Edelstahl findet sich überall im Leben, und es gibt unzählige Modelle, die kaum zu unterscheiden sind. Heute möchten wir Ihnen einen Artikel vorstellen, der Ihnen die wichtigsten Informationen dazu liefert.
Edelstahl ist die Abkürzung für säurebeständigen Edelstahl. Stahl, der beständig gegen Luft, Dampf, Wasser und andere schwach korrosive Medien ist, wird als Edelstahl bezeichnet; und er ist beständig gegen chemische korrosive Medien (Säuren, Laugen, Salze und andere chemische Imprägnierungen). Wenn der Stahl säurebeständig ist, wird er als säurebeständiger Stahl bezeichnet.
Edelstahl bezeichnet Stahl, der gegenüber Luft, Dampf, Wasser und anderen schwach korrosiven Medien sowie gegenüber Säuren, Laugen, Salzen und anderen chemischen korrosiven Medien beständig ist. Er wird auch als säurebeständiger Edelstahl bezeichnet. Im Alltag wird Stahl, der gegenüber schwach korrosiven Medien beständig ist, oft als Edelstahl und Stahl, der gegenüber chemischen Medien beständig ist, als säurebeständiger Stahl bezeichnet. Aufgrund der unterschiedlichen chemischen Zusammensetzung ist ersterer nicht unbedingt beständig gegen Korrosion durch chemische Medien, während letzterer im Allgemeinen rostfrei ist. Die Korrosionsbeständigkeit von Edelstahl hängt von den im Stahl enthaltenen Legierungselementen ab.
Gemeinsame Klassifizierung
Laut metallurgischer Organisation
Im Allgemeinen werden gängige Edelstähle gemäß der metallurgischen Einteilung in drei Kategorien unterteilt: austenitische, ferritische und martensitische Edelstähle. Auf Basis dieser Einteilung werden Duplexstähle, ausscheidungshärtende Edelstähle und hochlegierte Stähle mit einem Eisengehalt von unter 50 % für spezifische Anforderungen und Anwendungen entwickelt.
1. Austenitischer Edelstahl
Die Matrixstruktur mit kubisch-flächenzentrierter Kristallstruktur der austenitischen Organisation (CY-Phase) ist überwiegend nichtmagnetisch. Durch Kaltverformung wird der Stahl gehärtet (und kann einen gewissen Grad an Magnetismus aufweisen). Dies ist typisch für Edelstahl. Das American Iron and Steel Institute (AISI) verwendet für diese Stahlsorten die numerischen Bezeichnungen 200 und 300, beispielsweise 304.
2. Ferritischer Edelstahl
Die Matrix besteht überwiegend aus Ferrit (α-Phase) mit kubisch-raumzentrierter Kristallstruktur. Das Material ist magnetisch und lässt sich im Allgemeinen durch Wärmebehandlung nicht härten, jedoch durch Kaltverformung leicht verfestigen. Es handelt sich um Edelstahl der Sorten 430 und 446 des American Iron and Steel Institute.
3. Martensitischer Edelstahl
Die Matrix ist martensitisch (kubisch-raumzentriert oder kubisch) und magnetisch. Durch Wärmebehandlung lassen sich die mechanischen Eigenschaften von Edelstahl anpassen. Die Werte des American Iron and Steel Institute (AISI) sind mit 410, 420 und 440 gekennzeichnet. Martensit weist bei hohen Temperaturen eine austenitische Struktur auf, die sich beim Abkühlen auf Raumtemperatur mit geeigneter Geschwindigkeit in Martensit umwandelt (d. h. aushärtet).
