Duplex - Häufig gestellte Fragen

Die folgenden Fragen spiegeln die Erfahrung von Herstellern in Fragen wider, die im Allgemeinen während der Herstellung von Duplex-Edelstahl auftreten. Diese Antworten sind Empfehlungen zu diesen praktischen Themen, wobei es möglicherweise viele richtige Antworten zu diesen Themen gibt. Die gegebenen Antworten können möglicherweise nicht auf alle vorkommenden Situationen angewendet werden. Für weitere Literaturhinweise zum Schweißen besuchen Sie bitte die Seite Fertigen und Schweißen. Fühlen Sie sich so frei und senden Sie uns Ihre Fragen an duplex.ssw@kci-world.com.

1. Kann ein herkömmlicher Kohlelichtbogen für das Ausbeulen und Entfernen von Defekten benutzt werden, obwohl die Anwendung von Plasmabrennern empfohlen wird? Woraus besteht ein minimales Schleifen, welches einem Ausbeulen durch Schweißen für die Entfernung der von der Erwärmung betroffenen Schichten nachfolgen sollte?

Das Ausbeulen mit Hilfe eines Kohlelichtbogens wurde erfolgreich bei der Konstruktion von Kesseln aus 2205 Duplex-Edelstahl angewendet. Dabei muss darauf geachtet werden, dass die Erwärmung wegen der möglichen Kohlenstoffverunreinigung minimiert wird. Wenn beim Ausbeulen vorsichtig geboten wird, ist das minimale Schleifen nicht belastend. Es scheint angebracht zu sein, ein geeignetes Schweißverfahren auszuführen, welche das normalerweise angewendete Ausbeulen beinhaltet, so wie es bei der praktischen Konstruktion eingesetzt wird.

2. Welches ist die maximal erlaubte Dickenreduzierung, die sich aus der Kaltumformung vor dem Ausglühen / das Abschrecken mit Wasser ergibt?

Eine genaue Antwort auf diese Frage kann nicht gegeben werden. Jedenfalls ist es üblich, bei der Fertigung von Kesseln aus 2205 Duplex-Edelstahl die gleichen Begrenzungen anzuwenden wie bei Kohlenstoffstählen entsprechend der ASME-Norm. Die übermäßig positiven und konservativen Begrenzungen haben bisher nicht zu Problemen im Betrieb geführt. Für Kessel, die nicht nach der ASME-Norm gefertigt werden, kann eine aggressivere Verformung erlaubt werden, ohne das von Problemen bei dieser kalt verarbeiteten Bedingung ausgegangen sind.

3. Welches ist die richtige Methode zum Reparieren von kleineren Defekten und Metalltränen auf der Prozessseite (Beispielsweise verursacht durch Abschlagen der vorher abgeschnittenen Leiterhalterungen und Hebelaschen – normale Entfernungsmethode)?

Diese Reparatur wird meistens durch Abschleifen erfolgreich ausgeführt, sofern notwendig und wird danach durch GTAW mit normalen Angleichfüllmaterial repariert. Wegen der Größe der Schweißnaht ist es ungewöhnlich, das Fehler oder Tränen zu übermäßigen Temperaturzeiten für die Reparatur der Schweißnaht führen. Dennoch sollte Vorsicht angewendet werden, um ein zu schnelles Abkühlen der Schweißnaht mit dem Ergebnis eines übermäßigen Ferrit-Anteils zu vermeiden. Geringes Erwärmen des Metalls unter geschützten Bedingungen bei Benutzung eines Schweißbrenners bevor das Füllmetall eingedrungen ist, verhindert normalerweise ein zu schnelles Abkühlen. Autogene Reparaturen werden wegen der Wahrscheinlichkeit der Bildung von übermäßigem Ferrit in der Schweißnaht nicht empfohlen.

4. Erhöhter Wärmeeintrag kann sich wegen der Reparatur von entdeckten Fehlern in der Schweißnaht durch NDT nach dem Schweißen ergeben. Sollte dieses Verfahren vorher auf Eignung geprüft werden. Wenn ja, wie?

