Nickel-austenitische Edelstahlsorten

Nickel ist bekanntermaßen ein teures Legierungselement und ist in einigen Anwendungen unverzichtbar, in denen sowohl Spannungskorrosionsbeständigkeit als auch Austenitstruktur erforderlich sind. Beispielsweise ist Kriechfestigkeit in Hochtemperaturumgebungen wichtig, in denen austenitische rostfreier Stahl werden benötigt. Ähnlich wie bei den traditionellen austenitischen rostfreien Stählen ist die Zwillingsgrenze aufgrund der geringeren Stapelfehlerenergie ein wichtiges Merkmal der nickelreichen austenitischen rostfreien Stähle. Austenitische rostfreie Stähle neigen zu Spannungsrisskorrosion (SCC). Die Spannungskorrosionsbeständigkeit wird jedoch erheblich verbessert, wenn der Nickelgehalt 20% übersteigt. Die Wirkung von Nickel auf die Spannungsintensität der Spannungskorrosionsschwelle (105℃, 22% NaCl-Wasserlösung) in Fe-Ni-Cr-Legierungen mit 16%~21% Chrom wird untersucht. Nickelreicher austenitischer rostfreier Stahl (NiASS) kann als separate Klasse von rostfreiem Stahl betrachtet werden. Tatsächlich ist die Spannungskorrosionsbeständigkeit von biphasischen und ferritischen rostfreien Stählen mit der von biphasischen und ferritischen rostfreien Stählen vergleichbar, wenn der Nickelgehalt 30% übersteigt. Mehrere begrenzte Sorten von nickelreichen austenitischen rostfreier Stahl sind in der folgenden Tabelle aufgeführt. Die superaustenitischen rostfreien Stähle 254SMO und 654SMO sind speziell für die Öl- und Gasindustrie konzipiert. Typische Anwendungen sind Meerwasserkühlung, Zellstoffbleiche sowie hydraulische und instrumentelle Rohrleitungsausrüstung.

 

Ni-Austenitische rostfreie Stahlsorten

Legierung	C	Si	Mn	Cr	Ni	Mo	B	Co	Cu	Nr.	N
254SMo	0.01	0.8	1.0	20	18	6.1			0.7		0.2
654SMo	0.01		3.5	24	22	7.3			0.5		0.5
Sanicro 25	0.1	0.2	0.5	22.5	25		3.6	3.5	3.0	0.5	0.23
Sanicro 28	0.02	0.6	2.0	27	31	3.5			1.0
Legierung 800	0.07	0.6	0.6	20.5	30.5
353MA	0.05	1.6	1.5	25	35						0.16
Legierung 825	0.03	0.5	0.8	20	38.5	2.6
Legierung 625	0.03	0.5	0.5	21	Bal	8.5
Legierung 690	0.02	0.5	0.5	30	60
Legierung 600	0.05	0.4	0.8	16.5	Bal				0.5

SANICRO 25, eine 22Cr-25Ni-Legierung, ist für den Einsatz in Kesseln bis 700 °C ausgelegt. Aufgrund seiner guten Kriechbruchfestigkeit und Hochtemperaturkorrosionsbeständigkeit ist es ein für Überhitzer und Nacherhitzer geeignetes Material. Tatsächlich ist die Kriechbruchfestigkeit von SANICRO 25 im Bereich von 600 bis 750 °C höher als die der meisten austenitischen rostfreien Stähle. In einer stark korrosiven, sauren Umgebung ist Sanicro 28 normalerweise die beste Wahl. Es wird in Hochdruckbohrungen mit Rohren, Gehäusen und Sauergasauskleidung verwendet. Weitere Anwendungen umfassen Heizgeräte, Pumpensysteme sowie Pumpen und Behälter in Nassphosphorsäureanlagen und Superphosphorsäureanlagen.

Legierung 800 wird häufig in einem Umgebungstemperaturbereich von 550 bis 1100 °C verwendet, der eine ausgezeichnete Kriechfestigkeit, gute Korrosionsbeständigkeit bei hohen Temperaturen und hohe Temperaturfestigkeit der Materialien erfordert. Diese Legierungen werden auch in den Einlass- und Auslassöffnungen bei der Herstellung von Ammoniak, Methanol und Gas für den zivilen Gebrauch sowie in den Ofenrohren bei der Herstellung von Vinylchlorid und Ethylen verwendet. Weitere Anwendungen sind Wärmeaustauschrohre und Strahlungsrohre für Wirbelschichtverbrennungsbetten und Teile von Wärmebehandlungsöfen, wie Schalldämpferrohre und Schutzhülsen für Thermoelemente.

Die 25Cr-35Ni-Legierung 353Ma ist für den Einsatz in Cracköfen und Reformierrohren konzipiert, in denen synthetische Gase in Umgebungen behandelt werden, in denen Aufkohlung und Stickstoffabsorption potenziell problematisch sind. Obwohl es andere Alternativen gibt, die mehr Chrom enthalten, ist 353 MA die beste Wahl. Ein Grund dafür ist, dass es das Element Ce enthält, das zur Bildung einer sehr stabilen Oberflächenoxidschicht beiträgt.

Legierung 690 enthält 60 Prozent Nickel und wird hauptsächlich in den Rohrleitungen von Dampferzeugern in Kernkraftwerken verwendet. Die Betriebstemperatur beträgt 365 °C, bei der Spannungsrisskorrosion zwischen den Körnern ein potenzielles Problem darstellt. Unter bestimmten Betriebsbedingungen ist Legierung 690 nahezu korrosionsfrei und daher die bevorzugte Legierung.

Interessanterweise wird nickelreicher austenitischer Edelstahl 254SMO auch für die Kunst verwendet. Die Skulptur „God, Over the Rainbow“ von Carl Milles wurde 1995 an der Südküste des Nak Strand in Stockholm aufgestellt. Die Skulptur ist etwa 23 m hoch und ein berühmter Aussichtspunkt, an dem täglich viele Seeleute vorbeikommen. Das umgebende Meerwasser enthält Salz, Chlorid verursacht sehr leicht Oberflächenkorrosion, hochfester superaustenitischer Edelstahl 254SMO ist für diese Umgebung sehr gut geeignet.