4. Austenitischer und ferritischer (Duplex-)Edelstahl
Die Matrix weist eine zweiphasige Struktur aus Austenit und Ferrit auf, wobei der Anteil der weniger ausgeprägten Phase in der Matrix üblicherweise über 15 % liegt. Sie ist magnetisch und kann durch Kaltverformung des Edelstahls gehärtet werden. 329 ist ein typischer Duplex-Edelstahl. Im Vergleich zu austenitischem Edelstahl zeichnet sich Duplexstahl durch eine deutlich höhere Festigkeit sowie eine wesentlich verbesserte Beständigkeit gegen interkristalline Korrosion, Chloridspannungsrisskorrosion und Lochfraß aus.
5. Ausscheidungshärtender Edelstahl
Das Gefüge ist austenitisch oder martensitisch und kann durch Ausscheidungshärtung zu gehärtetem Edelstahl umgewandelt werden. Das American Iron and Steel Institute (AISI) verwendet digitale Kennzeichnungen der 600er-Serie, beispielsweise 630 (17-4PH).
Im Allgemeinen ist neben Legierungen die Korrosionsbeständigkeit von austenitischem Edelstahl überlegen. In weniger korrosiven Umgebungen kann ferritischer Edelstahl verwendet werden. In mäßig korrosiven Umgebungen, wenn das Material eine hohe Festigkeit oder Härte aufweisen muss, können martensitischer Edelstahl und ausscheidungshärtender Edelstahl verwendet werden.
Eigenschaften und Verwendung
Oberflächenbehandlung
Dickenunterschied
1. Da sich die Walzen beim Walzprozess in Stahlwerken durch Erwärmung leicht verformen, kann es zu Abweichungen in der Blechdicke kommen. Das Blech ist in der Regel in der Mitte dicker als an den Rändern. Gemäß den Vorschriften zur Blechdickenmessung sollte die Messung daher in der Mitte der Blechoberfläche erfolgen.
2. Der Grund für die Toleranz liegt in der Markt- und Kundennachfrage; im Allgemeinen wird zwischen großen und kleinen Toleranzen unterschieden.
V. Fertigungs- und Prüfanforderungen
1. Rohrplatte
① Gespleißte Rohrplatten-Stumpfverbindungen für 100%ige Durchstrahlungsprüfung oder Ultraschallprüfung, Qualifikationsstufe: Durchstrahlung: II, Ultraschall: I;
② Zusätzlich zu Edelstahl wird eine Spannungsarmglühung für gespleißte Rohrplatten durchgeführt;
③ Abweichung der Lochbrückenbreite an der Rohrplatte: gemäß der Formel zur Berechnung der Lochbrückenbreite: B = (S - d) - D1
Minimale Breite der Lochbrücke: B = 1/2 (S - d) + C;
2. Wärmebehandlung des Rohrkastens:
Bei Verwendung von Kohlenstoffstahl oder niedriglegiertem Stahl mit einer geteilten Trennwand im Rohrkasten sowie bei seitlichen Öffnungen im Rohrkasten, die mehr als 1/3 des Innendurchmessers des Zylinderrohrkastens betragen, ist bei der Anwendung des Schweißens eine Spannungsarmglühung erforderlich. Die Dichtflächen von Flansch und Trennwand müssen nach der Wärmebehandlung bearbeitet werden.
3. Druckprüfung
Wenn der Auslegungsdruck des Mantelprozesses niedriger ist als der Prozessdruck der Rohre, um die Qualität der Verbindungen zwischen Wärmetauscherrohr und Rohrboden zu überprüfen.
① Der Prüfdruck im Mantelprogramm wird entsprechend dem hydraulischen Test erhöht, um die Dichtheit der Rohrverbindungen zu überprüfen. (Es muss jedoch sichergestellt werden, dass die primäre Filmspannung des Mantels während des hydraulischen Tests ≤ 0,9 ReLΦ beträgt.)
② Wenn die oben genannte Methode nicht geeignet ist, kann die Hülle nach dem Durchlaufen des ursprünglichen Drucks einer hydrostatischen Prüfung unterzogen werden, und anschließend kann die Hülle auf Ammoniak- oder Halogenleckage geprüft werden.
Welche Edelstahlsorte rostet nicht so leicht?