Es ist richtig zu bestätigen, dass die Reparatur der Schweißnaht nicht das Material beschädigt, beispielsweise durch das gleiche Prüfverfahren, mit dem das Schweißverfahren als geeignet zugelassen wurde. So sollten Produzenten ihre Reparaturverfahren rechtzeitig im Voraus überprüfen. Alternativ kann die Reparatur dokumentiert und an einem Reststück der Produktion simuliert werden, wobei die Produktionstestplatten-Verfahren zur Reparatur der Schweißnaht angewendet werden.

5. Was ist eigentlich das obere Limit für den Schweißnaht-Wärmeeintrag bei einem Basismetall, welches die A-923-Kriterien voll erfüllt?

Das Ziel ist es, die Gesamtzeit der Temperatur zu beschränken. Deshalb ist es im Allgemeinen besser eine Schweißnaht mit wenigen Durchgängen bei relativ hohem Wärmeeintrag zu vervollständigen als mit vielen Durchgängen bei niedrigem Wärmeeintrag. Duplex-Edelstähle tolerieren einen relativ hohen Wärmeeintrag. Es ist möglich, dass beim Schweißen von Duplex-Edelstahl ein Heißreißen auftritt, was jedoch selten der Fall ist. Duplex-Edelstähle verfügen über relative geringe Wärmespannungen und hoher Wärmeleitfähigkeit. Die Erstarrung des Duplex-Füllmetalls neigt nicht zum Heißreißen, da es sich um eine vollständig austenitische Erstarrung handelt. Ein maximaler Wärmeeintrag von 65 – 100 kJ/mm hat sich in Abhängigkeit vom Schweißverfahren als ausreichend herausgestellt.

6. Darf sich der Wärmeeintrag unterhalb des erwähnten unteren Wertes von 0,5 kJ/mm bewegen, sofern der Ferritanteil 70 % nicht überschreitet (Beispielsweise beim Überlegieren der Basis und der Elektroden)?

Das Unterschreiten des unteren Wärmeeintrages ist erlaubt, vorausgesetzt, dass das Ergebnis die allgemeinen Anforderungen der Phasen-Balance und Korrosionsbeständigkeit erfüllt.

7. Liefert Strahlen mit Sodakalkglasperlen eine adäquate Oberfläche für die Korrosionsbehandlung als Alternative zum Beizen und welches ist der empfohlene Oberflächenprofilbereich?

Ob Sandstrahlen für die Korrosionsbehandlung ausreicht hängt vom Grad und der Natur der oxidierten Oberfläche und dem Ätzvermögen der Behandlung einschließlich der Tendenz des Mediums zum Anhaften an die Stahloberfläche ab. Während gebeizte Oberflächen eine Korrosionsbeständigkeit bis zur maximalen Leistungsfähigkeit der Stahlsorte liefern, kann eine durchgängig gestrahlte Oberfläche ausreichend und wirtschaftlicher sein. Zunder und Wärmefarben sind bei Duplex-Edelstählen besonders anhaftend und beständig gegen sowohl mechanische wie auch chemische Entfernung.

8. Welches ist die beste Methode zur Vorbereitung von Schweiß-/HAZ-Muster für die A923-C Prüfmethode?

Der Prüfling muss bei der Methode mit der am geringsten den Metallzustand störenden Weise entfernt werden. Sofern möglich wird Kaltschneiden empfohlen. Falls Schneidbrennen zum Abtrennen angewendet wurde, muss später kalt nachgeschnitten oder abgeschliffen werden, um alle durch das Heißabtrennen betroffenen Materialien zu entfernen. Um Gewichtsverlust während der Prüfung in Verbindung mit der Wärmetönung zu vermeiden, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, den Prüfling vor dem Schleifen der Oberfläche zu beizen. Dennoch muss die zu prüfende Oberfläche ohne jedes nachfolgende Beizen oder anderer chemischen Behandlung zur Reinigung der Oberfläche von Verfärbungen erfolgen. Es ist erlaubt die Schweißoberflächen des Prüflings im gebeizten Zustand zu lassen, solange die Querschnitts-Kanten im Ursprungszustand geprüft werden. Ein leichtes Anphasen des Prüflings ist hilfreich, sollte jedoch die Kanten nicht zu stark abrunden. Die Gegenwart von Graten an den Kanten führt zu Gewichtsverlusten, die nicht in Verbindung mit der Gegenwart der intermetallischen Phasen stehen. Korrosionsbefall an den Kanten muss in das akzeptierte Begrenzungskriterium eingeschlossen werden. "Geänderte G 48” Verfahren, welche die Nichtbeachtung der Kantenkorrosion erlauben, stellen keine geeigneten Prüfungen für die Gegenwart von nachteiligen intermetallischen Phasen dar. Sollten intermetallische Phasen vorhanden sein, sind dieser eher an den Kanten des Prüflings sichtbar als auf seinen Oberflächen, da sie mehr im Metall auftreten.

