Sanicro® 69: Premium-Austenitische Legierung für Dampferzeuger in Kernkraftwerken

Produktübersicht

Sanicro® 69 ist eine austenitische Nickel-Chrom-Eisen-Legierung, die primär für Dampferzeuger in Druckwasserreaktoren (PWR) in Kernkraftwerken eingesetzt wird. Für diese Anwendung wird der Werkstoff im „thermisch behandelten“ Zustand geliefert. Diese Behandlung bewirkt Chromkarbid-Ausscheidungen an den Korngrenzen ohne nennenswerte Chromverarmung. Der Werkstoff zeichnet sich durch gute Strukturstabilität und Schweißbarkeit aus.

Kernmerkmale für Dampferzeuger-Anwendungen

• Extrem hohe Beständigkeit gegen Spannungsrisskorrosion in Primärkreislauf-Bedingungen von PWR-Anlagen
• Verbesserte Lochfraßbeständigkeit in chloridhaltigen Lösungen im Vergleich zu Alloy 600

Weitere Eigenschaften

• Gute Korrosionsbeständigkeit in alkalischen Umgebungen
• Exzellente Leistung in Salpetersäure-Lösungen

Für Dampferzeuger-Anwendungen wird Sanicro® 69 nach strengsten Einzelspezifikationen geliefert, um maximale Zuverlässigkeit in Kernkraftwerken zu gewährleisten.

Technische Eigenschaften

Allgemeine Eigenschaften

Eigenschaft	Temperatur	Wert
Dichte	23,0 °C	8,12 g/cm³

Mechanische Eigenschaften

Eigenschaft	Temperatur	Wert	Bemerkung
Elastizitätsmodul	20,0 °C	210 GPa
	100,0 °C	206 GPa
	200,0 °C	201 GPa
	300,0 °C	195 GPa
	400,0 °C	189 GPa
	500,0 °C	182 GPa
	600,0 °C	174 GPa
Bruchdehnung	23,0 °C	30 %	min.
Härte (Vickers)	23,0 °C	160 HV
Zugfestigkeit	20,0 °C	585 MPa	min.
	100,0 °C	550 MPa	min.
	200,0 °C	510 MPa	min.
	300,0 °C	495 MPa	min.
	400,0 °C	490 MPa	min.
	500,0 °C	480 MPa	min.
	600,0 °C	440 MPa	min.
	700,0 °C	340 MPa	min.
0,2 %-Dehngrenze (Rp0,2)	20,0 °C	240 MPa	Höhere Werte für Dampferzeugerrohre im thermisch behandelten Zustand erreichbar (280 MPa bei 20 °C)
	100,0 °C	220 MPa	Höhere Werte für Dampferzeugerrohre im thermisch behandelten Zustand erreichbar (280 MPa bei 20 °C)
	200,0 °C	190 MPa	Höhere Werte für Dampferzeugerrohre im thermisch behandelten Zustand erreichbar (280 MPa bei 20 °C)
	300,0 °C	187 MPa	Höhere Werte für Dampferzeugerrohre im thermisch behandelten Zustand erreichbar (280 MPa bei 20 °C)
	400,0 °C	184 MPa	Höhere Werte für Dampferzeugerrohre im thermisch behandelten Zustand erreichbar (280 MPa bei 20 °C)
	500,0 °C	180 MPa	Höhere Werte für Dampferzeugerrohre im thermisch behandelten Zustand erreichbar (280 MPa bei 20 °C)
	600,0 °C	175 MPa	Höhere Werte für Dampferzeugerrohre im thermisch behandelten Zustand erreichbar (280 MPa bei 20 °C)
	700,0 °C	150 MPa	Höhere Werte für Dampferzeugerrohre im thermisch behandelten Zustand erreichbar (280 MPa bei 20 °C)
Kerbschlagzähigkeit (Charpy)	Da Sanicro® 69 eine voll austenitische Legierung ist, besitzt sie gute Zähigkeit bis -196 °C (-320 °F)

Thermische Eigenschaften

Eigenschaft	Temperatur	Wert	Bemerkung
Wärmeausdehnungskoeffizient	100,0 °C	1,35E-5 1/K	für 30 °C bis genannte Temperatur
	200,0 °C	1,40E-5 1/K	für 30 °C bis genannte Temperatur
	300,0 °C	1,45E-5 1/K	für 30 °C bis genannte Temperatur
	400,0 °C	1,50E-5 1/K	für 30 °C bis genannte Temperatur
	500,0 °C	1,55E-5 1/K	für 30 °C bis genannte Temperatur
	600,0 °C	1,55E-5 1/K	für 30 °C bis genannte Temperatur
Spezifische Wärmekapazität	23,0 °C	460 J/(kg·K)
	100,0 °C	480 J/(kg·K)
	200,0 °C	495 J/(kg·K)
	300,0 °C	505 J/(kg·K)
	400,0 °C	510 J/(kg·K)
	500,0 °C	520 J/(kg·K)
600,0 °C	580 J/(kg·K)
Wärmeleitfähigkeit	23,0 °C	11 W/(m·K)
	100,0 °C	13 W/(m·K)
	200,0 °C	14 W/(m·K)
	300,0 °C	16 W/(m·K)
	400,0 °C	18 W/(m·K)
	500,0 °C	19 W/(m·K)
600,0 °C	23 W/(m·K)

Elektrische Eigenschaften

Eigenschaft	Temperatur	Wert
Elektrischer Widerstand	20,0 °C	1,11E-6 Ω·m
	100,0 °C	1,14E-6 Ω·m
	200,0 °C	1,18E-6 Ω·m
	300,0 °C	1,22E-6 Ω·m
	400,0 °C	1,24E-6 Ω·m

Chemische Zusammensetzung (Gew.-%)

Element	Gehalt	Bemerkung
Aluminium	10 %
Kohlenstoff	0,02 %
Chrom	30 %
Cobalt	0,05 %	Niedrigere Gehalte nach Vereinbarung möglich
Eisen	Rest
Mangan	0,5 %	max.
Nickel	60 %
Phosphor	0,02 %	max.
Silizium	0,5 %	max.
Schwefel	0,015 %	max.

