Nikkel Austenitische roestvrij staalsoorten

Nikkel staat bekend als een duur legeringselement en is essentieel in sommige toepassingen waarbij zowel weerstand tegen spanningscorrosie als een austenietstructuur vereist zijn. Kruipweerstand is bijvoorbeeld belangrijk in omgevingen met hoge temperaturen, waar austenitisch roestvrij staal zijn nodig. Net als bij de traditionele austenitische roestvaste staalsoorten is de dubbele grens een belangrijk kenmerk van de nikkelrijke austenitische roestvaste staalsoorten vanwege de lagere stapelfoutenergie. Austenitische roestvaste staalsoorten zijn gevoelig voor spanningscorrosiescheuren (SCC). De weerstand tegen spanningscorrosie wordt echter aanzienlijk verbeterd wanneer het nikkelgehalte hoger is dan 20%. Het effect van nikkel op de spanningsintensiteit van de spanningscorrosiedrempel (105 ℃, 22% NaCl waterige oplossing) in Fe-Ni-Cr-legeringen die 16% ~ 21% chroom bevatten, wordt bestudeerd. Nikkelrijk austenitisch roestvast staal (NiASS) kan als een aparte klasse roestvast staal worden beschouwd. In feite is de weerstand tegen spanningscorrosie van bifasisch en ferrietroestvrij staal vergelijkbaar met die van bifasisch en ferrietroestvrij staal wanneer het nikkelgehalte hoger is dan 30%. Verschillende beperkte kwaliteiten nikkelrijk austenitisch roestvrij staal staan vermeld in de onderstaande tabel. De superaustenitische roestvaste staalsoorten 254SMO en 654SMO zijn speciaal ontworpen voor de olie- en gasindustrie. Typische toepassingen zijn zeewaterkoeling, pulpbleken en hydraulische en instrumentenleidingapparatuur.

 

Ni-austenitische roestvaste staalsoorten

Legering	C	Si	Mn	Cr	Ni	ma	W	Co	Cu	Nb	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
Legering 800	0.07	0.6	0.6	20.5	30.5
353MA	0.05	1.6	1.5	25	35						0.16
Legering 825	0.03	0.5	0.8	20	38.5	2.6
Legering 625	0.03	0.5	0.5	21	Bal	8.5
Legering 690	0.02	0.5	0.5	30	60
Legering 600	0.05	0.4	0.8	16.5	Bal				0.5

SANICRO 25, een 22Cr-25Ni-legering, is ontworpen voor gebruik in ketels tot 700 °C. Het is een materiaal dat geschikt is voor oververhitters en herverwarmers vanwege de goede kruipbreuksterkte en corrosieweerstand bij hoge temperaturen. In feite is de kruipbreuksterkte van SANICRO 25 superieur aan die van de meeste austenitische roestvaste staalsoorten in het bereik van 600 ~ 750 ℃. In een zeer corrosieve zure omgeving is de Sanicro 28 doorgaans de beste keuze. Het wordt gebruikt bij boorputten met hoge intensiteit met buizen, behuizing en zuurgasvoering, en andere toepassingen zijn onder meer verwarmingstoestellen, pompsystemen en pompen en containers in natte fosforzuurfabrieken en superfosforzuurfabrieken.

Legering 800 wordt vaak gebruikt in het omgevingsbereik van 550 tot 1100 ℃, wat uitstekende kruipweerstand, goede corrosieweerstand bij hoge temperaturen en hoge temperatuursterkte van materialen vereist. Deze legeringen worden ook gebruikt in de inlaat- en uitlaatpoorten van de productie van ammoniak, methanol en civiel gas, evenals in de ovenbuizen die worden gebruikt bij de productie van vinylchloride en ethyleen. Andere toepassingen zijn onder meer warmtewisselingsbuizen en stralingsbuizen voor gefluïdiseerde verbrandingsbedden en onderdelen van warmtebehandelingsovens, zoals geluiddemperbuizen en beschermhulzen voor thermokoppels.

De 25Cr-35Ni-legering 353Ma is ontworpen voor gebruik in kraakovens en reformbuizen waar synthetische gassen worden behandeld in omgevingen waar carboneren en stikstofabsorptie potentieel problematisch zijn. Hoewel er andere alternatieven zijn die meer chroom bevatten, is 353 MA de beste keuze. Eén reden is dat het het element Ce bevat, dat helpt bij het vormen van een zeer stabiele oxidelaag aan het oppervlak.

Legering 690 bevat 60 procent nikkel en wordt voornamelijk gebruikt in de leidingen van stoomgeneratoren in kerncentrales. De bedrijfstemperatuur bedraagt 365℃, waarbij de spanningscorrosie tussen de korrels een potentieel probleem is. Onder bepaalde gebruiksomstandigheden is legering 690 vrijwel vrij van corrosie, waardoor het de voorkeurslegering is.

Het is interessant om op te merken dat nikkelrijk austenitisch roestvrij staal 254SMO ook wordt gebruikt voor kunst. Het beeldhouwwerk “God, Over the Rainbow” van Carl Milles werd in 1995 geïnstalleerd aan de zuidkust van het Nak Strand in Stockholm. Het beeldhouwwerk is ongeveer 23 meter hoog en is een beroemde schilderachtige plek waar dagelijks een groot aantal zeilers langskomt. Het omringende zeewater bevat zout, chloride veroorzaakt zeer gemakkelijk oppervlaktecorrosie, superaustenitisch roestvrij staal 254SMO met hoge sterkte is zeer geschikt voor deze omgeving.