9. Ist eine “Geänderte G 48” Prüfung das Gleiche wie die A923 Methode C?

ASTM G 48 A und A923 Methode C sind ähnlich in dem Umfang, da sie ähnliche Geräte und Laborverfahren anwenden. Dennoch besteht ein wichtiger Unterschied bei ihrer Anwendung. ASTM G 48 ist eine Beschreibung des Laborverfahrens ohne Angabe der Prüftemperatur, Prüfzeit, Technik zur Korrosionsveranlagung und eines Annahmekriteriums. Die “Geänderte G 48” Prüfung gibt diese individuellen Anweisungen für diese Defizite an, aber nicht in allen Fällen. ASTM A923 Methode C legt jede einzelne dieser Positionen fest und gibt Annahmekriterien für Duplex-Edelstähle in Bezug auf die Abwesenheit von nachteiligen intermetallischen Phasen vor.

Ein wichtiger Unterschied ist, dass G 48 dem Prüfer die Nichtbeachtung von Korrosion an den Kanten des Prüflings erlaubt. Diese Erlaubnis ist absolut unangebracht für die Durchführung der Prüfung, um die Abwesenheit von intermetallischen Phasen in Duplex-Edelstählen nachzuweisen. Es ist ungewöhnlich, dass die intermetallischen Phasen an der Oberfläche der Platte oder der Schweißnaht auftreten. Für gewöhnlich treten sie im Metallinnern auf. Deshalb sollten Vorfälle von Lochkorrosion an den Kanten des Prüflings als Anzeichen auf ein Problem berücksichtigt und nicht ignoriert werden.

G 48 ist im Allgemeinen ein Verfahren, um mit einer Temperaturserie durchgeführt zu werden mit dem Ziel, die kritische Lochkorrosionstemperatur herauszufinden. Folglich wird die Zeit des Aussetzen und die Kontrolle für Lochkorrosion an der Oberfläche so gestaltet, um feine Lochkorrosionsanfänge zu erkennen. Eine Prüftemperatur für jede Sorte in A 923 wird unterhalb der kritischen Lochkorrosionstemperatur für Werkstoffe ohne intermetallische Phasen ausgewählt und eine oberhalb der kritischen Lochkorrosionstemperatur für Werkstoffe mit intermetallischen Phasen Der Lochkorrosion, wenn sie auftritt, ist schnell sichtbar. Dennoch wird der Gewichtsverlust gemessen, um das Potential zur Erörterung über die sichtbare Interpretation entfernen. Der Gewichtsverlust wird in eine Korrosionsrate umgerechnet, um unterschiedliche Größen und geometrischen Formen von Prüflingen einem einzigen Annahmekriterium unterzuordnen.

In wichtiges Thema ist die Vorbereitung der Oberfläche des Prüflings. Das Ziel ist es, intermetallische Phasen zu entdecken, sofern diese vorhanden sind. Chemische Behandlung der Prüflingsoberfläche (Neutralisierung oder Beizen) kann die Darstellung von intermetallischen Phasen auf der Oberfläche reduzieren und dazu führen, dass die Prüfung die Gegenwart von intermetallischen Phasen nicht sichtbar macht. Die Prüflingskanten sollten deshalb feingeschliffen werden, aber nicht chemisch behandelt werden, um die A923 Prüfung so effektiv als möglich durchführen zu können. Sollte Grund zur Besorgnis bestehen, dass die Prüflingsoberflächen zum Gewichtsverlust beitragen, besteht die richtige Vorbereitung des Prüflings aus Beizen und anschließendem Schleifen der Kanten.

