Duplex-Stahl: Beschreibung, Spezifikationen und Merkmale

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2023-12-17 10:23

Heute wird Duplex-Stahl immer beliebter. Praktisch alle Unternehmen im Bereich der Metallurgie beschäftigen sich mit der Herstellung dieser Art von rostfreien Legierungen. Was Duplexstahl ist und welche Vorteile er hat, erfahren Sie in diesem Artikel.

Allgemeine Informationen

Duplex-Stahl ist auf der ganzen Welt anerkannt. Welche Eigenschaften hat sie? Erstens ermöglicht die hohe Festigkeit dieses Materials, das Endgewicht jedes Produkts zu reduzieren. Zweitens ist es für seine enorme Korrosionsbeständigkeit bekannt. Dies macht sich vor allem bei der Betrachtung der Beständigkeit gegen Spannungskorrosion bemerkbar.

Es ist erwähnenswert, dass der Rohstoff den Herstellern im Moment noch nicht vertraut ist und daher alle paar Jahre Konferenzen abgeh alten werden, auf denen technische Artikel zu allen Eigenschaften von Duplexstahl betrachtet werden. Bisher liegt der weltweite Marktanteil trotz des recht hohen Interesses an dieser Art von Produkten bei nur 1-3 %.

Vorgeschichte

Es ist erwähnenswert, dass die Idee des ErstellensDuplexstahl wurde 1920 geboren. Aber das erste Material erschien erst 1930 in Schweden. Die weite Verbreitung und Verwendung dieser Art von Rohstoffen begann erst im letzten Jahrzehnt. Der Hauptgrund dafür liegt darin, dass in diesen Jahren die Produktionstechnologie stark verbessert wurde. Insbesondere die Erzeuger konnten ihren Stickstoffgeh alt genauer kontrollieren.

Um die Vorteile zu verstehen und warum Duplex-Edelstahl geboren wurde, müssen Sie die beiden anderen Haupttypen verstehen.

Austenitische Legierungen, nämlich AISI 304 oder 08X18H10, sowie AISI 430 oder 12X17 ferritische Sorten, sind recht einfach herzustellen. Wie ihr Name schon sagt, bestehen sie hauptsächlich aus Austenit oder Ferrit. Obwohl sie weit verbreitet sind, weisen sie technische Mängel auf.

Nachteile herkömmlicher Stähle

Wenn wir über austenitische Stähle sprechen, dann sind die Nachteile eine geringe Festigkeit sowie eine geringe Beständigkeit gegen Spannungsrisskorrosion. Die Festigkeit des ferritischen Materials ist etwas höher, erreicht aber immer noch nicht das Ideal. Außerdem verschlechtert sich die Schweißbarkeit von Stahl mit zunehmender Materialstärke stark und wird bei niedrigen Temperaturen ziemlich spröde.

Ein weiterer kleiner Nachteil der austenitischen Legierung ist der Nickelgeh alt in der Zusammensetzung. Dies führt zu höheren Kosten des Produkts, was natürlich keinen Endverbraucher glücklich macht.

Duplex-Vorteile

Die Idee, Duplex-Edelstahl herzustellen, entstand aus dem Wunsch, die ferritische und austenitische Basis gleichzusetzen, um ein neues, hochwertigeres Material zu erh alten. Etwa die gleiche Menge an ferritischem und austenitischem Stahl führte zu folgenden Vorteilen:

• Hochfest. Der Streckgrenzenbereich bei 0,2 % liegt bei 400 bis 450 MPa, also 150 bis 200 MPa mehr als bei austenitischen oder ferritischen Legierungen. Dies führte dazu, dass es möglich ist, die Dicke des Produkts zu reduzieren, ohne an Festigkeit zu verlieren. Und die Abnahme der Dicke verursachte eine Abnahme der Endmasse. Dies ist im Bereich Gebäudestrukturen, Tanks und Druckbehälter sehr wichtig.
• Welche Vorteile bietet Duplex-Stahl neben der Festigkeit? Die Schweißbarkeit des Metalls ist auch bei großen Dicken recht gut.
• Hohe Schlagfestigkeit. Viel besser als ferritische Legierungen. Dies gilt insbesondere, wenn die Umgebungslufttemperatur auf -50 und manchmal auf -80 Grad Celsius fällt.
• Hohe Beständigkeit gegen Spannungsrisskorrosion. Austenitische Materialien sind sehr anfällig für diesen Fehler. Dieser Parameter spielt eine wichtige Rolle in Branchen wie Brautanks, Konzentratoren, Poolrahmen.
• Duplex-Stahlkessel sind viel zuverlässiger als Austenitkessel.

