Überblick über Duplex-Edelstahl
Super-Duplex-Edelstahl unterscheidet sich von Standard-Duplex-Stahlsorten durch seine deutlich verbesserten Korrosionsbeständigkeitseigenschaften. Es handelt sich um ein hochlegiertes Material mit erhöhten Konzentrationen an Korrosionsschutzelementen wie Chrom (Cr) und Molybdän (Mo). Die primäre Super-Duplex-Edelstahlsorte S32750 enthält bis zu 28,0 % Chrom, 3,5 % Molybdän und 8,0 % Nickel (Ni). Diese Komponenten verleihen eine außergewöhnliche Beständigkeit gegenüber korrosiven Stoffen, einschließlich Säuren, Chloriden und ätzenden Lösungen.
Im Allgemeinen bauen Super-Duplex-Edelstähle auf den bewährten Vorteilen von Duplex-Stählen mit erhöhter chemischer Stabilität auf. Dies macht es zu einer idealen Sorte für die Herstellung kritischer Komponenten im petrochemischen Sektor, wie Wärmetauscher, Kessel und Druckbehälterausrüstung.
Mechanische Eigenschaften von Duplex-Edelstahl
Noten | ASTM A789 Klasse S32520 wärmebehandelt | ASTM A790 Klasse S31803 wärmebehandelt | ASTM A790 Klasse S32304 wärmebehandelt | ASTM A815 Klasse S32550 wärmebehandelt | ASTM A815 Klasse S32205 wärmebehandelt |
Elastizitätsmodul | 200 GPa | 200 GPa | 200 GPa | 200 GPa | 200 GPa |
Verlängerung | 25 % | 25 % | 25 % | 15 % | 20 % |
Zugfestigkeit | 770 MPa | 620 MPa | 600 MPa | 800 MPa | 655 MPa |
Brinellhärte | 310 | 290 | 290 | 302 | 290 |
Streckgrenze | 550 MPa | 450 MPa | 400 MPa | 550 MPa | 450 MPa |
Wärmeausdehnungskoeffizient | 1E-5 1/K | 1E-5 1/K | 1E-5 1/K | 1E-5 1/K | 1E-5 1/K |
Spezifische Wärmekapazität | 440 – 502 J/(kg·K) | 440 – 502 J/(kg·K) | 440 – 502 J/(kg·K) | 440 – 502 J/(kg·K) | 440 – 502 J/(kg·K) |
Wärmeleitfähigkeit | 13 – 30 W/(m·K) | 13 – 30 W/(m·K) | 13 – 30 W/(m·K) | 13 – 30 W/(m·K) | 13 – 30 W/(m·K) |
Klassifizierung von Duplex-Edelstahl
l Der erste Typ ist ein niedriglegierter Typ mit der repräsentativen Qualität UNS S32304 (23Cr-4Ni-0,1N). Der Stahl enthält kein Molybdän und der PREN-Wert beträgt 24-25. Es kann anstelle von AISI304 oder 316 hinsichtlich der Spannungskorrosionsbeständigkeit verwendet werden.
l Der zweite Typ gehört zum mittleren Legierungstyp, die repräsentative Marke ist UNS S31803 (22Cr-5Ni-3Mo-0,15N), der PREN-Wert beträgt 32-33 und seine Korrosionsbeständigkeit liegt zwischen AISI 316L und 6 % Mo+N austenitisch Edelstahl.
l Der dritte Typ ist hochlegiert und enthält im Allgemeinen 25 % Cr, Molybdän und Stickstoff, einige enthalten auch Kupfer und Wolfram. Der PREN-Wert der Standardsorte UNSS32550 (25Cr-6Ni-3Mo-2Cu-0,2N) beträgt 38–39, und die Korrosionsbeständigkeit dieser Stahlsorte ist höher als die von 22 % Cr-Duplex-Edelstahl.
l Der vierte Typ ist Super-Duplex-Edelstahl, der viel Molybdän und Stickstoff enthält. Die Standardqualität ist UNS S32750 (25Cr-7Ni-3,7Mo-0,3N), einige enthalten auch Wolfram und Kupfer. Der PREN-Wert liegt über 40, was auf raue mittlere Bedingungen angewendet werden kann. Es verfügt über eine gute Korrosionsbeständigkeit und umfassende mechanische Eigenschaften, die mit superaustenitischem Edelstahl vergleichbar sind.
Vorteile von Duplex-Edelstahl
Wie oben erwähnt, ist Duplex in der Regel leistungsfähiger als einzelne Stahlsorten in seiner Mikrostruktur. Besser gesagt: Die Kombination der positiven Eigenschaften von Austenit- und Ferritelementen bietet eine bessere Gesamtlösung für eine Vielzahl unterschiedlicher Produktionssituationen.
l Korrosionsschutzeigenschaften – Die Wirkung von Molybdän, Chrom und Stickstoff auf die Korrosionsbeständigkeit von Duplex-Legierungen ist immens. Mehrere Duplex-Legierungen können die Korrosionsschutzleistung gängiger austenitischer Güten wie 304 und 316 erreichen und sogar übertreffen. Sie sind besonders wirksam gegen Spalt- und Lochfraß.
l Spannungsrisskorrosion – SSC entsteht durch mehrere atmosphärische Faktoren, wobei Temperatur und Luftfeuchtigkeit die offensichtlichsten sind. Zugspannung verstärkt das Problem nur noch. Normale austenitische Sorten sind sehr anfällig für Spannungsrisskorrosion – Duplex-Edelstahl dagegen nicht.
l Zähigkeit – Duplex ist zäher als ferritische Stähle – auch bei niedrigeren Temperaturen, erreicht in dieser Hinsicht jedoch nicht die Leistung austenitischer Stähle.
l Festigkeit – Duplexlegierungen können bis zu 2-mal stärker sein als austenitische und ferritische Strukturen. Höhere Festigkeit bedeutet, dass das Metall auch bei geringerer Dicke stabil bleibt, was besonders wichtig für die Gewichtsreduzierung ist.