausgenutzt werden. AuRerdem ist zu beachten. daR spatestens nach der Zeit 1, die Membran gegen eine neue ausgetauscht werden muR.

Diese Zusammenhange sind bisher quantitativ nicht genugend erforscht. Es ist notwendig, daR Langzeitver- suche bei verschiedenen Temperaturen und mit den ge- brauchlichen Berstscheiben-Werkstoffen angestellt werden, um Zahlenwerte fur das Zeitstandverhalten und fur den Streubereich der Zeitstandfestigkeit zu ermitteln. Abb. 25 zeigt das Ergebnis derartiger Langzeitversuche mit Membranen aus verschiedenen Werkstoffen bei 100°C. Abb. 26 gibt einen Uberblick uber den Festigkeitsabfall von Aluminium-Membranen bei verschiedenen Tempera-

I 1 I 1

0 50 Dl 150 200 'C EmZE Ternpernlur

Abb. 26. Zeitstandfestigkeit von Aluminium-Berstscheiben bei verschiedenen Temperaturen.

Lichter Berstscheiben-Dmr. 54 mm, Berstscheibendicke 0,05 mm.

10 Chemie-lug.-Techn. 33. Jahrg. 1961 / Nr. 1

I I

Abb. 27. Prufstand fur Zeitstandversuche mit druckbeanspruch- ten Berstscheiben bei erhohten Temperaturen (Fassungsvermo-

gen 12 Berstscheiben) CI Berstscheibm. b Stickstoff-Flasche, c Manometer, d Beheizung,

e Isolierung.

turen. Ein Mehrprobenprufstand fur Langzeitversuche rnit Berstscheiben ist in Abb. 27 dargestellt. Ein z. Z. vorberei- tetes AD-Merkblatt uber Berstsicherungen enthalt die Forderung, daR der Ansprechdruck der Berstsicherung weitgehend unabhangig von der Zeit der Druckbelastung in der vorgesehenen Hohe erhalten bleibt. Diese Forderung wurde die weitere Anwendung vieler heute gebrauch- licher Berstscheiben-Werkstoffe ausschlieRen. Es ist ver- fruht, heute ein Urteil uber die zweckmafiige Werkstoff- auswahl und die Gestaltung der Berstscheiben zu fallen, da bisher zu wenig uber das Festigkeitsverhalten uber lange Zeiten und auch uber den EinfluR der Berstscheiben- Gestalt auf die Ansprechsicherheit bekannt ist.

Qualitatskontrolle bei Halbzeugen und Fertigteilen

Um einen storungsfreien Betrieb zu gewahrleisten, bedurfen alle Apparate, deren Werkstoffe mit Rucksicht auf die chemische oder thermische Beanspruchung ausge- wahlt wurden und besonderen Anforderungen genugen miissen, einer Uberprufung, die uber die bei Druckbehal- tern voxgeschriebene Sachverstandigenprufung weit hin- ausgeht3'C. Die Wberprufungen erstrecken sich auf Werk- stoffverwechslungen, Werkstoff- und Verarbeitungsfeh- ler und bedienen sich meist z e r s t o r u n g s f r e i e r P r u f v e r f a h r e n. Da Stichprobenprufungen nicht die Gewahr fur die einwandfreie Beschaffenheit a 11 e r fur einen Behalter verwendeten Halbzeuge, wie Bleche, Rohre, Flansche u. dgl. bieten, ist der Prufungsumfang meist sehr erheblich. Derartige Prufungen lassen sich daher nur rnit einem tragbaren Aufwand an Zeit und Kosten ausfuhren, wenn Schnellprufmethoden zur Verfugung stehen. NaR- analytische Analysenmethoden scheiden hierbei aus. Legierungselemente in warmfesten und saurebestandigen Stahlen lassen sich rasch und mit ausreichender Genauig- keit mit Hilfe der spektroskopischen Prufung ermitteln. Werkstoff-Fehler werden meist genugend sicher mit dem Ultraschallgeriit aufgedeckt. Andere Prufverfahren ermoglichen dem Prufer die Dichtheitskontrolle von Behaltern und die Reinheit der Oberflache von Zunderresten oder eingedruckten Fremdmetallteilchen. Die Prufungen mussen sinnvoll in den Fertigungsablauf eingefugt werden, damit Werkstoffverwechslungen und Verarbeitungsfehler moglichst fruhzeitig erkannt und beseitigt werden konnen. Die Entwicklung weiterer Schnellprufmethoden fur Nicht- eisenmetalle ist wunschenswert.

