Sandvik 2RE10: Austenitischer Edelstahl mit extrem niedrigem Kohlenstoff für überlegene Salpetersäurebeständigkeit

Übersicht

Sandvik 2RE10 ist ein austenitischer Edelstahl mit extrem niedrigen Kohlenstoff- und Verunreinigungsgehalten. Der Werkstoff zeichnet sich aus durch:

• Exzellente Beständigkeit gegen Korrosion in Salpetersäure
• Exzellente Beständigkeit gegen interkristalline Korrosion
• Gute Beständigkeit gegen Lochfraß
• Gute Schweißbarkeit

Sandvik 2RE10 entspricht der Werkstoffnummer EN 1.4335, weist jedoch deutlich niedrigere Höchstwerte für C, Si, P, S und Mo auf als die Norm zulässt. Erhöhte Gehalte dieser Elemente erhöhen das Korrosionsrisiko und werden in Sandvik 2RE10 daher minimal gehalten.

Weitere technische Informationen und Diagramme zu Korrosions-, mechanischen und physikalischen Eigenschaften finden sich in den Abbildungen auf der Materialseite.

Datenblatt aktualisiert am 16.08.2019 (ersetzt alle vorherigen Ausgaben).

Eigenschaften

Allgemein

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

Mechanische Eigenschaften

Eigenschaft	Temperatur	Wert	Bemerkung
Kerbschlagzähigkeit (Charpy)	-270 °C	60 J	Mindestwert, EN 13445-2 (UFPV-2) und EN 10216-5
Kerbschlagzähigkeit (Charpy)	-196 °C	60 J	Mindestwert, EN 13445-2 (UFPV-2) und EN 10216-5
Elastizitätsmodul	20 °C	195 GPa	–
Elastizitätsmodul	100 °C	190 GPa	–
Elastizitätsmodul	200 °C	182 GPa	–
Elastizitätsmodul	300 °C	174 GPa	–
Elastizitätsmodul	400 °C	166 GPa	–
Elastizitätsmodul	500 °C	158 GPa	–
Dehnung	23 °C	35 %	Mindestwert
Härte Vickers	23 °C	155 HV	–
Zugfestigkeit	20 °C	500 – 670 MPa	–
Zugfestigkeit	50 °C	485 MPa	–
Zugfestigkeit	100 °C	470 MPa	–
Zugfestigkeit	150 °C	455 MPa	–
Zugfestigkeit	200 °C	440 MPa	–
Zugfestigkeit	250 °C	430 MPa	–
Zugfestigkeit	300 °C	420 MPa	–
Zugfestigkeit	350 °C	415 MPa	–
Zugfestigkeit	400 °C	410 MPa	–
Dehngrenze Rp0,1	20 °C	210 MPa	Mindestwert
Dehngrenze Rp0,1	50 °C	225 MPa	Mindestwert
Dehngrenze Rp0,1	100 °C	210 MPa	Mindestwert
Dehngrenze Rp0,1	150 °C	200 MPa	Mindestwert
Dehngrenze Rp0,1	200 °C	190 MPa	Mindestwert
Dehngrenze Rp0,1	250 °C	180 MPa	Mindestwert
Dehngrenze Rp0,1	300 °C	170 MPa	Mindestwert
Dehngrenze Rp0,1	350 °C	165 MPa	Mindestwert
Dehngrenze Rp0,1	400 °C	160 MPa	Mindestwert
Dehngrenze Rp0,2	20 °C	205 MPa	Mindestwert
Dehngrenze Rp0,2	50 °C	195 MPa	Mindestwert
Dehngrenze Rp0,2	100 °C	180 MPa	Mindestwert
Dehngrenze Rp0,2	150 °C	170 MPa	Mindestwert
Dehngrenze Rp0,2	200 °C	160 MPa	Mindestwert
Dehngrenze Rp0,2	250 °C	150 MPa	Mindestwert
Dehngrenze Rp0,2	300 °C	145 MPa	Mindestwert
Dehngrenze Rp0,2	350 °C	140 MPa	Mindestwert
Dehngrenze Rp0,2	400 °C	135 MPa	Mindestwert

