Ist Edelstahl 304 von medizinischer Qualität?

/In /von

Im Vergleich zu industriellem Edelstahl gelten für medizinischen Edelstahl strengere Anforderungen an die chemische Zusammensetzung, da seine Haupteigenschaften darin bestehen, die Auflösung von Metallionen zu verringern und lokale Korrosion wie interkristalline Korrosion und Spannungskorrosion zu vermeiden. Der Gehalt an Legierungselementen wie Ni und Cr ist höher als bei gewöhnlichem Edelstahl (normalerweise die Obergrenze für gewöhnlichen Edelstahl), während der Gehalt an Verunreinigungselementen wie S und P niedriger ist als bei gewöhnlichem Edelstahl. Medizinischer Edelstahl ist seit Jahren das bevorzugte Material für chirurgische Anwendungen, insbesondere in der Intensivpflege und bei Operationen. Die Elemente Ni und Cr weisen eine höhere Korrosionsbeständigkeit auf, wodurch er für Zwecke verwendet werden kann, bei denen orthopädische Implantate, Mundhöhle und medizinische Geräte erforderlich sind. Edelstahl, eine Art Ni-Cr-Legierung, bietet im Vergleich zu herkömmlichem Edelstahl eine Reihe von Vorteilen. Die Art der Legierung, die bei medizinischem Edelstahl für chirurgische Instrumente verwendet wird, ist entscheidend für die Korrosionsbeständigkeit des Instruments und dafür, dass es keine inneren Fehler und Lücken aufweist.

Viele rostfreie Stähle können für medizinische Zwecke verwendet werden, der gebräuchlichste davon ist Austenit 316 (AISI 316L), bekannt als „chirurgischer Stahl“. AISI 301 ist das am häufigsten verwendete Metall für die Herstellung medizinischer Federn. Andere häufig verwendete rostfreie Stähle für medizinische Zwecke sind 420, 440 und 17-4PH. Diese martensitischen rostfreien Stähle sind nicht so korrosionsbeständig wie Austenit 316, haben aber eine höhere Härte. Daher werden martensitische rostfreie Stähle für Schneidwerkzeuge oder andere nicht implantierbare Geräte verwendet. Bei der Kaltbearbeitung gewinnen sie an Elastizität, verlieren jedoch an Korrosionsbeständigkeit. Medizinischer rostfreier Stahl hat aufgrund seiner unübertroffenen Haltbarkeit, Wärmebehandlungsbeständigkeit, chirurgischen Funktionalität und Korrosionsbeständigkeit große Popularität erlangt. Er wird in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt, darunter Sitzgestelle, Wiegen, Endplatten, Operationshandschuhe, Infusionsständer und Klammern in Krankenhäusern. Aufgrund seiner extremen Belastbarkeit und der Notwendigkeit seiner Verwendung in Spezialanwendungen ist es zwingend erforderlich, dass Hersteller, die diese Edelstahlsorte verwenden, der Qualitätskontrolle und den Fertigungsspezifikationen große Aufmerksamkeit schenken. Die beliebtesten medizinischen Edelstahlsorten, die bei der Herstellung von chirurgischen Instrumenten verwendet werden, sind 304 und 316. Die besten Legierungen weisen jedoch einen geringeren Kohlenstoffgehalt und zugesetztes Mo auf, wie etwa 316L- und 317L-Stahl.

304 Edelstahl, nämlich 18-8 Edelstahl, 304 Serie Edelstahl enthält auch niedrigeren Kohlenstoff 304L, 304H für hitzebeständige Zwecke, gibt es eine Frage, 304 Edelstahl kann für medizinische Zwecke verwendet werden? Es gibt eine Tatsache, dass in 1926,18% CR-8% Ni Edelstahl (AISI 304) wurde zuerst als Material für orthopädische Implantate und später in der Stomatologie verwendet. Erst 1952 wurde AISI 316 Edelstahl mit 2%Mo in der Klinik verwendet und ersetzte nach und nach 304 Edelstahl. Um das Problem der interkristallinen Korrosion von Edelstahl zu lösen, begann man in den 1960er Jahren, die ultra-kohlenstoffarmen Edelstahlsorten AISI 316L und AISI 317L mit guter Biokompatibilität, mechanischen Eigenschaften und besserer Korrosionsbeständigkeit im medizinischen Bereich einzusetzen. Ni ist jedoch ein potenzieller Sensibilisierungsfaktor für den menschlichen Körper. In den letzten Jahren haben viele Länder den Ni-Gehalt in Alltagsgegenständen und medizinischen Metallmaterialien begrenzt, und der maximal zulässige Ni-Gehalt wird immer niedriger. Die 1994 erlassene Norm 94/27/EG des Europäischen Parlaments schreibt vor, dass der Ni-Gehalt in den in den menschlichen Körper implantierten Materialien (Implantatmaterialien, kieferorthopädische Zahnprothesen usw.) 0,1051 TP3T nicht überschreiten darf. Bei Metallmaterialien (Schmuck, Uhren, Ringe, Armbänder usw.), die über einen längeren Zeitraum der menschlichen Haut ausgesetzt sind, sollte die maximale Ni-Menge 0,15 lg/cm2 pro Woche nicht überschreiten. Heute wird 304 noch immer bei der Herstellung gängiger medizinischer Instrumente wie Spritzen, medizinischen Scheren, Pinzetten und Skalpellen verwendet.

