Sandvik 2RK65™

Typische Anwendungen für Sandvik 2RK65™ finden sich in Ölraffinerien und in der chemischen und petrochemischen Industrie. Sandvik 2RK65™ wird auch in der Zellstoff- und Papierindustrie, der mineralischen und metallurgischen Industrie, der Lebensmittelindustrie, in der Meerwasserkühlung und in vielen anderen Bereichen eingesetzt.

Die Sorte ist eine ausgezeichnete Alternative zu standardmäßigen austenitischen Edelstählen in Wärmetauschern, die Hochtemperaturwasser mit Chloridverunreinigung verwenden.

Genehmigungen:

Bei hohen Temperaturen:Der Stahl sollte nicht längere Zeit Temperaturen über ca. 550 °C (1020 °F) ausgesetzt werden, da dies zur Ausscheidung intermetallischer Phasen führt, die sowohl die mechanischen Eigenschaften als auch die Korrosionsbeständigkeit beeinträchtigen können des Stahls.

Die gute Duktilität von Sandvik 2RK65™ erlaubt das Biegen im kalten Zustand auf kleinste Biegeradien, die mit modernen Verfahren und Maschinen erreichbar sind. Nach dem Kaltbiegen ist kein Glühen erforderlich. Wenn die Rohre jedoch stark kaltverformt wurden und unter Bedingungen eingesetzt werden sollen, bei denen mit Spannungsrisskorrosion (SCC) zu rechnen ist, wird ein Lösungsglühen empfohlen (siehe unter „Wärmebehandlung“).

Für Druckbehälteranwendungen in Deutschland kann eine Wärmebehandlung nach Kaltverformung gemäß VdTÜV-Wb 421 erforderlich sein. Die Wärmebehandlung sollte durch Lösungsglühen erfolgen.

Allgemeine Korrosion:Der Stahl wurde ursprünglich für den Einsatz in Schwefelsäure entwickelt. Seine gute Beständigkeit wird durch einen hohen Molybdängehalt und die Legierung mit Kupfer erreicht. Abbildung 1 ist ein Isokorrosionsdiagramm für Sandvik 2RK65™, Sanicro® 28 und ASTM 316L in entgaster Schwefelsäure.

Die im Nassverfahren hergestellte technische Phosphorsäure enthält unterschiedliche Mengen an Verunreinigungen aus dem Ausgangsmaterial, dem Phosphatgestein. Die gefährlichsten dieser Verunreinigungen sind Chloride, Cl-, und Fluoride in freier Form, F-. Sandvik 2RK65 wurde erfolgreich in vielen Anwendungen in Phosphorsäureanlagen und für den Umgang mit technischer Säure eingesetzt. Für die härtesten Korrosionsbedingungen bietet jedoch Sanicro® 28, das speziell für Phosphorsäureanwendungen entwickelt wurde, eine überlegene Korrosionsbeständigkeit.

In reiner Essigsäure sind sowohl Sandvik 2RK65™ als auch ASTM 316L bei allen Temperaturen und Konzentrationen bei atmosphärischem Druck vollständig beständig. Bei erhöhten Temperaturen und Drücken korrodiert ASTM 316L jedoch, während Sandvik 2RK65™ beständig bleibt. Erfahrungen aus der Essigsäureherstellung haben gezeigt, dass mit Ameisensäure verunreinigte Essigsäure immer ätzend ist. In Säure dieser Art ist Sandvik 2RK65 weitaus beständiger als ASTM 316L, siehe Tabelle 1 unten. Die praktische Betriebserfahrung hat die Überlegenheit von Sandvik 2RK65™ auch gegenüber ASTM 317L bestätigt.

In Ameisensäure zeigt der hochlegierte Sandvik 2RK65™ eine bessere Beständigkeit als herkömmliche Stähle vom Typ ASTM 316L, siehe Abbildung 3. In Oxalsäure zeigt Sandvik 2RK65™ eine bessere Leistung als ASTM 316L, siehe Abbildung 4. 2RK65 ist beständig (Korrosionsrate <0,1 mm/Jahr) in Milchsäure in allen Konzentrationen bei Temperaturen bis oder knapp unter dem Siedepunkt bei atmosphärischem Druck. Dies bedeutet eine Korrosionsbeständigkeit ähnlich oder etwas besser als ASTM 316L in Milchsäure. Aufgrund seines Molybdängehalts ist Sandvik 2RK65™ weniger beständig gegen Salpetersäure als Stähle der Typen ASTM 304L und ASTM 310L, die üblicherweise in diesen Umgebungen verwendet werden.

