Sandvik 5R10: Austenitischer Chrom-Nickel-Stahl für hohe Temperaturen und hohe Festigkeit

Sandvik 5R10 – Werkstoffdatenblatt

Sandvik 5R10 ist ein austenitischer Chrom-Nickel-Stahl mit kontrolliertem Kohlenstoffgehalt, der für verbesserte Festigkeit bei hohen Temperaturen optimiert wurde. Der Werkstoff eignet sich besonders für Anwendungen im Hochtemperaturbereich, bei denen eine Kombination aus Korrosionsbeständigkeit und mechanischer Festigkeit gefordert ist.

Allgemeine Eigenschaften

Eigenschaft	Temperatur	Wert	Bemerkung
Dichte	23,0 °C	7,9 g/cm³
Recyclinganteil		82,1 %	Durchschnittlicher Recyclinganteil

Mechanische Eigenschaften

Eigenschaft	Temperatur	Wert	Bemerkung
Kerbschlagzähigkeit (Charpy)	-196,0 °C	60 J	EN 13445-2 (UFPV-2) und EN 10216-5
Kriechfestigkeit (10⁴ h)	550 °C	195 MPa	ISO-Werte, bei 10.000 h
	575 °C	147 MPa	ISO-Werte, bei 10.000 h
	600 °C	122 MPa	ISO-Werte, bei 10.000 h
	625 °C	100 MPa	ISO-Werte, bei 10.000 h
	650 °C	79 MPa	ISO-Werte, bei 10.000 h
	675 °C	64 MPa	ISO-Werte, bei 10.000 h
	700 °C	48 MPa	ISO-Werte, bei 10.000 h
Kriechfestigkeit (10⁵ h)	550 °C	115 MPa	ISO-Werte, bei 100.000 h
	575 °C	93 MPa	ISO-Werte, bei 100.000 h
	600 °C	74 MPa	ISO-Werte, bei 100.000 h
	625 °C	58 MPa	ISO-Werte, bei 100.000 h
	650 °C	45 MPa	ISO-Werte, bei 100.000 h
	675 °C	33 MPa	ISO-Werte, bei 100.000 h
	700 °C	23 MPa	ISO-Werte, bei 100.000 h
Elastizitätsmodul	20 °C	200 GPa
	100 °C	194 GPa
	200 °C	186 GPa
	300 °C	179 GPa
	400 °C	172 GPa
	500 °C	165 GPa
Dehnung	23 °C	45 %	min.
Dehnung A2	23 °C	35 %	min.
Härte (Vickers)	23 °C	155 HV
Zugfestigkeit	23 °C	515 – 690 MPa
Dehngrenze Rp0,1	20 °C	240 MPa	min.
	50 °C	215 MPa	min.
	100 °C	190 MPa	min.
	150 °C	175 MPa	min.
	200 °C	165 MPa	min.
	250 °C	155 MPa	min.
	300 °C	150 MPa	min.
	350 °C	145 MPa	min.
	400 °C	140 MPa	min.
	450 °C	135 MPa	min.
	500 °C	130 MPa	min.
	550 °C	125 MPa	min.
	600 °C	120 MPa	min.
Dehngrenze Rp0,2	20 °C	210 MPa	min.
	50 °C	190 MPa	min.
	100 °C	165 MPa	min.
	150 °C	150 MPa	min.
	200 °C	140 MPa	min.
	250 °C	130 MPa	min.
	300 °C	125 MPa	min.
	350 °C	120 MPa	min.
	400 °C	115 MPa	min.
	450 °C	110 MPa	min.
	500 °C	105 MPa	min.
	550 °C	100 MPa	min.
	600 °C	95 MPa	min.

Thermische Eigenschaften

Eigenschaft	Temperatur	Wert	Bemerkung
Wärmeausdehnungskoeffizient	100 °C	1,65·10⁻⁵ 1/K	für 30 °C bis genannte Temperatur
	200 °C	1,70·10⁻⁵ 1/K	für 30 °C bis genannte Temperatur
	300 °C	1,75·10⁻⁵ 1/K	für 30 °C bis genannte Temperatur
	400 °C	1,80·10⁻⁵ 1/K	für 30 °C bis genannte Temperatur
	500 °C	1,85·10⁻⁵ 1/K	für 30 °C bis genannte Temperatur
	600 °C	1,85·10⁻⁵ 1/K	für 30 °C bis genannte Temperatur
	700 °C	1,90·10⁻⁵ 1/K	für 30 °C bis genannte Temperatur
Spezifische Wärmekapazität	20 °C	485 J/(kg·K)
	100 °C	500 J/(kg·K)
	200 °C	515 J/(kg·K)
	300 °C	525 J/(kg·K)
	400 °C	540 J/(kg·K)
	500 °C	555 J/(kg·K)
	600 °C	575 J/(kg·K)
Wärmeleitfähigkeit	20 °C	14 W/(m·K)
	100 °C	15 W/(m·K)
	200 °C	17 W/(m·K)
	300 °C	18 W/(m·K)
	400 °C	20 W/(m·K)
	500 °C	21 W/(m·K)
	600 °C	23 W/(m·K)

Chemische Zusammensetzung (Gew.-%)

Element	Gehalt	Bemerkung
Kohlenstoff	0,04 %	min.
Chrom	18,5 %
Eisen	Rest
Mangan	1,3 %
Nickel	9,5 %
Phosphor	0,04 %	max.
Silizium	0,4 %
Schwefel	0,015 %	max.