 

Unterschied zwischen 2B- und 2D-Edelstahlblech

/In /von

Edelstahl ist aufgrund seiner hervorragenden Korrosionsbeständigkeit, guten mechanischen Eigenschaften und Bearbeitungseigenschaften zu einem weit verbreiteten Metallmaterial geworden. Durch unterschiedliche Verarbeitungsmethoden und Kaltwalzen nach der Verarbeitung kann die Oberfläche von Edelstahl unterschiedliche Oberflächengüten, Körnungen und Farben aufweisen. Die Oberflächenverarbeitung von kaltgewalzten Edelstahlplatten hat die Oberflächenqualitäten 2D, 2B, Nr. 3, Nr. 4, 240, 320, Nr. 7, Nr. 8, HL, BA, TR hart und geprägt. Es kann außerdem auf Galvanisieren, Elektropolieren, ungerichtetes Haar, Ätzen, Kugelstrahlen, Färben, Beschichten und andere Tiefenverarbeitungsoberflächen auf der Basis von kaltgewalztem Edelstahl angewendet werden. Kaltgewalzte Edelstahlbleche werden häufig in den Bereichen Bauwesen, Dekoration, Haushaltsgeräte, Schienenverkehr, Automobile, Aufzüge, Container, Solarenergie, Präzisionselektronik und anderen Bereichen verwendet. Dabei werden nach dem Kaltwalzen direkt 2D-, 2B-, BA-, Schleif- und andere Oberflächen bei Bau-, Dekorations-, Aufzüge- und Containerprodukten verwendet, und in der Haushaltsgeräte-, Schienenverkehrs-, Automobil-, Solarenergie-, Präzisionselektronik- und anderen Branchen werden kaltgewalzte Edelstahlplatten häufig direkt oder durch flaches Schleifen und Polieren verarbeitet.

 

Nr. 2D Edelstahlblech

Nr. 2D ist eine Art kaltgewalzte, matte Oberfläche ohne Oxidschicht. Nach dem Kaltwalzen wird sie nur einer Wärmebehandlung und einem Beizvorgang unterzogen. Die Helligkeit der Oberfläche wird durch den Verformungsgrad beim Kaltwalzen und die Oberflächenbeschaffenheit der Arbeitswalze des fertigen Produkts bestimmt und hängt auch mit der Beizmethode zur Entfernung von Oxidation zusammen. Die Oberfläche Nr. 2D umfasst auch eine Walze mit rauer Oberfläche zum leichten Nivellieren auf der oben genannten Basis. Die Walze mit rauer Oberfläche ist ein spezielles Verfahren zum Beschichten der Walzenoberfläche, d. h., auf der Walzenoberfläche bilden sich eine Reihe von harten Phasenwechselpartikeln, und während des Nivellierungsprozesses wird auf der Oberfläche der Stahlplatte eine unebene Oberflächenstruktur erzeugt. Diese Art von Oberfläche eignet sich für den Tiefziehformungsprozess, kann die Reibung und die Kontaktbedingungen zwischen Stahlplatte und Matrize verbessern, fördert den Materialfluss und verbessert die Formqualität des Werkstücks. Edelstahl mit der Oberfläche Nr. 2D wird häufig für den Bau von Vorhangfassaden verwendet, insbesondere für die Teile des Gebäudes, die keine Reflexion erfordern. Die vom Instrument gemessene Rauheit Ra der Oberfläche beträgt etwa 0,4 bis 1,0 μm.

 

Nr. 2B Edelstahlblech

Der größte Unterschied zwischen Nr. 2B und der 2D-Oberfläche besteht darin, dass Nr. 2B über einen glatten Nivellierungswalzenprozess verfügt und im Vergleich zur 2D-Oberfläche heller aussieht. Das Instrument zur Messung der Oberflächenrauheit hat einen Ra-Wert von 0,1 bis 0,5 Mikrometer. Dies ist das am häufigsten verwendete Verfahren und hat die umfangreichste Anwendung. Es eignet sich für die chemische Industrie, Papierherstellung, Öl- und Medizinindustrie und andere allgemeine Zwecke und wird auch für den Wandbau verwendet.

Aussehen

 

 Merkmale Farbe Verfahren Anwendungen
Nr. 2D Die Oberfläche ist eben und matt Glänzend silberweiß

 

 Warmwalzen + Glühen Kugelstrahlen Beizen + Kaltwalzen + Glühen Beizen 2D eignet sich für nicht strenge Oberflächenanforderungen, allgemeine Zwecke, Tiefprägungsverarbeitung, wie Automobilkomponenten, Wasserrohre usw.
Nr. 2B Mehr Glanz als NO.2D Silberweiß mit besserem Glanz und Finish als 2D-Oberflächen Warmwalzen + Glühen, Strahlen, Beizen + Kaltwalzen + Glühen, Beizen + Abschrecken und Anlassen. Auf die Behandlung Nr. 2D folgt ein abschließendes mildes Kaltwalzen mit einer Polierwalze, was die am häufigsten verwendete Oberflächenveredelung ist. Allgemeine Anwendungen wie Geschirr, Baumaterialien usw.

