Sandvik 254 SMO – Premium Austenitischer Edelstahl für Meerwasser- & Chloridumgebungen

Überblick

Sandvik 254 SMO ist ein hochlegierter austenitischer Edelstahl, der für den Einsatz in Meerwasser und anderen aggressiven chloridhaltigen Medien entwickelt wurde. Der Stahl zeichnet sich durch folgende Eigenschaften aus:

• Hervorragende Beständigkeit gegen Lochfraß und Spaltkorrosion, PRE ≥ 42,5 (PRE = %Cr + 3,3 × %Mo + 16 × %N in Gew.-%)
• Hohe Beständigkeit gegen allgemeine Korrosion
• Hohe Beständigkeit gegen Spannungsrisskorrosion
• Höhere Festigkeit als konventionelle austenitische Edelstähle
• Gute Schweißbarkeit

Eigenschaften

Allgemein

Eigenschaft	Temperatur	Wert	Bemerkung
Dichte	23,0 °C	8 g/cm³
Recyclinganteil		82,1 %	Durchschnittlicher Recyclinganteil

Mechanisch

Eigenschaft	Temperatur	Wert	Bemerkung
Charpy-Schlagzähigkeit	-196,0 °C	60 J	EN 13445-2 (UFPV-2) und EN 10216-5
Elastizitätsmodul	20,0 °C	195 GPa
Elastizitätsmodul	100,0 °C	190 GPa
Elastizitätsmodul	200,0 °C	182 GPa
Elastizitätsmodul	300,0 °C	174 GPa
Elastizitätsmodul	400,0 °C	166 GPa
Elastizitätsmodul	500,0 °C	158 GPa
Dehnung	23,0 °C	35 %	min.
Dehnung A2	23,0 °C	35 %	min.
Härte, Rockwell B	23,0 °C	96 [-]	max.
Zugfestigkeit	23,0 °C	675 - 850 MPa
Streckgrenze Rp0,1	20,0 °C	340 MPa	min.
Streckgrenze Rp0,1	100,0 °C	270 MPa	min.
Streckgrenze Rp0,1	200,0 °C	225 MPa	min.
Streckgrenze Rp0,1	300,0 °C	200 - 205 MPa	min.
Streckgrenze Rp0,1	350,0 °C	195 MPa	min.
Streckgrenze Rp0,1	400,0 °C	185 - 190 MPa	min.
Streckgrenze Rp0,1	450,0 °C	175 MPa	min.
Streckgrenze Rp0,1	500,0 °C	170 - 180 MPa	min.
Streckgrenze Rp0,2	20,0 °C	310 MPa	min.
Streckgrenze Rp0,2	100,0 °C	230 MPa	min.
Streckgrenze Rp0,2	200,0 °C	190 MPa	min.
Streckgrenze Rp0,2	300,0 °C	170 - 175 MPa	min.
Streckgrenze Rp0,2	350,0 °C	165 MPa	min.
Streckgrenze Rp0,2	400,0 °C	155 - 160 MPa	min.
Streckgrenze Rp0,2	450,0 °C	145 MPa	min.
Streckgrenze Rp0,2	500,0 °C	140 - 148 MPa	min.

Thermisch

Eigenschaft	Temperatur	Wert	Bemerkung
Wärmeausdehnungskoeffizient	100,0 °C	1,6E-5 1/K	für 30°C bis zur genannten Temperatur
Wärmeausdehnungskoeffizient	200,0 °C	1,6E-5 1/K	für 30°C bis zur genannten Temperatur
Wärmeausdehnungskoeffizient	300,0 °C	1,65E-5 1/K	für 30°C bis zur genannten Temperatur
Wärmeausdehnungskoeffizient	400,0 °C	1,65E-5 1/K	für 30°C bis zur genannten Temperatur
Wärmeausdehnungskoeffizient	500,0 °C	1,7E-5 1/K	für 30°C bis zur genannten Temperatur
Wärmeausdehnungskoeffizient	600,0 °C	1,7E-5 1/K	für 30°C bis zur genannten Temperatur
Wärmeausdehnungskoeffizient	700,0 °C	1,75E-5 1/K	für 30°C bis zur genannten Temperatur
Spezifische Wärmekapazität	20,0 °C	485 J/(kg·K)
Spezifische Wärmekapazität	100,0 °C	510 J/(kg·K)
Spezifische Wärmekapazität	200,0 °C	535 J/(kg·K)
Spezifische Wärmekapazität	300,0 °C	565 J/(kg·K)
Spezifische Wärmekapazität	400,0 °C	585 J/(kg·K)
Spezifische Wärmekapazität	500,0 °C	600 J/(kg·K)
Spezifische Wärmekapazität	600,0 °C	615 J/(kg·K)
Spezifische Wärmekapazität	700,0 °C	625 J/(kg·K)
Wärmeleitfähigkeit	20,0 °C	10 W/(m·K)
Wärmeleitfähigkeit	100,0 °C	12 W/(m·K)
Wärmeleitfähigkeit	200,0 °C	14 W/(m·K)
Wärmeleitfähigkeit	300,0 °C	16 W/(m·K)
Wärmeleitfähigkeit	400,0 °C	18 W/(m·K)
Wärmeleitfähigkeit	500,0 °C	20 W/(m·K)
Wärmeleitfähigkeit	600,0 °C	21 W/(m·K)
Wärmeleitfähigkeit	700,0 °C	23 W/(m·K)

