Aktueller Stand der Forschung zum Korrosionsverhalten von 316L- und 2205-Stahl

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Dieser Beitrag wurde zuletzt von Wang Genrong am 22.7.2016 um 15:30 bearbeitet. Die Widerstandsfähigkeit von bipolarem Edelstahl gegen Punktkorrosion, Spaltkorrosion, Spannungskorrosion sowie Korrosionsverschleiß ist deutlich besser als bei herkömmlichem austenitischem Edelstahl. Er kann mit hochlegiertem austenitischem Edelstahl mithalten. Außerdem kann die Zugfestigkeit von biphasischem Edelstahl 400–550 MPa erreichen, was doppelt so viel ist wie bei herkömmlichem Edelstahl. Dadurch kann Material eingespart werden und die Herstellungskosten der Geräte sinken. Doppelschichtstahl wird aufgrund seiner besonderen Vorteile weit verbreitet in Industriebereichen wie Anlagen der Petrochemie, Geräten zur Behandlung von Meerwasser und Abwasser, Öl- und Gasleitungen sowie Papiermaschinen eingesetzt. In den letzten Jahren wird er auch im Bereich der Tragkonstruktionen von Brücken erforscht. Doch das biphasische Edelstahl weist weiterhin die gleichen Bruchneigungen wie das hochchromhaltige Ferrit-Edelstahl auf und eignet sich daher nicht für Einsatzbedingungen bei Temperaturen über 300 °C. Daher könnte das biphasische Edelstahl in einigen Medien mit extremen Kältebedingungen allmählich den 316L- und Austenit-Edelstahl ersetzen und zu einem vielversprechenden Material für neue schwarze Materialien werden. Um die Machbarkeit des Einsatzes von duplexrostfreiem Stahl anstelle von 316I, einem austenitischen rostfreien Stahl, zu untersuchen, wurden im In- und Ausland umfangreiche Forschungen durchgeführt. Es gibt zahlreiche Studien, die zeigen, dass das Korrosionsanfälligkeitsniveau von 2205-Biphase-Stahl unter denselben Bedingungen geringer ist als das von 316L-Austenitstahl. Es gibt dafür mehrere Gründe. Da das biphasische Edelstahl eine zweiphasige Struktur aus α- und Y-Phasen aufweist, weisen seine Eigenschaften die Vorteile sowohl von austenitischem als auch von ferritischem Edelstahl auf. Im Vergleich zu austenitischem Edelstahl weist er eine höhere Festigkeit auf, insbesondere die Zugfestigkeit ist deutlich erhöht. Dadurch verbessern sich auch seine Eigenschaften gegen Kristallgängekorrosion, Spannungskorrosion sowie Korrosionsverschleiß erheblich. Derzeit wurden für das biphasische Edelstahl weitere neue Stahlsorten entwickelt. Im Folgenden werden einige der neu entwickelten biphasischen Edelstähle außer SAF2205 vorgestellt [1]. (1) SAF2707: Um die Leistungsfähigkeit von Wärmeaustauschern unter schwierigen Korrosionsbedingungen zu verbessern und ihre Lebensdauer zu verlängern, hat das Unternehmen Sandvik ein neues Typ von superphasenvermischtem Edelstahl entwickelt – den Sandvik SAF2707. Dieser Stahltyp wird hauptsächlich in der Chemie-, Petrochemie- und Raffinerieindustrie eingesetzt. Diese Stahlsorte wurde hauptsächlich entwickelt, um bei gleichzeitiger Gewährleistung der Zuverlässigkeit, Sicherheit und Betriebsleistung der Anlagen den Anforderungen an höhere Betriebstemperaturen sowie eine längere Betriebsdauer (Verwendbarkeitsdauer) von Wärmeaustauschern gerecht zu werden. (2) YUS DX1 – Dieser von Nippon Steel entwickelte, hochfeste und korrosionsbeständige duplexed Stahl weist bessere Eigenschaften gegen Punktkorrosion und Spaltkorrosion auf als SUS 316 und SUS 317. Seine Zugfestigkeit bei Raumtemperatur ist doppelt so hoch wie die von SUS 304 und SUS 316-Stählen. Zudem ist seine Widerstandsfähigkeit gegen Spannungskorrosion größer als die von SUS 304-Stählen. Die Schweißeigenschaften sind identisch mit denen der üblichen austenitischen Stähle. (3) Ein zweiphasiges Edelstahlmaterial, das als koreanisches Patentgeschütztes Produkt gilt. Es weist hervorragende thermoplastische Eigenschaften, Widerstandsfähigkeit gegen Oxidation bei hohen Temperaturen, Korrosionsbeständigkeit sowie Zähigkeit bei Stoßbelastungen auf. Die Hauptbestandteile sind: 22 %–27 % Cr, 5,0 %–8,0 % Ni, 2,0 %–5,0 % Mo. 0 %–5,0 % W, Cu weniger als 2,0 %, 0,13 %–0,30 % Ni, geeignet für Meerestechnik. Aufgrund von Faktoren wie Preis und Produktionsmenge wird in den inländischen Industrieproduktionslinien, die Doppelphase-Stahl verwenden, weiterhin hauptsächlich der inländische 2205 eingesetzt. Fazit: Im Vergleich zum duplexen Edelstahl 2205 weist der austenitische Edelstahl 316L sowohl Vorteile als auch Nachteile auf. Bei der Herstellung sollte bei der Auswahl des Edelstahls stets berücksichtigt werden, welche Korrosionsbedingungen auftreten können. Im Laufe der Forschung sollten die Forschungsmethoden kontinuierlich verbessert werden, um neue Materialien zu entdecken. Doppelschichtstahl übernimmt aufgrund seiner guten Widerstandsfähigkeit gegen Chloridkorrosion und Punktverschleiß, seiner hohen mechanischen Eigenschaften sowie des geringeren Herstellungskostens zunehmend die Rolle der derzeit nicht korrosionsbeständigen Stahlkonstruktionen sowie einiger häufig verwendeter Hochchrom-Nickel-Doppelschichtstähle. Daher ist es durchaus möglich, dass 2205-Doppelschichtstahl in bestimmten niedrigen Temperaturen den 316L-Doppelschichtstahl ersetzt. Es wird erwartet, dass biphasisches Edelstahl in der Petrochemie, im Offshore-Bau, auf Offshore-Bohrplattformen, in Schiffen sowie bei der Ausrüstung mit Waffen in den südöstlichen Küstenregionen große Anwendungsmöglichkeiten haben wird.