Es gibt drei Hauptfaktoren, die die Rostbildung von Edelstahl beeinflussen:
1. Der Gehalt an Legierungselementen. Generell gilt: Stahl mit einem Chromgehalt von 10,5 % rostet nicht leicht. Je höher der Chrom- und Nickelgehalt ist, desto besser ist die Korrosionsbeständigkeit. Beispielsweise ist Edelstahl 304 mit einem Nickelgehalt von 85–10 % und einem Chromgehalt von 18–20 % im Allgemeinen rostfrei.
2. Auch der Schmelzprozess des Herstellers beeinflusst die Korrosionsbeständigkeit von Edelstahl. Gute Schmelztechnologie, moderne Anlagen und fortschrittliche Verfahren in großen Edelstahlwerken gewährleisten die Kontrolle der Legierungselemente, die Entfernung von Verunreinigungen und die Temperaturkontrolle der Knüppelkühlung. Dadurch ist die Produktqualität stabil und zuverlässig, weist eine hohe Eigenqualität auf und rostet nicht leicht. Im Gegensatz dazu verfügen manche kleine Stahlwerke über veraltete Anlagen und Technologien, arbeiten mit veralteten Schmelzprozessen, wodurch Verunreinigungen nicht entfernt werden können. Die so hergestellten Produkte rosten daher zwangsläufig.
3. Äußere Umgebung. In trockener und gut belüfteter Umgebung rostet es nicht so leicht, wohingegen hohe Luftfeuchtigkeit, anhaltender Regen oder saure bzw. alkalische Luft die Rostbildung begünstigen. Auch Edelstahl 304 rostet, wenn die Umgebungsbedingungen zu ungünstig sind.
Wie behandelt man Rostflecken auf Edelstahl?
1. Chemische Methode
Um die Korrosionsbeständigkeit der verrosteten Teile durch die Bildung einer Chromoxidschicht zu repassivieren, wird Beizpaste oder -spray verwendet. Nach dem Beizen ist ein gründliches Abspülen mit Wasser unerlässlich, um alle Verunreinigungen und Säurereste zu entfernen. Nach der Bearbeitung und dem Polieren mit Poliermaschinen kann die Oberfläche mit Polierwachs versiegelt werden. Kleinere Rostflecken lassen sich mit einem sauberen Lappen und einem 1:1-Gemisch aus Benzin und Öl abwischen.
2. Mechanische Methoden
Reinigungsverfahren umfassen Sandstrahlen, Strahlen mit Glas- oder Keramikpartikeln, Abtragen, Bürsten und Polieren. Mechanische Verfahren können Verunreinigungen entfernen, die durch zuvor abgetragene Materialien, Poliermittel oder Abtragsrückstände entstanden sind. Jegliche Art von Verunreinigungen, insbesondere Fremdkörper aus Eisen, können Korrosion verursachen, vor allem in feuchter Umgebung. Daher sollten mechanisch gereinigte Oberflächen vorzugsweise unter trockenen Bedingungen nachbearbeitet werden. Die Anwendung mechanischer Verfahren reinigt lediglich die Oberfläche und verändert nicht die Korrosionsbeständigkeit des Materials selbst. Daher wird empfohlen, die Oberfläche nach der mechanischen Reinigung mit Poliermaschinen nachzupolieren und mit Polierwachs zu versiegeln.
Gängige Edelstahlsorten und Eigenschaften für Instrumente
Edelstahl 1.304. Er zählt zu den austenitischen Edelstählen mit einem breiten Anwendungsspektrum und eignet sich für die Herstellung von Tiefziehteilen, Säureleitungen, Behältern, Strukturbauteilen, Gehäusen für verschiedene Instrumente usw. Darüber hinaus können daraus nichtmagnetische, Tieftemperaturgeräte und -teile gefertigt werden.