Gemeinschaftsforschung und Selbstkontrolle der lndustrio Diese Ausfuhrungen lassen erkennen, daB auf dem

Werkstoffgebiet viele Probleme vorliegen, deren Klarung notwendig ist, um die Betriebssicherheit der Chemieappa- rate zu erhohen und ihre Lebensdauer zu verlangern. Die bisher an einzelnen Stellen zur Karung von Werkstoff- Fragen durchgefuhrte Forschungsarbeit ist unzureichend.

Daher besteht die Gefahr, daR sich beim Betrieb der Che- mieapparate immer wieder Mange1 der Werkstoffe bemerkbar machen, die folgenschwere Schaden verursachen konnen. Derartige Schaden veranlassen erfahrungsgemdR die Aufsichtsbehorden, ihre Wberwachungsvorschriften zu verscharfen und den in den Konstruktions- und Werkstoff- richtlinien vorhandenen Spielraum einzuengen. Die Folge davon ist eine unnotige Erschwerung bei der Entwicklung neuartiger Produktionsverfahren und beim Bau neuer Anlagen.

Geht man davon aus, daO die bisherigen ,,Regeln der Technik" und die Uberwachungsvorschriften nicht ausreichend sind, um schwere Unfalle und Zerstorungen zu vermeiden, so drangt sich die Frage auf, wie sich eine wirksame Abhilfe schaffen laRt. Es kann nicht richtig sein, zu warten, bis Schaden entstehen und dann durch verscharfte Vorschriften die Wiederholung der Schiiden zu verhindern. Betrachtet man heute den Dampfkessel- und den Dampfturbinenbau, so findet man bei den Dampfkesseln eine groRe Zahl von Werkstoff-, Bau- und Sicherheitsvor- schriften, wahrend sich der Dampfturbinenbau weitgehend hiervon freihalten konnte. Offenbar hat man im Dampf- turbinenbau fruhzeitig erkannt, wie notwendig ein um- fangreiches Wissen auf dem Gebiet der Werkstoffeigen- schaften und -verarbeitung ist, so daR groRe Schaden an Dampfturbinen kaum aufgetreten sind. Der Chemieappa- ratebau sieht sich bereits vor eine groRe Zahl von Vor- schriften gestellt. Da Chemieapparate z. T. auch von klei- nen und kleinsten Firmen hergestellt werden, hesteht ohnehin die Moglichkeit, daR ungeeignete Werkstoffe verarbeitet werden oder daR durch unsachgemaRe Ver- arbeitung die Werkstoffe geschadigt werden und im Betrieb versagen. GroRe Chemiefirmen versuchen diese Gefahr durch sorgfaltige eigene Gute- und Funktions- prufungen bei neuen Apparaturen zu vermeiden; sie mussen fur diese Arbeiten einen besonderen Stab von Pruf- ingenieuren unterhalten. Fur kleinere Chemiefirmen ist aber die Qualitatskontrolle und die Beschaffung der Werk- stoffkenntnisse ein schwieriges Unterfangen.

Will man vermeiden, daR der technischen Entwicklung der Chemieapparate Einschrankungen auferlegt werden, so miissen sich die Apparatehersteller und Apparate- betreiber zu einer umfassenden Selbstkontrolle zusam- menfinden. Parallel zu der heute an mehreren Stellen des Bundesgebietes auf dem Gebiet der Verfahrenstech- nik geforderten Forschung muR auch die Forschung auf dem Gebiet der Werkstoffe fur Chemieapparate auf eine breitere Basis gestellt werden. Die Ergebnisse dieser For- schungsarbeiten, die gemeinsam finanziert werden mussen und deren Ergebnisse allen zugute kommen sollen, werden die Voraussetzung fur die Aufstellung von Richt- linien fur eine wirksame Selbstkontrolle der Industrie darstellen. Diese Aufgabe konnte z. B. der DECHEMA ubertragen werden, die auf Grund ihrer Zielsetzung die er- wahnten Arbeiten in geeigneter Weise betreuen konnte.

Eine Reihe der in dieser Arbeit mitgeteilten Versuchsergeb- nisse wurde in der Werkstoffstelle der Farbwerke Hoechst AG. erarbeitet. An den Versuchen wnren beteiligt die Herren Dr. E. Gaube, Dip1.-Ing. W. Grein, Dr. H . Keller, Dr. H. Reiner, Dip1.-Ing. J . Tronnier, Ing. H . Perthes und Frl. Ing. G. Petrich.

Uber die einzelnen Arbeiten wird spater ausfuhrlich berichtet. Die Dehnungsmessungen am Kugelbehalter wurden von Mitar- beitern des Ingenieurburos Prof. Dr. Ebner, Hamburg, Prof. Dr. Wiegand, Technische Hochschule Darmstadi, und der Werkstoff- stelle der Farbwerke Hoechst AG. gemeinsam ausgefuhrt.