10. Wenn Sie feststellen, das eine Schweißnaht einer Duplex-Edelstahlstruktur repariert werden muss und Sie über keine detailliert Aufzeichnung zum Schweißen während der Konstruktion verfügen, wie können Sie dann entscheiden, wie viel Schweißen sicher ist? Und welches Füllmetall sie verwenden müssen?

Die richtige Antwort hängt von der Natur der Schweißnaht, den Anwendungsbedingungen und der Anwendung selber ab, insbesondere dann, wenn die Struktur entsprechend ASME-Norm erstellt wurde oder nicht oder in einer Situation mit signifikanten Sicherheitsrisiken benutzt wird. Der sicherste Weg ist, einen Prüfling der Scheißnaht zu erhalten und eine Eignungsprüfung der vorgeschlagenen Reparaturform durchzuführen. Diese erzeugt Zusatzkosten und macht die Reparatur der Position des Prüflings erforderlich. Der Wert von guten Aufzeichnungen während des Schweißens in der Produktion wird in dieser Situation sehr deutlich. Und es ist angebracht, einen Metallurgen zu befragen, bevor diese Reparatur der Schweißnaht ausgeführt wird.

Das Problem, sofern es besteht, tritt meistens in der HAZ der ursprünglichen Schweißnaht auf. Die Auswahl des Füllmetalls wird wahrscheinlich keinen positiven Effekt bei der Behandlung dieses Problembereiches haben. Es gibt keinen Grund dafür, dass ein anderes Füllmetall als bei der ursprünglichen Schweißnaht verwendet werden sollte.

11. Gibt es besondere Probleme bei der Reinigung von der Wärmetönung von Duplex-Edelstahl?

Wegen seines relative hohen Chromanteils und der relative geringen Wärmespannung von Duplex-Edelstahl ist der Zunder normalerweise dünn und schwer zu entfernen. Es ist wünschenswert jede Hitzeverfärbung zu entfernen, um eine maximale Korrosionsbeständigkeit zu erzielen, aber es gibt einige Anwendungen, in denen das Verfahren selber die Hitzeverfärbung entfernt. Schleifen von glänzendem Metall ist effektiv. Strahlen kann ebenfalls effektiv sein, hängt jedoch von der Körnung und dem Strahlmedium ab und kann weniger effektiv als schleifen bei der Entfernung von Oxiden sein. Beizen, mit Lösung oder Paste, ist effektiv, aber es sind längere Zeiten oder aggressivere Chemikalien für Duplex-Stahlsorten erforderlich als sie normalerweise bei austenitischen Sorten erforderlich sind.

Neutralisierung, im Sinne der Entfernung von losem Eisen (durch Werkzeugberührung, usw.) ist nicht anders wie bei austenitischen Edelstählen. Es ist angebracht die Effektivität der Neutralisierung durch Prüfungen, wie in ASTM A 967 aufgeführt, zu bestätigen.

Es wird darauf hingewiesen, dass die vollständige Entfernung von Hitzeverfärbung in Abhängigkeit von der Anwendung nicht immer erforderlich ist. Beispielsweise ist die Entfernung der gesamten Hitzeverfärbung nicht erforderlich, wenn das Material Kraft Liquor ausgesetzt ist, ist jedoch wünschenswert für den Betrieb mit sauren Sulfitflüssigkeiten.

12. Wann ist Wärmebehandlung nach dem Schweißen vorteilhaft und welche Behandlung sollte angewendet werden?

 

Durch Wärmebehandlung im Bereich von 315 - 980 ºC (600 – 1800 º F) ergeben sich keinerlei Vorteile für Duplex-Edelstähle. Wärmeentspannungsbehandlung wird bei Stählen angewendet, die in der Lage sind Martensit zu bilden. Dieses ist bei Duplex-Edelstählen jedoch nicht der Fall. Die metallurgischen Zustände von Duplex-Edelstahl werden ernsthaft geschädigt, falls dieser einer Wärmebehandlung zur Entspannung, so wie bei Kohlenstoffstahl oder legiertem Stahle (In Betracht zu ziehen bei ungleichen Schweißnähten) angewendet wird.