2.304L Edelstahl. Um die durch 304 Edelstahl verursachte Cr23C6-Ausscheidung und die damit einhergehende starke Neigung zu interkristalliner Korrosion unter bestimmten Bedingungen zu beheben, wurde austenitischer Edelstahl mit ultraniedrigem Kohlenstoffgehalt entwickelt. Dessen Beständigkeit gegen interkristalline Korrosion ist im Vergleich zu 304 Edelstahl deutlich besser. Abgesehen von einer etwas geringeren Festigkeit weist er ähnliche Eigenschaften wie 321 Edelstahl auf. Er wird hauptsächlich für korrosionsbeständige Geräte und Bauteile verwendet, die nicht lösungsgeglüht werden können, und eignet sich für die Herstellung verschiedener Arten von Instrumentengehäusen.
3.304H Edelstahl. 304 Edelstahl-Innenverzweigung, Kohlenstoffmassenanteil in 0,04 % ~ 0,10 %, Hochtemperaturleistung ist besser als bei 304 Edelstahl.
Edelstahl 4.316. Der Stahl 10Cr18Ni12 basiert auf der Legierung mit Molybdän, wodurch er eine gute Beständigkeit gegenüber reduzierenden Medien und Lochfraßkorrosion aufweist. In Meerwasser und anderen Medien ist seine Korrosionsbeständigkeit besser als die von Edelstahl 304. Er wird daher hauptsächlich als lochfraßbeständiger Werkstoff eingesetzt.
Edelstahl 5.316L. Ein kohlenstoffarmer Stahl mit guter Beständigkeit gegen sensibilisierte interkristalline Korrosion, geeignet für die Herstellung von dickwandigen Schweißteilen und Anlagen, wie z. B. petrochemischen Anlagen, aus korrosionsbeständigen Werkstoffen.
6.316H Edelstahl. Innerer Zweig aus 316 Edelstahl, Kohlenstoffmassenanteil von 0,04%-0,10%, Hochtemperaturleistung ist besser als bei 316 Edelstahl.
Edelstahl 7.317. Die Beständigkeit gegen Lochfraßkorrosion und Kriechen ist besser als bei Edelstahl 316L; er wird bei der Herstellung von petrochemischen Anlagen und Anlagen zur Korrosionsbeständigkeit gegenüber organischen Säuren verwendet.
Edelstahl 8.321. Titanstabilisierter austenitischer Edelstahl, dem Titan zur Verbesserung der Beständigkeit gegen interkristalline Korrosion zugesetzt wird und der gute mechanische Eigenschaften bei hohen Temperaturen aufweist, kann ultra-kohlenstoffarmen austenitischen Edelstahl ersetzen. Außer bei Hochtemperatur- oder Wasserstoffkorrosionsbeständigkeit und anderen speziellen Anwendungsfällen wird die Verwendung in der Regel nicht empfohlen.
Edelstahl 9.347. Niobstabilisierter austenitischer Edelstahl, dem Niob zugesetzt wurde, um die Beständigkeit gegen interkristalline Korrosion zu verbessern. Er ist mit Edelstahl 321 vergleichbar und bietet Korrosionsbeständigkeit in Säuren, Laugen, Salzen und anderen korrosiven Medien. Er zeichnet sich durch gute Schweißeigenschaften aus und eignet sich als korrosionsbeständiger Werkstoff und hitzebeständiger Stahl, der hauptsächlich in der Wärmekraft- und Petrochemieindustrie eingesetzt wird, beispielsweise zur Herstellung von Behältern, Rohrleitungen, Wärmetauschern, Schächten, Ofenrohren und Ofenrohrthermometern für Industrieöfen.