 

 

 

Was ist das 8K-Spiegel-Edelstahlblech?

/In /von

Aufgrund seiner einzigartigen Korrosionsbeständigkeit, guten Verarbeitungseigenschaften und exquisiten Oberflächenoptik wird Edelstahl in vielen Bereichen wie der Luft- und Raumfahrt, Energie, Militär, Bauwesen, Petrochemie usw. häufig verwendet. Das Polieren ist ein wichtiger Teil des Edelstahls Stahlplatte In der Dekorationsindustrie besteht sein Zweck darin, den endgültigen Spiegel-Edelstahl (8K) zu erhalten. Die 8K-Oberfläche (Nr. 8) ist eine spiegelpolierte Oberfläche mit hohem Reflexionsgrad und klarem Reflexionsbild. Normalerweise werden die Auflösung und die Oberflächenfehlerrate als Maß für die Qualität von Spiegel-Edelstahl verwendet. Allgemeine visuelle Beurteilung: Stufe 1 bedeutet, dass die Oberfläche so hell wie ein Spiegel ist, dass die menschlichen Gesichtszüge und Augenbrauen deutlich zu erkennen sind; Stufe 2 bedeutet, dass die Oberfläche hell ist, dass die menschlichen Gesichtszüge und Augenbrauen zu erkennen sind, der Augenbrauenbereich jedoch undeutlich ist; Stufe 3 bedeutet, dass die Oberfläche gut hell ist, dass die Gesichtszüge und Umrisse der Person zu erkennen sind, der Augenbrauenbereich jedoch unscharf ist; Stufe 4 bedeutet, dass die Oberfläche glänzend ist, dass die Gesichtszüge der Person jedoch nicht zu erkennen sind; Stufe 5 bedeutet, dass die Oberfläche grau und matt ist.

 

Die Edelstahlspiegelplatte wird durch Hochglanzpolieren der ursprünglichen Oberfläche der Edelstahlplatte BA, 2B oder Nr. 1 poliert, um eine spiegelähnliche Oberfläche zu erhalten (wissenschaftlicher Name 8K-Spiegel oder Nr. 8). Die Spiegelstahlplatte ist das Substrat für die Verarbeitung nachfolgender Farb- oder Ätzplatten. Wird hauptsächlich in allen Arten von Dekorations- oder Metalloptikprodukten verwendet. Die Korrosionsbeständigkeit von Edelstahl hängt von seiner Legierungszusammensetzung (Chrom, Nickel, Titan, Silizium, Mangan usw.) und der inneren Struktur ab, die eine entscheidende Rolle im Chromelement spielt. Es kann einen Passivierungsfilm auf der Stahloberfläche bilden, das Metall und die Isolierung der Außenwelt verursachen keine Oxidation und verbessern die Korrosionsbeständigkeit von Stahlplatte. Die Zahl „8“ in 8K bezieht sich auf den Anteil des Legierungsgehalts und der Buchstabe „K“ auf den nach dem Polieren erreichten Reflexionsgrad (K ist der Spiegelreflexionsgrad). 8K-Spiegel ist die Spiegelqualität von Chrom-Nickel-Legierungsstahl.

 

Gewöhnlicher Spiegel-Edelstahl umfasst auch 6K, 10K, 12K usw., je höher die Zahl, desto feiner ist auch der Spiegel. 6K bezieht sich auf die grob geschliffene und polierte Spiegelplatte, 10K bezieht sich auf die fein geschliffene und polierte Spiegelplatte, die dem gewöhnlichen Spiegel entspricht; und 12K bezieht sich auf die ultrafein geschliffene und polierte Spiegelplatte, die optischen Zwecken dienen kann. Je höher die Helligkeit, desto höher die Reflektivität und desto weniger Oberflächenfehler. In einigen nicht strengen Singen können sie zusammen als 8K bezeichnet werden. Die wichtigsten Poliertechniken, die verwendet werden, um hochwertigen Spiegel-Edelstahl zu erhalten, sind elektrolytisches Polieren, chemisches Polieren und mechanisches Polieren.

 

Elektrolytisches Polieren

Beim elektrolytischen Polieren wird die Oberfläche von Edelstahl durch Einweichen in Elektrolyt poliert, um hochwertigen Edelstahl zu erhalten. Bei diesem Verfahren wird der Edelstahl als Anode verwendet. Mithilfe eines Gleichstroms wird durch die Elektrolytlösung ein Metall geleitet, wodurch sich auf der Anodenoberfläche eine dicke Schleimhaut mit hohem Widerstand bildet. Die dicke Schleimhaut in der Mikrokonkavität und -konvexität von Edelstahlprodukten weist unterschiedliche Dicken auf. Dies führt dazu, dass die Mikroverteilung der Stromdichte auf der Anodenoberfläche ungleichmäßig ist. Die Stromdichte in der Ausbuchtung löst sich schnell auf, während die Stromdichte in der Konkavität gering ist und sich langsam auflöst. Dadurch wird die Oberflächenrauheit des Edelstahls verringert, das Niveau und die Helligkeit verbessert und eine Passivierungsschicht ohne Defekte gebildet. Die elektrolytische Polierlösung muss ausreichend Oxidationsmittel enthalten und darf keine aktiven Ionen enthalten, die den Passivierungsfilm zerstören können.