Sollte Duplex-Edelstahl, aus welchem Grund auch immer Bedingungen die zur Bildung von intermetallischen Phasen führen, ausgesetzt werden, dann ist die richtige Abhilfe die Wärmebehandlung der gesamten Struktur. Die einzige Wärmebehandlung, die bei Duplex-Edelstahl anwendbar ist, ist ein vollständiges Ausglühen oberhalb der in ASTM A 240 aufgeführten Mindesttemperatur von 1040 ºC (1900 ºF) im Falle von 2205 mit anschließendem Abschrecken. Falls die Konstruktion nicht ausgeglüht und abgeschreckt werden kann, verbleiben lediglich die Alternativen der Verschrottung oder der Ersatzes der betroffenen Metallteile.

13. Wann ist Vorwärmen hilfreich oder erforderlich?

Das Vorwärmen von Duplex-Edelstahl vor dem Schweißen ist in zwei Situationen hilfreich: Wenn das Teil feucht ist, beispielsweise durch Kondensation, werden durch gleichmäßiges Aufwärmen auf eine Maximaltemperatur von über 95 º C (200 º F) die Probleme durch Feuchtigkeit bei Schweißen vermieden. Vorwärmen ist eine Alternative zur Vermeidung von Schweißnähten mit erhöhtem Ferrit, das als Folge eines zu schnellen Abschreckens auftritt. Die Beispiele schließen Widerstandspunktschweißen, einfache Oberflächenreparatur und schweißen von dünnen Materialien bis schweren Sektionen (Blechrohre, Rohreinschweißungen) ein. Die empfohlene Zwischendurchgangstemperatur von 150 º C (300 º F) bildet eine angemessene Maximaltemperatur für das Vorwärmen.

14. Welches ist die richtige Form für eine Lauföse?

Die Tatsache, dass der Zweck der Lauföse die Erstellung eines Schweißmusters ist, welches mit der Produktionsschweißnaht identisch ist, schreibt die Form der Öse vor. Idealerweise stammt die Platte der Öse aus dem gleichen Fertigungslos und hat die gleiche Dicke wie das Werkstück. Sie sollte eine Größe haben, die weder ungewöhnliche Erhitzung noch ungewöhnliche Abkühlung erzeugt. Sie sollte groß genug sein, um ohne Weiteres die notwendigen Muster für die ausgewählten Eignungstests zu liefern. Die Erfahrung zeigt, dass Schildchen von 6x6xt bis 12x12xt Zoll Endgröße ausreichend sind.

Mustermaterial kann von der Platte selber entnommen werden, wenn beispielweise Mannlöcher oder Öffnungen ausgeschnitten werden. Jedoch sind diese Muster nicht immer verfügbar. Wenn Stücklisten für große Konstruktionsprojekte mit besonderen Plattenabmessungen erstellt werden, ergibt sich nicht immer die Möglichkeit Abschnitte der Platten als Mustermaterial vorzunehmen. Eine gute Idee ist es, das Mustermaterial mit dem Kauf der Platte zu erhalten.

15. Wie wichtig ist die Auswahl der Temperatur für Charpy Tests, um die -40 ºC (-40 ºF) des A923 und der ASME Mindestmetalltemperatur zu vergleichen?

ASTM A923 und ASME UHA 51 haben nur die Eigenschaft gemeinsam, dass beide den Charpy Test verwenden. Dennoch ist der Zweck der Tests für beide Verfahren sehr unterschiedlich. Der Zweck des A923 ist es aufzuzeigen, dass die für einen bei Duplex-Edelstahlprodukten angewendete Wärmebehandlung die intermetallische Phase beseitigt hat. Der Charpy Test wurde ausgewählt, weil er sowohl dem Hersteller als auch dem Anwender bekannt ist. Wie im Anhang vom ASTM A 923 dargestellt, wurde ein Annahmekriterium von 40 ft-lb bei -40° C (-40° F) festgelegt, um die Erscheinung der intermetallischen Phase in einer metallografischen Untersuchung und einem Verlust an Korrosionsbeständigkeit in Wechselbeziehung zu stellen. Die Aufprallenergie wurde als das Annahmekriterium wegen seiner intuitiven Bedeutung und der Tatsache dass es schnell in einem Aufpralltest gemessen werden kann, ausgewählt. Die A 923-Prüfung dient nicht der Bescheinigung der Einsatzmöglichkeit bei dieser Temperatur. Der Test wurde ausgewählt, um die Abwesenheit der intermetallischen Phase zu belegen. Die hohe Aufschlagenergie und niedrige Temperatur sind erforderlich, um einen bedeutsamen Indikator für die extrem hart ausgeglühten Hüttenprodukte zu erhalten. A 923 ist nicht bei einer geschweißten Struktur anwendbar.