10.904L Edelstahl. Dieser supervollständige austenitische Edelstahl wurde von Otto Kemp in Finnland entwickelt. Sein Nickelanteil liegt zwischen 24 % und 26 %, der Kohlenstoffanteil unter 0,02 %. Er zeichnet sich durch hervorragende Korrosionsbeständigkeit aus und ist in nicht-oxidierenden Säuren wie Schwefel-, Essig-, Ameisen- und Phosphorsäure sehr beständig. Gleichzeitig bietet er eine gute Beständigkeit gegen Spalt- und Spannungsrisskorrosion. Er eignet sich für Schwefelsäure in verschiedenen Konzentrationen unter 70 °C und ist gegenüber Essigsäure sowie Gemischen aus Ameisen- und Essigsäure in jeder Konzentration und bei jeder Temperatur unter Normaldruck korrosionsbeständig. Die ursprüngliche Norm ASMESB-625 ordnete ihn Nickelbasislegierungen zu, die neue Norm hingegen Edelstahl. In China wird nur annähernd Stahl der Güteklasse 015Cr19Ni26Mo5Cu2 verwendet, einige europäische Instrumentenhersteller verwenden für wichtige Materialien Edelstahl 904L, wie zum Beispiel das Messrohr des Massendurchflussmessers von E+H, das aus Edelstahl 904L gefertigt ist, und auch das Gehäuse einer Rolex-Uhr besteht aus Edelstahl 904L.
Edelstahl 11.440C. Martensitischer Edelstahl, härtbarer Edelstahl, Edelstahl mit höchster Härte (HRC 57). Hauptsächlich verwendet für die Herstellung von Düsen, Lagern, Ventilen, Ventilschiebern, Ventilsitzen, Hülsen, Ventilschäften usw.
12.17-4PH Edelstahl. Martensitischer, ausscheidungshärtender Edelstahl mit einer Härte von HRC44. Er zeichnet sich durch hohe Festigkeit, Härte und Korrosionsbeständigkeit aus und ist nicht für Temperaturen über 300 °C geeignet. Er bietet gute Korrosionsbeständigkeit gegenüber atmosphärischen Medien sowie verdünnten Säuren und Salzen und ist vergleichbar mit der Korrosionsbeständigkeit von Edelstahl 304 und 430. Er wird unter anderem für die Herstellung von Offshore-Plattformen, Turbinenschaufeln, Spulen, Ventilsitzen, -hülsen und -spindeln verwendet.
Im Bereich der Instrumentierung wird aufgrund von Allgemeingültigkeit und Kostenfragen üblicherweise folgende Reihenfolge bei der Auswahl austenitischer Edelstähle verwendet: 304-304L-316-316L-317-321-347-904L. Edelstahl 317 ist weniger gebräuchlich, 321 wird nicht empfohlen, 347 wird für Hochtemperaturkorrosion eingesetzt, und 904L ist nur bei einigen Bauteilen einzelner Hersteller Standardmaterial; bei der Konstruktion wird 904L in der Regel nicht von vornherein gewählt.
Bei der Auswahl von Instrumentierungsmaterialien und Rohrleitungsmaterialien gibt es in der Regel unterschiedliche Anwendungsfälle, insbesondere bei hohen Temperaturen. Hier muss der Auswahl der Instrumentierungsmaterialien besondere Aufmerksamkeit geschenkt werden, um die Auslegungstemperatur und den Auslegungsdruck der Prozessanlagen oder Rohrleitungen zu erfüllen. Beispielsweise kann die Verwendung von hochtemperaturbeständigem Chrom-Molybdän-Stahl für Rohrleitungen, während für die Instrumentierung Edelstahl gewählt wird, sehr wahrscheinlich zu Problemen führen. In diesem Fall müssen Sie unbedingt die entsprechenden Temperatur- und Druckmessgeräte konsultieren.
Bei der Auswahl des Instrumentendesigns stößt man häufig auf eine Vielzahl unterschiedlicher Systeme, Serien und Edelstahlqualitäten. Die Auswahl sollte auf der Grundlage der spezifischen Prozessmedien, der Temperatur, des Drucks, der beanspruchten Teile, der Korrosion, der Kosten und anderer Aspekte erfolgen.
Veröffentlichungsdatum: 11. Oktober 2023