Knacken

Derzeit regelmäßigStahl einem solchen Defekt wie Korrosionsrissbildung oder SCC – Stress Corrosion Cracking ausgesetzt ist. Diese Art von Korrosion tritt normalerweise unter bestimmten Bedingungen auf. Der Erreger kann eine starke Zugspannung, erhöhte Temperatur (50 Grad Celsius über Null) sein. Und wenn wir von Schwimmbädern sprechen, dann kann diese Art von Korrosion aufgrund der ständigen Wassereinwirkung auch bei 25 Grad auftreten.

Austenitische Stahlsorten sind von diesem Fehler stark betroffen. Eine ferritische Legierung ist in dieser Hinsicht zuverlässiger, ebenso Duplex-Edelstahl a890 3a nach ASTM und andere Güten. Der hohe Widerstandskoeffizient ermöglicht die Verwendung dieses Materials bei der Herstellung von Warmwasserbereitern, Brautanks und Entsalzungsanlagen. Also bei erhöhter Temperatur und Kontakt mit Flüssigkeiten.

Aufgrund dieses Mangels ist es absolut verboten, Beckenrahmen aus gewöhnlichen austenitischen Stählen herzustellen. Bisher war es notwendig, eine Legierung mit einem sehr hohen Nickelgeh alt zu verwenden, was zu einer Erhöhung der Produktkosten führte. Heute kann Duplex- oder Super-Duplex-Stahl verwendet werden.

Duplex-Material "Super" und "Hyper"

Es ist erwähnenswert, dass Sie eine gemischte Basisstruktur erh alten können, wenn Sie dem ferritischen Chromstahl Nickel hinzufügen. Das heißt, es enthält sowohl Austenit als auch Ferrit. Wie bereits deutlich wurde, wurde genau eine solche Mischung als Duplexmaterial bezeichnet. Die Vorsilben „super“oder „hyper“Duplex-Stahl weisen darauf hin, dass das Rohmaterial einen erhöhten Geh alt enthältdie Menge an Legierungsbestandteilen. Dies weist auf eine noch höhere Korrosionsbeständigkeit hin als herkömmliche Materialien.

„Super“- und „Hyper“-Duplex-Stähle werden sehr aktiv in Gasförderanlagen eingesetzt. Darüber hinaus werden Rohstoffe in der Lebensmittel-, Chemie-, Bau- und sogar Medizinindustrie verwendet.

Schweißmaterial

Trotz der guten Verschweißbarkeit dieses Produktes sind einige Regeln zu beachten. Beachten Sie vor Beginn des Schweißens Folgendes:

• um eine gute Durchdringungsqualität des Materials zu gewährleisten, sollten der Sp alt an der Fugenwurzel und der Schnittwinkel der Kanten etwas größer als bei gewöhnlichem Stahl sein;
• das Gelenk sowie das Metall um diese Stelle herum sollten gründlich von Verunreinigungen gereinigt werden;
• nur Bürsten aus korrosionsbeständigem Metalldraht können verwendet werden;
• Schweißelektrode muss trocken sein.

Beachten Sie beim Schweißen von Duplex-Stahl folgende Regeln:

• Es ist sehr wichtig, einen solchen Parameter wie den Wärmeeintrag zu überwachen. Sie sollte nicht zu niedrig oder umgekehrt zu hoch sein. Bei gewöhnlichem Duplexstahl sollte beim Schweißen ein Bereich von 0,5-2,5 kJ/mm eingeh alten werden. Außerdem sollte die Zwischenlagentemperatur nicht mehr als 200 Grad Celsius betragen.
• Auf der Rückseite der Schweißnaht darf keine Schlacke entstehen. Hier ist es sehr wichtig, das richtige Gas zu wählen, das die Nahtwurzel schützt. Das am häufigsten verwendete Gasgemisch für Schutzzwecke ist hochreines Argon und Wasserstoff oder Stickstoff.
• Schweißarbeiten sollten nur von einer hochqualifizierten Person durchgeführt werden. Dies liegt daran, dass das Metall an Brandstellen die Korrosionsneigung stark erhöht und auch eine hohe Risswahrscheinlichkeit besteht.
• Beim Schweißen keine breiten Querschwingungen der Elektrode ausführen. Dies kann zu einem zu hohen Wärmeeintrag führen, was gegen die Regeln verstößt.