Im Gegensatz dazu wurde ASME UHA 51 entworfen, um die Gebrauchsfähigkeit aufzuzeigen. Die Temperatur ist die Mindestkonstruktionsmetalltemperatur, ein Konstruktionsfaktor, der für jede Installation definiert wird. Der Standardtest mit drei Prüflingen wird durch Messung der Längsausdehnung ausgeführt, um Ergebnisse zu bestätigen. Die Aufschlagsenergie unter 40 ft-lb wird als brauchbar akzeptiert. Er ist anwendbar für die gesamte Konstruktion, wie Basismetall, Schweißmetall oder HAZ. Wenn angemessen, ist es erlaubt, die strengeren Testbedingungen der ASTM A 923 mit einer Anzahl von Prüflingen anzuwenden und Messungen von sowohl Aufschlagenergie als aus Längenausdehnung um ASME UHA 51 zu bewerten um Prüfungskosten zu reduzieren.

16. Warum ist eine Aufprallenergie von 20 ft-lb für eine Schweißnaht ausreichend, während die Spezifikation 40 ft-lb bei -40° C (-40° F) für eine Platte fordert?

Die ASME hat festgelegt, dass 20 ft-lb eine angemessene Härte für den Betrieb in einer besonderen Klasse von Anwendungen darstellt. Der Härtegrad ist nicht hoch genug, um gut mit der Beobachtung der intermetallischen Phase in der Mikrostruktur und den damit verbundenen Verlusten der Korrosionsbeständigkeit in Duplex-Edelstahlplatten in Übereinstimmung zu stehen. Die Struktur der Duplex-Edelstahlplatte ist hart genug, um die Aufprallenergie zu zeigen, auch nach Bildung einer signifikanten intermetallischen Phase. Auf der anderen Seite kann Schweißmetall manchmal eine Härte von unter 40 ft-lb aufweisen, auch wenn keine intermetallische Phase vorhanden ist. Beispielsweise ist die Schweißhärte von der Gegenwart von Sauerstoff in der Schweißnaht abhängig, was bei abgeschirmten Schweißnähten auftreten kann.

17. Warum sind 25 % Ferrit ausreichend für eine Schweißnaht, wenn ein höherer Ferritgehalt für das Basismetall vorgegeben wird?

Das Basismetall wird in seiner Zusammensetzung für volles Ausglühen und Abschrecken spezifiziert, was zu Ferrit-Anteilen von 40 bis 50 % führt, besonders in der Bilanzstruktur. Diese Chemie kehrt schnell zurück zur Balance nach einem Wärmezyklus, der in der HAZ während dem Schweißen auftritt und die Korrosionsbeständigkeit und Härte beibehält. Es ist allgemein bekannt, dass Sauerstoff in Verbindung mit Flussmittelabschirmung die Härte des Schweißmetalls reduziert. Deshalb wird die Zusammensetzung des Füllmetalls für Flussmittelabschirmung entsprechend angepasst, um soviel Austenite als möglich zu produzieren, während die Vorteile der Duplex-Struktur beibehalten werden. Falls eine signifikante Verdünnung im Basismetall auftritt, enthält die Schweißnaht geringfügig mehr Ferrit. Der Ferritanteil von 25 % stellt den zu erreichenden Mindestwert dar, bei dem es zu keiner Verdünnung kommt, wie bei einem Abdeckdurchgang.

18. Ist das Abschrecken mit Wasser nach jeder Wärmebehandlung von Duplex-Edelstahl erforderlich?

Das Abschrecken mit Wasser ist nach dem Ausglühen im Stahlwerk oder bei einer gefertigten und wärmebehandelten Komponente, wie Kesselboden, Armaturen oder Schmiedestück erforderlich. Dennoch kann es angemessen sein das Teil mit Luft während des Verfahrens zu kühlen und danach das endgültige Ausglühen und Abschrecken als getrennten Vorgang auszuführen. Das luftgekühlte Teil wird nicht über die optimale Härte und Korrosionsbeständigkeit in diesem Zustand verfügen. Beide sind jedoch für die weitere Bearbeitung ausreichend. Durch die abschließende Wärmebehandlung und dem Abschrecken mit Wasser werden die maximale Härte und Korrosionsbeständigkeit wiedergewonnen.