Technologische Eigenschaften & Verarbeitung

Anwendungsbereiche

• Dampferzeuger in Kernkraftwerken (PWR)
• Anlagenkomponenten in Kontakt mit Salpetersäure bei erhöhten Temperaturen
• Ausstattungen mit hoher Beständigkeit gegen Oxidation, Verkohlung und Einnitrierung
• Komponenten, die alkalischen Lösungen bei hohen Temperaturen ausgesetzt sind

Zulassungen & Zertifizierungen

• ASME Boiler and Pressure Vessel Code Case N-20 und N-474
• AFCEN RCCM M4105

Kaltumformung

Die ausgezeichnete Umformbarkeit von Sanicro® 69 erlaubt Kaltbiegen auf sehr kleine Biegeradien. Ein Glühen nach dem Kaltbiegen ist normalerweise nicht erforderlich, da Sanicro® 69 eine hohe Spannungsrisskorrosionsbeständigkeit aufweist.

Korrosionsbeständigkeit – Detaillierte Analyse

Spannungsrisskorrosion (SCC)

Der thermisch behandelte Zustand von Sanicro® 69 wurde speziell entwickelt, um Spannungsrisskorrosion in Dampferzeuger-Umgebungen von Kernkraftwerken zu widerstehen. Dies wurde durch Laborversuche in reinem Wasser (< 5 ppm O₂, 4–5 ppm H₂ zugesetzt) bei 365 °C (690 °F) bestätigt.

Ergebnis: In Sanicro® 69 trat während des gesamten Testzeitraums von 33.000 Stunden keine Spannungsrisskorrosion auf. Alloy 600 begann bereits nach 200 Stunden zu rissen.

Interkristalline Korrosion

Sanicro® 69 zeigt gute Beständigkeit gegen interkristalline Korrosion sowohl im thermisch behandelten als auch im lösungsgeglühten Zustand. Typische Korrosionsraten im Huey-Test (65 % HNO₃, 5 × 48 h, ASTM A262 Practice C) betragen 0,06 mm/Jahr (2,4 mpy).

Allgemeine Korrosion

Sanicro® 69 und Alloy C-276 wurden in 20 % HNO₃ + 4 % HF bei 65 °C (150 °F) getestet. Sanicro® 69 wies eine Korrosionsrate von 0,625 mm/Jahr (24,6 mpy) auf, während Alloy C-276 eine Rate von 23,7 mm/Jahr (933 mpy) aufwies.

Rohraufweitung

Sanicro® 69 wird genauso in Rohrböden aufgeweitet wie standardmäßige austenitische Edelstähle.

Wärmebehandlung

Für Dampferzeuger-Anwendungen: Die Rohre werden im thermisch behandelten Zustand geliefert. Dies bedeutet Exposition bei ca. 720 °C (1330 °F) für normalerweise 10 Stunden. Vor der thermischen Behandlung werden die Rohre bei ca. 1100 °C (2010 °F) für einige Minuten lösungsgeglüht.

Für andere Anwendungen: Die Rohre werden im lösungsgeglühten Zustand geliefert. Falls nach weiterer Bearbeitung ein zusätzliches Lösungsglühen erforderlich ist, wird folgendes Verfahren empfohlen:

1050 – 1150 °C (1920 – 2100 °F), 1 – 10 Minuten, schnelles Abkühlen in Luft oder Wasser.

Lieferformen

• Nahtlose Rohre und Rohre im Größenbereich von 1/4" Außendurchmesser (6,35 mm) bis 4" Außendurchmesser (101,6 mm), Wandstärken von 0,030" (0,9 mm) bis 1" (25,4 mm)
• Rohre und Rohre werden im lösungsgeglühten und gebeizten Zustand geliefert
• PWR-Dampferzeugerrohre werden im hellgeglühten und thermisch behandelten Zustand geliefert. Die thermische Behandlung erfolgt im Vakuumofen bei ca. 720 °C (1330 °F) für normalerweise 10 Stunden

Schweißen

Die Schweißbarkeit von Sanicro® 69 ist gut. Geeignete Schmelzschweißverfahren sind Handbogenschweißen (MMA/SMAW) und Gasabschirm-Schweißen, wobei WIG (GTAW) die erste Wahl ist.

Empfohlene Parameter: Wärmeeintrag < 1,0 kJ/mm, Zwischenschichttemperatur < 100 °C (210 °F). Ein Stringer-Bead-Verfahren sollte angewendet werden.

Empfohlene Zusatzwerkstoffe:

• WIG/GTAW oder MIG/GMAW: ISO 18274 S Ni 6052 / AWS A5.14 ERNiCrFe-7 (z. B. Exaton Ni68HP)
• MMA/SMAW: ISO 14172 E Ni 6152 / AWS A5.11 ENiCrFe-7 (z. B. Exaton Ni69)
• Auftragsschweißen: ISO 18274 S Ni 6043 / AWS A5.14 ERNiCrFe-14 (z. B. Exaton Ni69HPQ) Streifenelektrode für Auftragsschweißen von Rohrböden und Hochdruckbehältern, wenn Korrosionsbeständigkeit gleich Sanicro® 69 gefordert ist

Datenblatt aktualisiert: 07.05.2020 (ersetzt alle vorherigen Ausgaben)