 

Chemisches Polieren

Das Prinzip des chemischen Polierens und des elektrolytischen Polierens ist ähnlich. Der Edelstahl wird in eine Lösung mit einer bestimmten Zusammensetzung gegeben. Die Auflösungsrate der Oberfläche des mikroerhabenen Teils ist größer als die Auflösungsrate des mikrokonkaven Teils und die Edelstahloberfläche ist glatt und eben. Es ist ersichtlich, dass das Prinzip der chemischen Poliermethode und der elektrolytischen Poliermethode grundsätzlich gleich ist. Beim elektrolytischen Polieren wird jedoch zusätzlich eine Spannungselektrolyse unter Zwangswirkung eingesetzt, um die Auflösung des erhabenen Teils zu beschleunigen. Die chemische Poliermethode hingegen ist vollständig von der Selbstkorrosionsfähigkeit der Lösung abhängig, um die Oberfläche des Edelstahls zu glätten.

 

Mechanisches Polieren

Beim mechanischen Polieren werden mit Hochgeschwindigkeit rotierende Polierscheiben und Polierpaste verwendet, um die unebene Oberfläche von Edelstahl mechanisch zu entfernen und eine glänzende Oberfläche zu erhalten. Die Polierscheiben werden verwendet, um ihre Körnigkeit je nach den verschiedenen Gewebearten zu unterscheiden, die sie herstellen. Die Hauptstrukturformen sind genähte oder gefaltete Scheiben usw. Je nach Polierbedarf werden Polierpasten aus Chromoxid und Bindemitteln hergestellt. Außerdem gibt es Schleifmittel, organische Pasten und Zusätze aus Polierwachs. Mechanisches Polieren wird im Allgemeinen in Grobpolieren, Feinpolieren oder gleichzeitiges Polieren mit unterschiedlichen Polierpasten und Polierscheiben unterteilt. Durch die mechanische Rotation entsteht das endgültige Reflexionsbild eines klaren, spiegelnden Edelstahls. Wenn der Benutzer BA-Edelstahl zum Hochglanzpolieren wählt, ist kein Grobpolieren erforderlich.

Edelstahlrohrqualitäten für Öl- und Gasfelder

/In /von

Im Allgemeinen können einige niedrig legierte Stähle die Anforderungen für korrosive Öl- und Gasumgebungen mit H2S erfüllen, aber die korrosive Umgebung mit CO2 oder H2S, CO2, Cl – Koexistenz, in der martensitischer Edelstahl, Duplex-Edelstahl oder sogar Nickellegierungen benötigt werden. Die Version von API 5CT aus dem Jahr 1988 fügte korrosionsbeständige Rohrstahlsorten hinzu und spezifizierte die Stahlsorte C75 mit martensitischen Edelstahlsorten von 9Cr und 13Cr

 

Hohe Festigkeit Martesitisches Edelstahlrohr für Ölquellen

 In feuchten Umgebungen mit CO2 als Hauptgas kommt es häufig zu lokalen Korrosionsschäden an Ölbohrrohren, wie Lochfraß und interkristalline Korrosion usw. Wenn Cl – vorhanden ist, wird die lokale Korrosion verstärkt. Es wird allgemein angenommen, dass die Korrosion vernachlässigt werden kann, wenn der Kohlendioxiddruck unter 0,021 MPa liegt, und dass die Korrosion auftritt, wenn der Kohlendioxiddruck 0,021 MPa erreicht. Wenn der pCO2-Wert über 0,021 MPa liegt, sollten geeignete Korrosionsschutzmaßnahmen ergriffen werden. Im Allgemeinen kommt es nicht zu Schäden durch Lochfraß, wenn der CO2-Anteil unter 0,05 MPa liegt.

Es wurde nachgewiesen, dass die Wirkung der Verwendung eines Mittels mit verzögerter Freisetzung zur Verhinderung von CO2-Korrosion begrenzt ist und die Wirkung der Verwendung von hochchromhaltigem Stahl wie 9%-13%Cr-Stahl besser ist. Seit den 1970er Jahren werden bei einigen Erdgasbohrungen Rohre aus 9%Cr- und 13Cr%-Edelstahl verwendet, um CO2-Korrosion zu verhindern. Das American Petroleum Institute (API) empfiehlt 9Cr- und 13Cr-Rohre aus martensitischem Edelstahl (API L80-9Cr und L80-13Cr) für den standardisierten Einsatz. 13Cr-Stahl weist eine bessere Beständigkeit gegen CO2-Korrosion auf, während 9Cr-1Mo-Stahl eine bessere Beständigkeit gegen H2S-Spannungsrisskorrosion aufweist. Grundsätzlich ist keiner der Stähle geeignet, wenn H2S in einer CO2-Atmosphäre vorhanden ist. Wenn in einer CO2-Ölquelle H2S vorhanden ist, sollte die SSCC-Beständigkeit des Ölquellenrohrs so weit wie möglich verbessert werden. Außerdem sollte eine Abschreck- und Anlasswärmebehandlung durchgeführt werden, um gleichmäßigen Martensit zu erhalten. Die Härte sollte so weit wie möglich unter HRC22 gehalten werden.