19. Gibt es Mindest- und Maximaltemperaturen für den Einsatz von Duplex-Edelstählen?

Die Härte der Duplex-Edelstahlplatten aus dem Walzwerk unterliegt keiner abrupten Ductile-Brittle-Umformung. Vielmehr nimmt sie von seiner High-Shelf-Energy zu einer sehr niedrigen Aufprallenergie graduell ab, so wie die Temperatur von Umgebungstemperatur auf Temperaturen im Bereich von -45 ºC bis -75 ºC (-50 ºF bis -100 ºF) abnimmt. Somit wird die Mindestanwendungstemperatur in Übereinstimmung mit der Härte des Duplex-Edelstahles bestimmt. Es ist anzumerken, dass einige Anwendungen für eine Mindestmetalltemperatur unter -40 ºC (-40 ºF) ausgeführt wurden.

Die Maximaltemperatur für ASME-Norm Anwendungen beträgt 315 ºC (600 ºF). Diese Temperatur wurde ausgewählt und stellt die Mindesttemperatur für die Transformationskurve für 475 ºC (885 ºF) Versprödung dar. Unterhalb dieser Temperatur wird der Stahl nicht spröde, selbst bei jahrelanger Einwirkung. Bei Anwendungen ohne Normierung sollte der Gebrauch von 2205 in Anwendungen berücksichtigt werden, wenn eingeschränkte Abweichungen im Bereich leicht oberhalb der Grenztemperatur vorhanden sind. Dennoch tritt die Versprödung auf und Ausnahmen bei der 315 ºC (600 ºF) Grenze sollten nicht ohne der vollen Kenntnis und Untersuchung unternommen werden.

20. Wie beeinflussen die Eigenschaften von Duplex-Edelstählen die Wandstärke, Wärmeausdehnung und Wärmeübertragung im Vergleich zu austenitischen Edelstählen?

Im Allgemeinen ist die Aussage richtig, dass die Festigkeit von Duplex-Edelstählen doppelt so hoch ist wie die von konventionellen austenitischen Edelstählen. Diese Beziehung besagt jedoch nicht, dass die Wände bei der gleichen Konstruktion aus Duplex-Edelstahl halb so dünn sind wie die aus austenitischem Edelstahl. Die höhere Festigkeit von Duplexsorten spiegelt sich in höheren zulässigen Konstruktionsspannungen in der ASME-Norm wieder. Abhängig von der Konstruktionsform ist es möglich die Wandstärke des erforderlichen Materials signifikant durch die Verwendung von Duplex-Edelstahl zu reduzieren, und dadurch Kosten einzusparen.

Die Wärmeausdehnung von Duplex-Edelstahl liegt in der Mitte von Kohlenstoffstahl und austenitischen Edelstählen. Dieser Unterschied ist ein Vorteil bei Strukturen mit zyklischer Erwärmung, da die Ausdehnung im Vergleich zu austenitischen Materialen wesentlich geringer ist. Auf der anderen Seite kann der Einsatz von Duplex-Edelstahl innerhalb einer Konstruktion aus austenitischem Edelstahl Probleme verursachen, da der Duplex-Edelstahl nicht über die gleiche Wärmeausdehnung verfügt. Die Kombination von hoher Festigkeit und niedriger Ausdehnung kann bedeuten, dass Duplex-Edelstahl hohe Spannungen an den Verbindungsstellen mit austenitischen Strukturen erzeugt.

Wegen seiner ferritischen Matrix ist Duplex-Edelstahl effizienter in der Wärmeübertragung als austenitischer Edelstahl. Die Eigenschaft, kombiniert mit dünneren Materialien, die sich aus dem wirtschaftlichen Einsatz wegen der höheren Festigkeit der Duplexsorten ergeben, können als signifikanter Vorteil in Anwendungen von Wärmeübertragungen ausgenutzt werden.
 
                                          
                                        
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