Thermische Eigenschaften

Eigenschaft	Temperatur	Wert	Bemerkung
Wärmeausdehnungskoeffizient	100 °C	1,55 × 10⁻⁵ 1/K	von 30 °C bis genannte Temperatur
Wärmeausdehnungskoeffizient	200 °C	1,65 × 10⁻⁵ 1/K	von 30 °C bis genannte Temperatur
Wärmeausdehnungskoeffizient	300 °C	1,70 × 10⁻⁵ 1/K	von 30 °C bis genannte Temperatur
Wärmeausdehnungskoeffizient	400 °C	1,70 × 10⁻⁵ 1/K	von 30 °C bis genannte Temperatur
Wärmeausdehnungskoeffizient	500 °C	1,75 × 10⁻⁵ 1/K	von 30 °C bis genannte Temperatur
Wärmeausdehnungskoeffizient	600 °C	1,75 × 10⁻⁵ 1/K	von 30 °C bis genannte Temperatur
Wärmeausdehnungskoeffizient	700 °C	1,80 × 10⁻⁵ 1/K	von 30 °C bis genannte Temperatur
Spezifische Wärmekapazität	20 °C	470 J/(kg·K)	–
Spezifische Wärmekapazität	100 °C	495 J/(kg·K)	–
Spezifische Wärmekapazität	200 °C	530 J/(kg·K)	–
Spezifische Wärmekapazität	300 °C	555 J/(kg·K)	–
Spezifische Wärmekapazität	400 °C	580 J/(kg·K)	–
Spezifische Wärmekapazität	500 °C	600 J/(kg·K)	–
Spezifische Wärmekapazität	600 °C	615 J/(kg·K)	–
Spezifische Wärmekapazität	700 °C	630 J/(kg·K)	–
Wärmeleitfähigkeit	20 °C	13 W/(m·K)	–
Wärmeleitfähigkeit	100 °C	15 W/(m·K)	–
Wärmeleitfähigkeit	200 °C	17 W/(m·K)	–
Wärmeleitfähigkeit	300 °C	19 W/(m·K)	–
Wärmeleitfähigkeit	400 °C	21 W/(m·K)	–
Wärmeleitfähigkeit	500 °C	23 W/(m·K)	–
Wärmeleitfähigkeit	600 °C	25 W/(m·K)	–
Wärmeleitfähigkeit	700 °C	26 W/(m·K)	–

Elektrische Eigenschaften

Eigenschaft	Temperatur	Wert
Elektrischer Widerstand	20 °C	8,4 × 10⁻⁷ Ω·m
Elektrischer Widerstand	100 °C	9,0 × 10⁻⁷ Ω·m
Elektrischer Widerstand	200 °C	9,8 × 10⁻⁷ Ω·m
Elektrischer Widerstand	300 °C	1,07 × 10⁻⁶ Ω·m
Elektrischer Widerstand	400 °C	1,10 × 10⁻⁶ Ω·m
Elektrischer Widerstand	500 °C	1,14 × 10⁻⁶ Ω·m
Elektrischer Widerstand	600 °C	1,18 × 10⁻⁶ Ω·m
Elektrischer Widerstand	700 °C	1,20 × 10⁻⁶ Ω·m
Elektrischer Widerstand	800 °C	1,22 × 10⁻⁶ Ω·m
Elektrischer Widerstand	900 °C	1,23 × 10⁻⁶ Ω·m
Elektrischer Widerstand	1000 °C	1,24 × 10⁻⁶ Ω·m

Chemische Zusammensetzung (Gew.-%)

Element	Gehalt	Bemerkung
Kohlenstoff (C)	0,015 %	max.
Chrom (Cr)	24,5 %	–
Eisen (Fe)	Rest	–
Mangan (Mn)	1,8 %	–
Molybdän (Mo)	0,1 %	–
Nickel (Ni)	20 %	–
Phosphor (P)	0,02 %	max.
Silizium (Si)	0,15 %	max.
Schwefel (S)	0,005 %	max.

Technologische Eigenschaften

Anwendungsbereiche

Sandvik 2RE10 eignet sich hervorragend für Wärmetauscherrohre in Prozessen mit Salpetersäure, z. B. Salpetersäureherstellung, Acrylfaserproduktion, Ammoniumnitrat und Wiederaufarbeitung von Kernbrennstoffen. Umfangreiche Praxiserfahrung bestätigt die Überlegenheit gegenüber Standardstählen wie ASTM 304L und ASTM 329.

Nachbegasvorwärmer: Hauptgrund für hochkorrosive Bedingungen sind Salpetersäuretropfen, die im Nachgas vom Absorptionskolben mitgerissen werden. Im Vorwärmer setzen sich die Tropfen an der heißen Rohrwand ab und beginnen zu sieden. Die Temperatur des Heizmediums (heißes Prozessgas oder Dampf) kann sehr hoch sein. Unter diesen Bedingungen neigt ASTM 304L zu kurzer Standzeit. Rohre und Rohrböden aus Sandvik 2RE10 werden für lange Standzeiten empfohlen.

Kühler/Kondensatoren: Korrosion tritt normalerweise am Eintrittsende auf, wo das erste Kondensat entsteht. Bei Wiederaufsieden des ersten Kondensats werden die Bedingungen extrem korrosiv, was zu den in Abb. 5 dargestellten Angriffen führt. Durch Umstieg auf Sandvik 2RE10 wird die Standzeit wesentlich länger als z. B. bei ASTM 304L.

Zulassungen

ASME Code Case 2591, Section VIII, Division 1.