Die Edelstahlqualität der Ölquelle

Grad C Mo Cr Ni Cu
9Cr ≤0,15 0.9-1.1 8.0-10.0 ≤0,5 /
13Cr 0.15-0.22 / 12.0-14.0 ≤0,5 /
SUP9Cr ≤0,03 1.5-2.5 12.0-13.5 4.0-6.0 /
SUP13Cr ≤0,03 1.5-2.5 14.0-16.0 5.0-7.0 0.5-1.5

Allerdings weisen API 13Cr-Stahlrohre eine deutlich geringere CO2-Beständigkeit und eine verkürzte Lebensdauer auf, wenn die Ölquellentemperatur 150 °C oder mehr erreicht. Um die Korrosionsbeständigkeit von API 13Cr-Stahlrohren gegenüber CO2 und SSC (Sulfid-Spannungsrissbildung) zu verbessern, wurden kohlenstoffarme SUP13Cr-Stahlrohre mit Zusatz von Ni und Mo entwickelt. Das Stahlrohr kann in feuchten Umgebungen mit hohen Temperaturen, hohen CO2-Konzentrationen und einer geringen Menge an Schwefelwasserstoff verwendet werden. Die Struktur dieser Rohre besteht aus angelassenem Martensit und weniger als 5% Ferrit. Die Korrosionsbeständigkeit gegenüber CO2 kann durch Reduzierung des Kohlenstoffgehalts oder Zugabe von Cr und Ni verbessert werden, und die Korrosionsbeständigkeit gegenüber Lochfraß kann durch Zugabe von Mo verbessert werden. Im Vergleich zu API 13Cr-Stahlrohren ist die Korrosionsbeständigkeit gegenüber CO2 und SSC erheblich verbessert. Beispielsweise beträgt in derselben korrosiven Umgebung die Korrosionsrate von API 13Cr-Stahlrohren mehr als 1 mm/a, während die Korrosionsrate von SUP13Cr-Stahlrohren auf 0,125 mm/a sinkt. Mit der Entwicklung von tiefen und ultratiefen Bohrlöchern steigt die Ölquellentemperatur weiter an. Wenn die Ölquellentemperatur weiter auf über 180 °C ansteigt, beginnt auch die Korrosionsbeständigkeit von SUP13Cr-Ölquellenrohren zu sinken, was den Anforderungen einer langfristigen Nutzung nicht mehr gerecht wird. Gemäß dem traditionellen Prinzip der Materialauswahl sollte Duplex-Edelstahl oder eine Nickelbasislegierung ausgewählt werden.

 

Martesitischer Edelstahl Rohr für Ölpipeline

Der Rohrleitung Für die Förderung von korrosivem Öl und Gas ist dasselbe korrosionsbeständige Material wie für Ölbohrrohre erforderlich. Bisher wurden Rohre normalerweise mit verzögert freisetzenden Mitteln oder korrosionsbeständigen Materialien wie zweiphasigem Edelstahl gefüllt. Die Korrosionsschutzwirkung von zweiphasigem Edelstahl ist bei hohen Temperaturen instabil und kann zu Umweltverschmutzung führen. Obwohl zweiphasiger Edelstahl eine gute Korrosionsbeständigkeit aufweist, ist er teuer und die Schweißwärmezufuhr schwer zu kontrollieren. Das Vorwärmen und die Wärmebehandlung nach dem Schweißen auf der Baustelle bringen Schwierigkeiten mit sich. Es werden martensitische 11Cr-Rohre für CO2-Umgebungen und martensitische 12Cr-Rohre für CO2+-Spuren-H2S-Umgebungen verwendet. Die Säule ist gut schweißbar, ohne Vorwärmen und Wärmebehandlung nach dem Schweißen können ihre mechanischen Eigenschaften denen von Stahlsorte X80 entsprechen und ihre Korrosionsbeständigkeit ist besser als die von Rohrleitungen mit verzögert freisetzenden Mitteln oder zweiphasigen Edelstahlrohren.