Chemische Zusammensetzung

Element	Gehalt	Bemerkung
Kohlenstoff	0,02 %	max.
Chrom	20 %
Kupfer	0,7 %
Eisen	Basis
Mangan	1 %	max.
Molybdän	6,1 %
Nickel	18 %
Stickstoff	0,2 %
Phosphor	0,03 %	max.
Silizium	0,8 %	max.
Schwefel	0,01 %	max.

Technologische Eigenschaften

Anwendungsbereiche

Sandvik 254 SMO wird in folgenden Anwendungen eingesetzt:

• Ausstattungen für Meerwasserhandling, z. B. Meerwasserkühlung, Kühlwasserrohre, Ballastwassersysteme, Feuerlöschsysteme etc.
• Hydraulik- und Instrumentenrohre
• Ausstattungen in Zellstoffbleichanlagen
• Komponenten in Gasreinigungsanlagen
• Tanks und Leitungen für Chemikalien mit hohem Halogenidgehalt

Markeninformation: 254 SMO ist eine Marke von Outokumpu OY.

Zulassungen

Zulassungen:

• UNS S31254 (Sandvik 254 SMO) in Form von nahtlosen Rohren wurde von der American Society of Mechanical Engineers (ASME) für den Einsatz gemäß ASME Boiler and Pressure Vessel Code Section VIII, Div. 1 zugelassen. Für nahtlose Rohre in Form von Tubes gibt es keine Zulassung, aber gemäß ASME Paragraph UG-15 ist es erlaubt, die Bemessungswerte für nahtlose Rohre gemäß ASME Section VIII, Div. 1 auch für nahtlose Tubes zu verwenden.
• NACE MR 0175 (sulfidspannungsrissbeständiges Material für Ölfeldausrüstung).

Bei hohen Temperaturen: Intermetallische Phasen fallen im Temperaturbereich 600–1000 °C (1110–1830 °F) aus. Daher sollte der Stahl nicht über längere Zeit diesen Temperaturen ausgesetzt werden.

Kaltumformung

Die ausgezeichnete Umformbarkeit von Sandvik 254 SMO erlaubt Kaltbiegen auf sehr enge Biegeradien. Glühen ist nach Kaltbiegen normalerweise nicht erforderlich.

Korrosionseigenschaften

In halogenidhaltigen Lösungen (Chlorid-, Bromid-Ionen) können konventionelle Edelstähle leicht durch lokale Korrosion in Form von Lochfraß, Spaltkorrosion oder Spannungsrisskorrosion (SCC) angegriffen werden. In sauren Umgebungen beschleunigen Halogenide auch die allgemeine Korrosion.

Allgemeine Korrosion: In reiner Schwefelsäure ist Sandvik 254 SMO deutlich beständiger als ASTM TP316, und in natürlich belüfteter Schwefelsäure mit Chloridionen zeigt Sandvik 254 SMO höhere Beständigkeit als '904L'.

Interkristalline Korrosion: Sandvik 254 SMO hat einen sehr geringen Kohlenstoffgehalt. Das Risiko der Karbidausscheidung beim Erhitzen (z. B. Schweißen) ist daher sehr gering. Der Stahl besteht den Strauss-Test (ASTM A262, Practice E) auch nach Anlassen für eine Stunde bei 600–1000 °C (1110–1830 °F). Aufgrund des hohen Legierungsgehalts können jedoch im Temperaturbereich 600–1000 °C intermetallische Phasen an den Korngrenzen ausfallen. Diese Ausfällungen bergen kein Risiko für interkristalline Korrosion in den Umgebungen, für die der Stahl vorgesehen ist. Daher kann geschweißt werden, ohne Risiko interkristalliner Korrosion.

Lochfraß- und Spaltkorrosion: Die Beständigkeit wird primär durch Chrom-, Molybdän- und Stickstoffgehalt bestimmt. Herstellung und Fertigung (z. B. Schweißen) sind ebenfalls entscheidend für die tatsächliche Leistung im Einsatz. Der PRE-Wert (Pitting Resistance Equivalent) dient zum Vergleich der Lochfraßbeständigkeit in Chloridumgebungen.

PRE = %Cr + 3,3 × %Mo + 16 × %N (in Gew.-%)

PRE-Wert für Sandvik 254 SMO = ≥ 42,5.

Die Ergebnisse der Laborbestimmung der kritischen Lochfraßtemperatur (CPT) in 3 % NaCl zeigen, dass Sandvik 254 SMO sehr gute Beständigkeit in chloridhaltigem Wasser besitzt und daher ein geeignetes Material für Meerwasser ist.