Eingegangen 12. Nov. 1960 [B 12561

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Entwicklung der ,,Chemie-lngenieur-Technik" im Jahre 1960

Der Gesamtumfang der Zeitschrift nahm um 17 Druckseiten auf 871 Drudrseiten zu, obwohl die Schriftleitung bemiiht war, das anfallende Material moglichst ohne Umfangserweiterun,g unterzu- bringen. Nachdem im Laufe der Jahre mehr Institute an den Hochschulen sich mit Verfahrenstechnik hefassen, werden auch mehr verfahrenstechnische Arbeiten abgeschlossen, die dann zum groDen Teil unserer Zeitschrift zur Veroffentlichung angeboten werden.Vergleicht man die Statistik in Tabelle 1, so erkennt man, daD der Anteil, der auf Aufsatze entfallt, zugenommen hat. Beitrage uber das Gebiet der V e r f a h r e n s t e c h n i k um- fassen mit rd. 292 Druckseiten 49/0 des Aufsatzteiless. Rechnet man no& die Arbeiten uber Kernverfahrenstechnik (6,0"/0) hinzu, so zeigt sich, daB uber die HBlfte der Aufsatze verfahrenstechnischen Problemen gewidmet sind. Die Gliederung der gesamten Zeitschrift ist der Tabelle 1 zu entnehmen. Die Zahlen zeigen bis auf die Verringerung der Umschau eine ziemlich weitgehende Konstanz.

Sehr ausfuhrlich wurde wiederum uber die Arbeitssitzungen der verschiedenen F a c h a u s s c h u s s e der Verfahrenstech-

nischen Gesellschaft im VDI herichtet, ebemo uber die Dechema- Kolloquien und sonstige Tagungen mit verfahrenstechnischen Themen.

Wie in den vergangenen Jahren behandelten einige Hefte Spezialthemen: In Heft 3 sind traditionsgemafi nur die Vortrage des Jahrestreffens der Verfahrens-Ingenieure in Essen wieder- gegeben. Heft 4 enthielt weitgehend Beitrage aus den Gebieten des A p p a r a t e b a u e s , und zwar im Hinblick auf die Deutsche Industrie-Messe in Hannover. Uber diese Messe wurde in Heft 7 ausfuhrlich berichtet. Heft 9 erschien in verstarktem Umfang zum Jahrestreffen 1960 der Verfahrens-Ingenieure in Mannheim. Die Interkama war Veranlassung, in Heft 10 Beitrage uber M e 5 t e c h n i k zusammenzufassen. Wir haben Grund zu der Hoffnung, daR die chemische GroBindu&trie kunftig mehr als bisher Beitrage chemismch-technischer und verfahrenstechnischer Natur zur Verfugung stellen wird, wie dies bpreits im Dezember- He,ft aus Anla6 zweier Jubilaen geschah.

Die Internationale Bedeutung der Zeikchrift kommt auch durcb die verstarkte Mitarheit auslandischzr Autoren zum Ausdruck.

T a b e 1 1 e 1. S t a t i s t i k d e r ,, C h e m i e - I n g e n i e u r - T e c h n i k "

Seiten in O / o des Textteiles Gliederung des Aufsatzteiles Gliederung der Zeitschrift 1958 1959 1960 1958 1959 1960

638,9 609,l 647,4 71,6 71.4 74,3 Verfahrenstechnik 45,0°/v Techn.-wiss. Aufsatze Kernverfahrenstechnik 6,0°/1i Berichte uber Tagungen und Ver-

sammlungen 68.7 60,8 55,O 7,7 7 , l 6,3 Chem. Technologie 4,4"0 Umschau 53,3 52,? 41.8 6,O 6,2 4,8 Apparatebau 12,6°1n Neue Apparate und MeBgerate Werkstoffe 8,l0/o fur Betrieb und Labor 4.9 5,5 3,l 0.5 0,6 0,4

Normung 9,0 8,4 8,2 1,0 l ,o 0,9 MeDtechnik 11 , S O / O 2,3 2,2 1,8 Buchbesprechungen 20,7 18 8 15,6 Sonstiges

Chemie-Wirtschaft Reoister

Laboratoriumsgerate 5,4"in 0,5 0,7 0,9 0,l 0 , l 0 , l 13,7 12 5 13,O 1,5 1,4 1,5 58.3 59,s 59,O 6,G ? , O 6,8 24.0 26 0 27,O 2.7 3 , O 3,1

Sonstiges 7,oo:o Gewerblicher Rechts'schutz

852 0 851,O 871,O 100 0 100,o 100,o Grsamtumfang

12 Chemie-1ng.-Tedn.

33. Jahrg. 1961 / Nr. 1

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Probleme der Werkstoff-Forschung bei Chemieapparaten