Edelstahlrohr für Pipeline

Grad C Cr Ni Mo
11Cr ≤0,03 11 1.5 /
12Cr ≤0,03 12 5.0 2.0

 

Duplex-Edelstahlrohr für die Erdölindustrie

Der martensitische Edelstahl SUP 15Cr kann die Korrosionsbeständigkeitsanforderungen nicht erfüllen, wenn die Temperatur der CO2-haltigen Öl- (Gas-)Quelle 200 °C übersteigt. Es wird Duplex-Edelstahl mit guter Beständigkeit gegen CO2 und Cl-Spannungskorrosionsrisse benötigt. Derzeit 22Cr und 25Cr-Duplex-Edelstahl (austenitisch und ferritisch) ist für CO2-Brunnen über 200 °C geeignet, während die Hersteller den Cr- und Ni-Gehalt anpassen, um die Korrosionsbeständigkeit anzupassen. Duplexstahl besteht aus Ferrit und der austenitischen Phase. Neben Cr und Ni können Mo und N hinzugefügt werden, um die Korrosionsbeständigkeit zu verbessern. Duplexstahl weist nicht nur eine gute Korrosionsbeständigkeit bei hohen Temperaturen auf, sondern weist im Vergleich zu martensitischem Edelstahl auch eine bessere Beständigkeit gegen H2S-Spannungsrisskorrosion auf. Beim NACE TM 0177-A-Test bei Raumtemperatur und in einer A-Lösung mit der Belastungsumgebung 85%SMYS kann martensitischer Edelstahl nur den Test mit 10 kPa H2S-Partialdruck bestehen, während Duplexstahl 25Cr den Test mit 100 kPa H2S-Partialdruck besteht.

 

Im Allgemeinen kann 13Cr-Stahl (einschließlich Super-13Cr-Stahl) die Anforderungen nicht erfüllen, wenn CO2 und H2S gleichzeitig vorhanden sind oder der H2S-Partialdruck nicht den kritischen Wert erreicht, der Cl-Wert jedoch sehr hoch ist. 22Cr Duplex-Edelstahl (ASF 2205) oder Super-Duplex-Edelstahl 25Cr, sogar Edelstahl mit hohem Ni-, Cr-Gehalt und Ni- und Fe-Ni-basierte Legierungen wie G3, Legierung 825 mit mehr als 20% Cr, Ni30% werden benötigt.

Welchen Einfluss haben Legierungselemente auf Edelstahl?

/In /von

Die chemische Zusammensetzung hat einen großen Einfluss auf die Mikrostruktur, die mechanischen Eigenschaften, die physikalischen Eigenschaften und die Korrosionsbeständigkeit von Stahl. Chrom, Molybdän, Nickel und andere Legierungselemente können den Scheitelpunkt des Austenitgitters und die Mitte der sechs Seiten des Würfels ersetzen. Eisen, Kohlenstoff und Stickstoff befinden sich aufgrund ihres geringen Volumens in der Lücke zwischen den Gitteratomen (Lückenposition), erzeugen enorme Spannungen im Gitter und werden so zu wirksamen Härtungselementen. Verschiedene Legierungselemente haben unterschiedliche Auswirkungen auf die Eigenschaften von Stahl, manchmal vorteilhaft und manchmal schädlich. Die wichtigsten Legierungselemente von austenitischem Edelstahl haben folgende Auswirkungen:

 

Cr

Chrom ist ein Legierungselement, das Edelstahl „rostfrei“ macht. Mindestens 10,5% Chrom sind erforderlich, um den für Edelstahl charakteristischen Oberflächenpassivierungsfilm zu bilden. Der Passivierungsfilm kann Edelstahl wirksam widerstandsfähig gegen korrosives Wasser, verschiedene Säurelösungen und sogar starke Oxidation durch Hochtemperaturgaskorrosion machen. Wenn der Chromgehalt 10,5% übersteigt, wird die Korrosionsbeständigkeit von Edelstahl verbessert. Der Chromgehalt von 304 Edelstahl ist 18% und einige hochwertige austenitische Edelstahlsorten haben einen Chromgehalt von bis zu 20% bis 28%.

 

Ni

Nickel kann die austenitische Phase bilden und stabilisieren. 8%Ni macht 304 Edelstahl, wodurch es die mechanischen Eigenschaften, Festigkeit und Zähigkeit erhält, die Austenit erfordert. Hochleistungsfähige austenitische rostfreie Stähle enthalten hohe Konzentrationen an Chrom und Molybdän, und Nickel wird hinzugefügt, um die austenitische Struktur aufrechtzuerhalten, wenn dem Stahl mehr Chrom oder andere ferritbildende Elemente hinzugefügt werden. Die austenitische Struktur kann durch einen Nickelgehalt von etwa 20% gewährleistet werden, und die Spannungskorrosionsbruchfestigkeit von rostfreiem Stahl kann erheblich verbessert werden.

Nickel kann außerdem die Kaltverfestigungsrate bei der Kaltverformung verringern, weshalb die zum Tiefziehen, Drücken und Kaltstauchen verwendeten Legierungen im Allgemeinen einen hohen Nickelanteil aufweisen.