Technologische Eigenschaften & Anwendungsbereiche

Anwendungsgebiete

Sandvik 5R10 wird für ein breites Spektrum industrieller Anwendungen mit Schwerpunkt auf Hochtemperaturprozessen eingesetzt. Typische Beispiele sind: Wärmetauscher, Kondensatoren, Rohrleitungen, Kühl- und Heizspiralen in der chemischen, petrochemischen, Düngemittel-, Zellstoff- und Papierindustrie sowie in Kernkraftwerken, ferner in der Herstellung von Pharmazeutika, Lebensmitteln und Getränken.

Zulassungen

JIS-Zulassung für Edelstahlrohre.

Kaltumformung

Ein Glühen nach dem Kaltbiegen ist normalerweise nicht erforderlich, muss aber je nach Biegegrad und Betriebsbedingungen entschieden werden. Falls eine Wärmebehandlung nötig ist, sollte diese als Spannungsarmglühen oder Lösungsglühen durchgeführt werden (siehe „Wärmebehandlung“).

Korrosionsbeständigkeit

Allgemeine Korrosion: Sandvik 5R10 zeigt gute Beständigkeit in organischen Säuren bei moderaten Temperaturen, in Salzlösungen (z. B. Sulfate, Sulfide, Sulfite) und in alkalischen Lösungen bei moderaten Temperaturen. Das Risiko allgemeiner Korrosion in Schwefelsäure während Stillstandsperioden muss berücksichtigt werden. Da der Stahl nicht mit Molybdän legiert ist, verträgt er nur niedrige Konzentrationen bei begrenzten Temperaturen. In natürlich belüfteter Schwefelsäure liegt die Korrosionsrate unter 0,1 mm/Jahr, sofern die Temperatur 20 °C in 5%iger Lösung nicht übersteigt.

Interkristalline Korrosion: Aufgrund des relativ hohen Kohlenstoffgehalts besteht bei unsachgemäßer Wärmebehandlung oder Schweißen die Gefahr einer Verminderung der Beständigkeit gegen interkristalline Korrosion. Sandvik 3R12 hat einen deutlich niedrigeren Kohlenstoffgehalt und ist daher sicherer gegen interkristallinen Angriff.

Lochfraß- und Spaltkorrosion: Der Stahl kann bereits in Lösungen mit relativ geringem Chloridgehalt empfindlich auf Lochfraß- und Spaltkorrosion reagieren. Molybdänlegierte Stähle bieten besseren Widerstand, der mit steigendem Molybdängehalt zunimmt.

Spannungsrisskorrosion: Austenitische Stähle sind anfällig für Spannungsrisskorrosion. Diese kann bei Temperaturen über ca. 60 °C auftreten, wenn der Stahl Zugspannungen ausgesetzt ist und gleichzeitig mit bestimmten Lösungen – insbesondere chloridhaltigen – in Kontakt kommt. Solche Betriebsbedingungen sollten vermieden werden. Auch Stillstandsbedingungen sind zu beachten, da sich dann Kondensate bilden können, die sowohl Spannungsrisskorrosion als auch Lochfraß begünstigen. Für Anwendungen mit hoher Anforderung an Spannungsrisskorrosionsbeständigkeit wird der austenitisch-ferritische Stahl Sandvik SAF 2304 empfohlen.

Gaskorrosion: Sandvik 5R10 kann eingesetzt werden in:
• Luft bis 850 °C (1560 °F)
• Wasserdampf bis 750 °C (1380 °F)
• Synthesegas (Ammoniaksynthese) bis ca. 550 °C (1020 °F)
Das Kriechverhalten muss im Kriechbereich berücksichtigt werden. In schwefelhaltigen Abgasen ist die Korrosionsbeständigkeit reduziert; in solchen Umgebungen kann der Stahl bei 600–750 °C (1110–1380 °F) je nach Betriebsbedingungen eingesetzt werden. Zu berücksichtigen sind, ob die Atmosphäre oxidierend oder reduzierend ist (Sauerstoffgehalt) und ob Verunreinigungen wie Natrium und Vanadium vorhanden sind.

Wärmebehandlung

Die Rohre werden normalerweise in wärmebehandeltem Zustand geliefert. Falls nach weiterer Bearbeitung eine zusätzliche Wärmebehandlung erforderlich ist, wird Folgendes empfohlen:
Spannungsarmglühen: 850–950 °C (1560–1740 °F), Abkühlung an Luft.
Lösungsglühen: 1000–1100 °C (1830–2010 °F), schnelle Abkühlung an Luft oder in Wasser.

Warmumformung

Warmbiegen wird bei 1100–850 °C (2010–1560 °F) durchgeführt und sollte von einem Lösungsglühen gefolgt werden.

Lieferformen

Rohre und Leitungen werden normalerweise im lösungsgeglühten und weiß gebeizten Zustand oder im hellgeglühten Zustand geliefert. Der Dimensionierungsbereich ist in Abb. 1 ersichtlich. U-Rohre können auf Anfrage geliefert werden.

Schweißen

Die Schweißbarkeit von Sandvik 5R10 ist gut. Schweißen muss ohne Vorwärmen erfolgen; eine nachträgliche Wärmebehandlung ist normalerweise nicht erforderlich. Geeignete Schmelzschweißverfahren sind Lichtbogenhandschweißen (MMA/SMAW) und Gas-Schutzgasschweißen, wobei das WIG-Verfahren (TIG/GTAW) erste Wahl ist.
Für Sandvik 5R10 werden eine Wärmeeinbringung von <1,5 kJ/mm und eine Zwischentemperatur von <150 °C (300 °F) empfohlen.
Empfohlene Zusatzwerkstoffe:
• WIG/MIG-Schweißen: ISO 14343 S 19 9 H / AWS A5.9 ER308H
• Elektrodenhandschweißen: ISO 3581 E 19 9 H R / AWS A5.4 E308H-17

Datenblatt aktualisiert am 28.08.2019 (ersetzt alle vorherigen Ausgaben).