Ein hoher Molybdängehalt ist ein Vorteil in Salzsäure, und Sandvik 2RK65™ mit seinen 4,5 % Mo ist folglich weitaus widerstandsfähiger als beispielsweise ASTM 316L. Sandvik 2RK65 eignet sich daher für den Einsatz in chemischen Prozesslösungen, die geringe Mengen an Salzsäure enthalten. Das Isokorrosionsdiagramm ist in Bild 5 dargestellt. Die Gefahr von Lochfraß ist jedoch zu beachten. Auch in Flusssäure profitiert Sandvik 2RK65™ von seinem hohen Molybdängehalt, obwohl Flusssäure im Vergleich zu Salzsäure eine noch aggressivere Säure ist, siehe Isokorrosionsdiagramm in Abbildung 6.

Tabelle 1. Ergebnisse von Labortests, die 1+3+3 Tage in kochenden Gemischen aus Essig und Ameisensäure dauerten.

Aufgrund seines hohen Chrom- und Nickelgehalts besitzt Sandvik 2RK65™ eine viel bessere Beständigkeit in Natriumhydroxid als ASTM 304 und ASTM 316, siehe Abbildung 7.

Wie man sieht, steigt bei hohen Temperaturen die Gefahr von Spannungsrisskorrosion (SCC). Dieses Risiko wird verstärkt, wenn Chloride vorhanden sind. Die Legierung Sanicro® 28 bietet eine bessere Beständigkeit gegen Spannungsrisskorrosion und auch allgemeine Korrosion als dies bei Sandvik 2RK65™ der Fall ist.

Lochkorrosion:Der hohe Chrom- und Molybdängehalt dieses Stahls macht ihn sehr beständig gegen Lochfraß. Dies wurde durch umfangreiche praktische Erfahrung im Service mit chloridhaltigen Prozesslösungen und Meerwasserkühlung bestätigt.

Wie in Abbildung 8 zu sehen ist, liegt die mittlere kritische Lochfraßtemperatur (CPT) für Sandvik 2RK65™ bei etwa 75 °C (165 °F) bei einem Potential von 400 mV SCE in einer neutralen Lösung (pH =6) mit demselben Chlorid Inhalt wie Meerwasser. Dieser Wert ist 50 °C (120 °F) höher als bei ASTM 316 und 20 °C (68 °F) höher als bei Alloy 825 (21Cr42Ni3Mo).

Spannungsrisskorrosion (SCC):Gewöhnliche austenitische Stähle der Typen ASTM 304 und ASTM 316 sind anfällig für Spannungsrisskorrosion (SCC) in chloridhaltigen Lösungen bei Temperaturen über etwa 60°C (140oF). Bei hohen Temperaturen über etwa 100 °C (212 °F) reichen Chloridgehalte im ppm-Bereich (10-4 %) aus, um bei diesen Stählen Spannungsrisskorrosion zu verursachen. Ein Nickelgehalt von 25 % reicht aus, um unter Praxisbedingungen eine sehr gute Beständigkeit zu erreichen. Labortests in Calciumchlorid bestätigen die Überlegenheit von Sandvik 2RK65™ in Bezug auf die Beständigkeit gegen Spannungsrisskorrosion im Vergleich zu ASTM 304 und ASTM 316. Wie Abbildung 9 zeigt, ist die Schwellenspannung (die Spannung, die erforderlich ist, um einen Bruch innerhalb der maximalen Testzeit auszulösen) beträchtlich höher für Sandvik 2RK65™ als für ASTM 304 und ASTM 316. Sandvik 2RK65™ ist mindestens bis zum 0,9-fachen der Zugfestigkeit beständig. Autoklaventests bei unterschiedlichen Chloridgehalten und Temperaturen liefern wertvolle Daten für die Materialauswahl. Auch diese Art der Prüfung zeigt die gute SCC-Beständigkeit von Sandvik 2RK65™, weitaus besser als die Stahlsorten ASTM 304 und ASTM 316, siehe Abbildung 10. Es ist wichtig, sich der Tatsache bewusst zu sein, dass die Restspannungen um eine Schweißnaht herum vorhanden sind nicht wärmebehandelt wurden, entsprechen oft der Dehngrenze des Materials. Diese Spannungen entsprechen einem aufgebrachten Spannungs-/Zugfestigkeitsverhältnis von nur 0,3–0,5, was ausreicht, um die Schwellenspannung zu überschreiten und dadurch Spannungsrisskorrosion in ASTM 304 und ASTM 316 zu verursachen.