 

Mo

Molybdän verbessert die Lochfraß- und Spaltkorrosionsbeständigkeit von Edelstahl in einer Chloridumgebung. Die Kombination von Molybdän und Chrom, insbesondere Stickstoff, verleiht dem Hochleistungs-Austenit-Edelstahl eine hohe Beständigkeit gegen Lochfraß und Spaltkorrosion. Mo kann auch die Korrosionsbeständigkeit von Edelstahl in reduzierenden Umgebungen wie Salzsäure und verdünnter Schwefelsäure verbessern. Der Mindestmolybdängehalt von Austenit-Edelstahl beträgt etwa 2%, wie beispielsweise Edelstahl 316. Hochleistungs-Austenit-Edelstähle mit dem höchsten Legierungsgehalt enthalten bis zu 7,5% Molybdän. Molybdän trägt zur Bildung der Ferritphase bei und beeinflusst das Phasengleichgewicht. Es ist an der Bildung mehrerer schädlicher Sekundärphasen beteiligt und bildet instabile Hochtemperaturoxide, die sich negativ auf die Hochtemperaturoxidationsbeständigkeit auswirken. Die Verwendung von Molybdän-haltigem Edelstahl muss berücksichtigt werden.

 

C

Kohlenstoff stabilisiert und stärkt die austenitische Phase. Kohlenstoff ist ein nützliches Element für Edelstahl, der in Hochtemperaturumgebungen wie Kesselrohren verwendet wird, kann sich jedoch in einigen Fällen nachteilig auf die Korrosionsbeständigkeit auswirken. Der Kohlenstoffgehalt der meisten austenitischen Edelstahlsorten ist normalerweise auf das niedrigste praktikable Niveau begrenzt. Der Kohlenstoffgehalt von Schweißsorten (304L, 201L und 316L) ist auf 0,030% begrenzt. Der Kohlenstoffgehalt einiger hochlegierter Hochleistungssorten ist sogar auf 0,020% begrenzt.

 

N

Stickstoff stabilisiert und stärkt die Austenitphase und verlangsamt die Karbidsensibilisierung und die Bildung der Sekundärphase. Sowohl Standard-Austenit-Edelstähle als auch Hochleistungs-Austenit-Edelstähle enthalten Stickstoff. In der kohlenstoffarmen Güte (L) kann eine kleine Menge Stickstoff (bis zu 0,1%) den Festigkeitsverlust aufgrund des niedrigen Kohlenstoffgehalts ausgleichen. Stickstoff trägt auch zur Verbesserung der Beständigkeit gegen Chloridlochfraß und Spaltkorrosion bei, sodass einige der korrosionsbeständigsten Hochleistungs-Austenit-Edelstähle einen Stickstoffgehalt von bis zu 0,5% aufweisen.

 

Mn

Stahlwerke verwenden Mangan, um geschmolzenen Stahl zu desoxidieren, sodass in allen Edelstahlsorten eine kleine Menge Mangan verbleibt. Mangan kann auch die austenitische Phase stabilisieren und die Stickstofflöslichkeit in Edelstahl verbessern. Daher kann Mangan in Edelstahl der Serie 200 verwendet werden, um einen Teil des Nickels zu ersetzen und so den Stickstoffgehalt zu erhöhen sowie die Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit zu verbessern. Einigen Hochleistungs-Austenit-Edelstählen wird Mangan zugesetzt, um denselben Effekt zu erzielen.

 

Cu

Kupfer kann die Korrosionsbeständigkeit von Edelstahl in reduzierenden Säuren, wie beispielsweise einigen Mischlösungen aus Schwefel- und Phosphorsäure, verbessern.

 

Si

Im Allgemeinen ist Silizium ein nützliches Element in austenitischem Edelstahl, da es die Korrosionsbeständigkeit von Stahl in konzentrierter Säure und Umgebungen mit hoher Oxidationsrate verbessern kann. Es wird berichtet, dass UNS S30600 und andere spezielle rostfreie Stähle mit hohem Siliziumgehalt eine hohe Beständigkeit gegen Lochkorrosion aufweisen. Silizium kann wie Mangan auch zum Desoxidieren von geschmolzenem Stahl verwendet werden, sodass im Stahl immer kleine Oxideinschlüsse verbleiben, die Silizium, Mangan und andere desoxidierende Elemente enthalten. Zu viele Einschlüsse beeinträchtigen jedoch die Oberflächenqualität des Produkts.

 

Nb und Ti

Diese beiden Elemente sind starke karbidbildende Elemente und können anstelle von kohlenstoffarmen Güten verwendet werden, um die Sensibilisierung zu verringern. Niobkarbid und Titankarbid können die Hochtemperaturfestigkeit verbessern. 347 und 321 rostfreie Stähle, die Nb und Ti enthalten, werden häufig in Kesseln und Raffinationsanlagen verwendet, um die Anforderungen an Hochtemperaturfestigkeit und Schweißbarkeit zu erfüllen. Sie werden auch in einigen Desoxidationsprozessen als Restelemente in hochleistungsfähigen austenitischen rostfreien Stählen verwendet.

 

S und P

Schwefel ist sowohl gut als auch schlecht für Edelstahl. Er kann die Bearbeitungsleistung verbessern, schadet aber der Verringerung der thermischen Verarbeitbarkeit und der Erhöhung der Anzahl von Mangansulfideinschlüssen, was zu einer verringerten Lochkorrosionsbeständigkeit von Edelstahl führt. Hochwertiger austenitischer Edelstahl lässt sich nicht leicht erhitzen, daher sollte der Schwefelgehalt so niedrig wie möglich gehalten werden, etwa 0,0011 TP3T. Hochleistungs-austenitischem Edelstahl wird normalerweise kein Schwefel als Legierungselement zugesetzt. Der Schwefelgehalt von Edelstahl in Standardqualität ist jedoch oft hoch (0,0051 TP3T ~ 0,0171 TP3T), um die Eindringtiefe der Schweißnaht beim Selbstschmelzschweißen zu verbessern und die Schneidleistung zu verbessern.