Spannungsrisskorrosion (SCC): Gewöhnliche austenitische Stähle der Typen ASTM TP304 und TP316 sind anfällig für SCC in chloridhaltigen Lösungen bei Temperaturen über ca. 60 °C (140 °F). Bei austenitischen Stählen nimmt die SCC-Beständigkeit mit höherem Nickel- und Molybdängehalt zu. Beschleunigte Tests zeigen eindeutig, dass Sandvik 254 SMO eine sehr gute SCC-Beständigkeit aufweist.

In kochender 25 % NaCl-Lösung (pH=1,5) mit U-Biegeproben zeigte Sandvik 254 SMO nach 1000 h keinen Versagen (kein Angriff), während ASTM TP316 nach <150 h versagte (Lochfraß) und '904L' nach 1000 h keinen Versagen zeigte, aber Spaltkorrosion aufwies.

Im Tropfverdunstungsversuch (0,1 M NaCl, 300 °C, Spannung 0,9×Rp0,2) erreichte Sandvik 254 SMO 425 h bis zum Versagen, verglichen mit 105 h (ASTM TP316) und 225 h ('904L').

Spaltkorrosion: Die Schwäche konventioneller Edelstähle ist ihre begrenzte Spaltkorrosionsbeständigkeit. In Meerwasser besteht z. B. ein deutlich höheres Risiko für Spaltkorrosion unter Dichtungen, Ablagerungen oder Bewuchs. Tests in natürlichem Meerwasser bei 60 °C (140 °F) haben gezeigt, dass Sandvik 254 SMO längere Zeit ohne Spaltkorrosion ausgesetzt werden kann.

Wärmebehandlung

Die Rohre werden im wärmebehandelten Zustand geliefert. Falls zusätzliche Wärmebehandlung durch weitere Verarbeitung erforderlich ist, wird empfohlen:

Lösungsglühen: 1150–1200 °C (2100–2190 °F), Abschrecken in Wasser. Dünnwandige Rohre min. 1130 °C (2060 °F), Abschrecken in Luft/Wasser.

Bearbeitung

Sandvik 254 SMO ist ein hochlegierter austenitischer Edelstahl und erfordert daher zähere Schneidplatten als niedriglegiertere austenitische Güten. Beim Bearbeiten von Sandvik 254 SMO werden deutlich niedrigere Schnittgeschwindigkeiten empfohlen im Vergleich zu den Güten Sanmac 304/304L und Sanmac 316/316L, die eine verbesserte Zerspanbarkeit aufweisen.

Reibung gegen Kupfer/Kupferlegierungen oder ähnliche Metalle vermeiden, da diese in metallischer Form Risse bei nachfolgendem Schweißen, Warmumformen oder Wärmebehandlung verursachen können.

Lieferformen

Nahtlose Rohre und Rohrleitungen werden in Abmessungen bis 230 mm (9,06 Zoll) Außendurchmesser geliefert. Der Lieferzustand ist entweder lösungsgeglüht und weiß gebeizt, oder lösungsgeglüht in einem Blankglühprozess.

Weitere Lieferformen:

• Geschweißte Rohre und Rohrleitungen
• Formstücke und Flansche
• Stahlstäbe
• Schmiedeerzeugnisse
• Gussprodukte

Schweißen

Die Schweißbarkeit von Sandvik 254 SMO ist gut. Geeignete Schmelzschweißverfahren sind Handbogenschweißen (MMA/SMAW) und Gasabschirm-Schweißen, wobei das WIG-Verfahren (TIG/GTAW) erste Wahl ist.

Wie alle vollaustenitischen Edelstähle hat Sandvik 254 SMO geringe Wärmeleitfähigkeit und hohe Wärmeausdehnung. Schweißpläne sollten daher sorgfältig im Voraus ausgewählt werden, um Verzug der Schweißnaht zu minimieren. Falls Eigenspannungen ein Problem darstellen, kann nach dem Schweißen Lösungsglühen durchgeführt werden.

Für Sandvik 254 SMO werden Wärmeeintrag <1,5 kJ/mm und Zwischentemperatur <100 °C (210 °F) empfohlen. Eine Strangperlen-Schweißtechnik sollte angewendet werden.

Nickelbasislegierungen mit hohem Molybdän- und Chromgehalt müssen als Zusatzwerkstoffe verwendet werden, um im unnachbehandelten Zustand gute Korrosionsbeständigkeit zu erreichen.

Empfohlene Zusatzwerkstoffe:

• WIG/MIG-Schweißen:
  • ISO 18274 S Ni 6625 / AWS A5.14 ERNiCrMo-3 (z. B. Exaton Ni60)
  • ISO 18274 S Ni 6059 / AWS A5.14 ERNiCrMo-13 (z. B. Exaton Ni59)
• Handbogenschweißen:
  • ISO 14172 E Ni 6625 / AWS A5.11 ENiCrMo-3 (z. B. Exaton Ni60)
  • ISO 14172 E Ni 6059 / AWS A5.11 ENiCrMo-13 (z. B. Exaton Ni59)

Datenblatt aktualisiert am 06.11.2019 (ersetzt alle vorherigen Ausgaben)