Spaltkorrosion:Sowohl Labortests als auch praktische Erfahrungen haben gezeigt, dass Sandvik 2RK65™ wesentlich widerstandsfähiger gegen Spaltkorrosion ist als ASTM 316L. Dies ist in Tabelle 2 dargestellt. Spalten sollten dennoch möglichst vermieden werden, insbesondere in chloridhaltigen Lösungen. Tabelle 2. Ergebnisse von Spaltkorrosionstests in belüfteter stehender NaCl-Lösung (1,8 % Cl&supmin;) pH =6, Testzeitraum 58 Tage. Das Flächenverhältnis zwischen zerklüfteter und nicht zerklüfteter Oberfläche auf der Probe beträgt 1/12.

Metrische Einheiten

Imperiale Einheiten

Die Rohre werden im wärmebehandelten Zustand geliefert. Wenn nach der Weiterverarbeitung eine zusätzliche Wärmebehandlung erforderlich ist, wird Folgendes empfohlen.

Lösungsglühen:1080–1150°C (1975–2100°F), 5–30 Minuten, schnelles Abschrecken in Luft oder Wasser.

Lieferformen:

Nahtlose Rohre werden in Abmessungen bis 230 mm (9,1 Zoll) Außendurchmesser im lösungsgeglühten und weiß gebeizten Zustand oder im blankgeglühten Zustand geliefert. Rohre können nach Kundenzeichnung gebogen und auf Wunsch nach dem Biegen geglüht werden.

Beschläge:90 Grad Bögen werden standardmäßig aus Sandvik 2RK65™ gemäß ANSI B16.9 und gegebenenfalls ASTM A403 hergestellt. Flansche werden standardmäßig nach ANSI B16.5 in Form von Aufsteckflanschen (Klasse 150) und Vorschweißflanschen (Klasse 300) und nach relevanten Abschnitten von ASTM A182 hergestellt. Auf Anfrage können Beschläge nach anderen Normen gefertigt werden. Andere Arten von Fittings wie Reduzierstücke, T-Stücke und Kupplungen können auf Anfrage ebenfalls geliefert werden.

Sonstige Lieferformen:

The weldability of Sandvik 2RK65™ is good. Welding must be carried out without preheating, and normally there is no need for any subsequent heat treatment. Geeignete Verfahren zum Schmelzschweißen sind das Lichtbogenhandschweißen (E-Hand/E-Hand) und das Schutzgasschweißen, wobei das WIG/GTAW-Verfahren die erste Wahl ist.

In common with all fully austenitic stainless steels, Sandvik 2RK65™ has low thermal conductivity and high thermal expansion. Schweißpläne sollten daher im Vorfeld sorgfältig ausgewählt werden, damit Verzüge der Schweißverbindung minimiert werden. Wenn Eigenspannungen zu befürchten sind, kann nach dem Schweißen ein Lösungsglühen durchgeführt werden.

For Sandvik 2RK65™, heat-input of <1.0 kJ/mm and interpass temperature of <100°C (210°F) are recommended. Es sollte eine Raupenschweißtechnik verwendet werden.

Recommended filler metals for temperature:

• WIG/WIG- oder MIG/GMAW-Schweißen
  • ISO 14343 S 20 25 5 Cu L/ AWS A5.9 ER385 (e.g. Exaton 20.25.5.LCu)
• MMA/SMAW-Schweißen
  • ISO 3581 E 20 25 5 Cu N L R/ AWS A5.4 E385-16 (e.g. Exaton 20.25.5.LCuR)
  • ISO 14343 S 20 25 5 Cu L wire or strip electrodes are recommended for overlay welding of tube sheets and high-pressure vessels in cases where corrosion resistance, equal to that of Sandvik 2RK65™, is required.