Phosphor ist ein schädliches Element und kann die Warmumformungseigenschaften beim Schmieden und Warmwalzen beeinträchtigen. Beim Abkühlen nach dem Schweißen fördert es außerdem die Entstehung von thermischen Rissen. Daher sollte der Phosphorgehalt auf einem Mindestniveau gehalten werden.

Warum werden zahnärztliche Instrumente aus Edelstahl hergestellt?

/In /von

Zur Reinigung und Pflege von Zähnen werden viele Arten von Werkzeugen verwendet, darunter Sonden, Spiegel, Schaber, Zahnpolierer und Presser. Spiegel helfen bei der Untersuchung des Mundes des Patienten und Schaber schaben, um Plaque und Zahnstein zu entfernen. Der Polierer verleiht der Füllung den letzten Schliff und glättet Kratzer, die von anderen Werkzeugen hinterlassen wurden. Die Sonde wird verwendet, um die Kavität und den Druckbereich des Zahns zu finden, damit das Füllmaterial platziert werden kann. Sie haben verschiedene Winkel und spitze Formen, sodass der Zahnarzt alle Seiten der Zähne ungehindert erreichen kann. Zur Herstellung von zahnärztlichen Instrumenten stehen verschiedene Materialien zur Verfügung, darunter Edelstahl, Kohlenstoffstahl, Titan und Kunststoffe. Wichtige Faktoren, die bei der Auswahl eines Werkzeugs berücksichtigt werden müssen, sind Festigkeit und Zähigkeit des Materials, Gewicht, Balance, Fähigkeit, scharfe Kanten zu behalten und Korrosionsbeständigkeit.

Zahnärztliche Instrumente sollten ausreichend stark und zäh sein, um Brüche zu verhindern und Stichunfälle zu vermeiden. Edelstahl bietet für jede Instrumentenklasse die am besten geeigneten Eigenschaften. Die hohe Härte von chirurgischem Edelstahl maximiert die Lebensdauer der Spitze und reduziert den Wartungsaufwand. Edelstahlspitzen haben eine ausgezeichnete Zähigkeit, Schaber und Sonden benötigen scharfe Kanten, um den vom Zahnarzt ausgeübten Druck zu verringern und so Schäden an den Zähnen des Patienten oder am Instrument selbst zu vermeiden. Stumpfe Instrumente sind schwierig zu verwenden, verringern die Qualität und Genauigkeit der Operation und beanspruchen mehr Zeit für Zahnärzte.

Wie bei allen medizinischen Verfahren ist Sauberkeit ein Schlüsselfaktor für die Sicherheit und den Erfolg von Zahnarztpraxen. Zahnprothesen müssen nach jedem Gebrauch desinfiziert werden, normalerweise durch Hochtemperatur-Dampfdesinfektion in einem Autoklaven mit trockener Hitzesterilisation oder chemischer Dampfdrucksterilisation. Edelstahl ist während dieser Sterilisationsbehandlungen korrosionsbeständig und seine inerten Oberflächen lassen sich leicht reinigen und desinfizieren. Mit Schabern wird verhärteter Zahnbelag von der Zahnoberfläche entfernt.

Eine weit verbreitete Güte ist AISI 440A, ein kohlenstoffreicher, molybdängehärteter Edelstahl 0,75%. Ein Hersteller in Kalifornien verwendet das Modell 440A zur Herstellung hochwertiger zahnärztlicher und chirurgischer Instrumente. Nach der Erfahrung der Metallurgen des Unternehmens bietet diese Güte die beste Härte, Zähigkeit und Verschleißfestigkeit aller rostfreien Stähle. Ein anderer führender Werkzeughersteller in den Vereinigten Staaten verwendet 440A-Edelstahl zur Herstellung langlebiger, zuverlässiger und hochwertiger Instrumente, die es Zahnärzten und Technikern ermöglichen, in der medizinischen Praxis und Patientenversorgung das Beste zu erreichen.

Ein deutscher Hersteller von Dentalinstrumenten fertigt Sonden aus Superduplex-Edelstahl mit 3%-Molybdän. Der Superduplex-Edelstahl hat eine hohe Festigkeit, gute Zähigkeit und ausgezeichnete Verschleißfestigkeit, sodass die Spitze des Instruments lange Zeit scharf bleibt. Sandvik, ein Edelstahlhersteller, bietet eine Reihe von molybdänhaltigen Güten für medizinische und zahnmedizinische Instrumente an – die molybdänhaltige Güte 4% mit Ausscheidungshärtung (PH). Sie kann bei geringer Härte geformt und dann in einem Schritt wärmebehandelt werden, um die endgültige Härte zu erreichen, und hat eine bessere Zähigkeit als die gehärtete Martensit-Güte, die mehr Wärmebehandlungsschritte erfordert.