Arbeiten nach dem Schweißen

Nach dem Schweißen sind bestimmte Richtlinien zu beachten.

• Um einen hohen Korrosionsschutz des Schweißgutes zu gewährleisten, muss dieses gründlich gereinigt werden. Es ist notwendig, den Oxidfilm vollständig zu entfernen und alle Schlackenreste zu entfernen.
• Bürstarbeiten werden nur von Hand und nur mit einer Drahtbürste mit korrosionsbeständigen Eigenschaften durchgeführt. Beim Einsatz mechanischer Hilfsmittel kann es im Nahtbereich zu Mikrorissen kommen, die die Festigkeit mindern.
• Meistens ist keine Wärmebehandlung der Naht nach dem Schweißen erforderlich.

Rohstoffmängel

Trotz der Verbreitung des Materials und seiner scheinbar offensichtlichen und bedeutenden Vorteile hat es immer noch keine allgemeine Anerkennung gefunden und wird höchstwahrscheinlich niemals die Führung auf dem Markt übernehmen. Dies liegt an mehreren Nachteilen,die wissenswert sind. Wegen ihnen wird eine solche Legierung immer "Nische" sein.

Ab sofort lohnt es sich, mit der hohen Festigkeit des Materials anzufangen. Es scheint ein bedeutender Vorteil zu sein, wird aber zu einem großen Nachteil, wenn es notwendig wird, Metall mit mechanischen Mitteln oder Druck zu bearbeiten. Ein weiterer Nachteil hoher Festigkeit ist eine starke Verringerung der Möglichkeit einer plastischen Verformung. Aus diesem Grund eignen sich Duplex-Rohstoffe eigentlich nicht zur Herstellung von Produkten, die eine hohe Duktilität aufweisen müssen.

Auch wenn die Plastizität scheinbar auf einem für die Arbeit akzeptablen Niveau ist, muss man sich noch sehr anstrengen. Aus diesem Grund sind Duplexstähle und -legierungen für Öl- und Gasarmaturen nicht weit verbreitet.

Der nächste Nachteil ist der große technologische Aufwand beim Schmelzen von Duplex-Edelstahl. Austenitisches und ferritisches Material ist viel leichter zu schmelzen. Bei Eingriffen in die Fertigungstechnologie, insbesondere bei der Wärmebehandlung, bilden sich neben Austenit und Ferrit weitere Phasen im Werkstoff, was völlig unerwünscht ist. Am häufigsten tritt eine Sigma-Phase oder eine 475-Grad-Sprödigkeit auf.

Unerwünschte Phasen in Rohstoffen

Sigma-Phase wird in einem solchen Produkt bei 1000 Grad Celsius und darüber gebildet. Typischerweise treten diese Temperaturen auf, wenn der Abkühlprozess nach dem Schweißen oder während der Produktion nicht schnell genug ist. Außerdem werden umso mehr Legierungselemente enth alten seinZusammensetzung, desto höher ist die Wahrscheinlichkeit des Auftretens einer solchen Phase. Mit anderen Worten, die Herstellung von Super-Duplex- oder Hyper-Duplex-Stahl ist extrem schwierig.

Die 475-Grad-Sprödigkeit tritt bei der Bildung einer Phase auf, die als Alpha-Strich bezeichnet wird. Wie der Name schon sagt, liegt die gefährlichste Temperatur bei 475 Grad Celsius, aber das Problem kann auch bei viel niedrigeren Werten auftreten, etwa 300 Grad. Aus diesem Grund unterliegt die Verwendung von Produkten aus dieser Art von Rohstoffen einer maximalen Temperaturbeschränkung. Dadurch wird der Geltungsbereich von Stahl natürlich noch weiter eingeengt.

Basierend auf all dem oben Gesagten können wir eine solche Schlussfolgerung ziehen. Duplex-Stähle sind eine gute Lösung und ein Ersatz für Standardmaterialien, jedoch in einem sehr engen Anwendungsbereich.

Ergebnisse

Duplexlegierungen werden viel seltener verwendet als andere Metallarten. Es ist jedoch in bestimmten Bereichen beliebt. Am häufigsten wird es in der Petrochemie, der Automobilindustrie und bei der Herstellung von Schwimmbädern verwendet. Hervorragende Schweißbarkeit, Korrosionsbeständigkeit und hohe Verschleißfestigkeit machen diesen Werkstoff für viele zu einem echten Fundstück.