Kaltumformung

Die ausgezeichnete Umformbarkeit von Sandvik 2RE10 erlaubt Kaltbiegen auf sehr kleine Biegeradien. Kaltverformung beeinträchtigt die Beständigkeit gegen Allgemein- und Interkristallkorrosion nicht. Nach dem Kaltbiegen ist normalerweise kein Glühen erforderlich. Wurden Rohre jedoch kaltverformt und sollen unter Bedingungen eingesetzt werden, wo Spannungsrisskorrosion (SCC) droht, wird Spannungsarmglühen empfohlen (siehe „Wärmebehandlung“).

Korrosionsbeständigkeit

Allgemeine Korrosion: Sandvik 2RE10 wurde entwickelt, um Korrosionsprobleme in Salpetersäure zu lösen. Dank hohem Chrom- und niedrigem Verunreinigungsgehalt besitzt er deutlich bessere Salpetersäurebeständigkeit als ASTM 304L-Typen (Isokorrosionsdiagramm Abb. 1). In solchen Anwendungen ist Sandvik 2RE10 ASTM 304L, 321 und 329 weit überlegen. Die Korrosionsraten im 65%igen Salpetersäuretest (Huey-Test) werden in Abb. 2 verglichen.

Sandvik 3R12 entspricht ASTM 304L. Ergebnisse werden für lösungsgeglühten Zustand und nach Sensibilisierung (650 °C / 1 h) angegeben. ASTM 329 wurde nur 5 Min. bei 650 °C sensibilisiert.

Spannungsrisskorrosion (SCC): Der höhere Nickelgehalt macht Sandvik 2RE10 etwas beständiger gegen SCC als konventionelle austenitische Stähle wie ASTM 304L.

Interkristalline Korrosion: Sandvik 2RE10 ist hochbeständig gegen interkristalline Korrosion auch nach Langzeitsensibilisierung. Abb. 3 zeigt Huey-Testergebnisse (5 × 48 h in 65 % Salpetersäure) für sensibilisierte Proben von Sandvik 2RE10 und ASTM 304L. Die geringe Sensibilisierungsneigung ist bei komplizierten Schweißarbeiten vorteilhaft.

Bei Abnahmetests (Huey-Test) beträgt die garantierte maximale Korrosionsrate für Sandvik 2RE10 im lösungsgeglühten Zustand 0,12 mm/Jahr (5 mpy) und nach Sensibilisierung bei 675 °C (1250 °F) 0,20 mm/Jahr (8 mpy). Noch niedrigere Werte können vereinbart werden. Abb. 3 zeigt, dass Sensibilisierung die Korrosionsrate im Huey-Test kaum erhöht, während sie bei ASTM 304L signifikant ansteigt.

Lochfraßkorrosion: Sandvik 2RE10 weist deutlich höhere Lochfraßbeständigkeit als ASTM 304L auf und übertrifft auch ASTM 329 (Abb. 4).

Wärmebehandlung

Rohre werden im wärmebehandelten Zustand geliefert. Falls nach weiterer Bearbeitung eine Wärmebehandlung nötig ist:

Spannungsarmglühen: 850 – 950 °C (1560 – 1740 °F), 10 – 15 Min., schnelles Abkühlen an Luft. Alternativ 1000 – 1050 °C (1830 – 1920 °F), ca. 1 Min., schnelles Abkühlen an Luft.

Lösungsglühen: 1000 – 1100 °C (1830 – 2010 °F), 5 – 20 Min., schnelles Abkühlen an Luft oder in Wasser.

Lieferformen

Rohre: Bis 80 mm (3,15 Zoll) Außendurchmesser im lösungsgeglühten, weißbeizten oder hellgeglühten Zustand.

Weitere Lieferformen:

• Stabelektroden (beschichtet)
• Bleche und Platten
• Stahlbarren (Güte Sandvik 2RE69)

Schweißen

Die Schweißbarkeit von Sandvik 2RE10 ist gut. Geeignete Schmelzschweißverfahren: MMA/SMAW und Gaslichtbogenschweißen, wobei WIG/GTAW erste Wahl ist.

Wie alle vollaustenitischen Edelstähle hat Sandvik 2RE10 geringe Wärmeleitfähigkeit und hohe Wärmeausdehnung. Schweißpläne sind sorgfältig zu wählen, um Verzug zu minimieren. Bei Eigenspannungsbedenken kann nach dem Schweißen Lösungsglühen erfolgen.

Empfohlen: Wärmeeintrag < 1,0 kJ/mm, Zwischenschichttemperatur < 100 °C (210 °F). Strangnahtverfahren.

Empfohlene Zusatzwerkstoffe:

• WIG/GTAW oder MIG/GMAW:
  • 25.20.L (z. B. Exaton 25.20.L)
  • ISO 14343 S 25 22 2 N L (z. B. Exaton 25.22.2.LMn)
• MMA/SMAW:
  • ISO 3581 E 25 22 2 N L B (z. B. Exaton 25.22.2.LMnB)
  • ISO 14343 S 25 22 2 N L Draht oder Bänder für Auftragsschweißen von Rohrböden und Hochdruckbehältern, wo Korrosionsbeständigkeit gleich Sandvik 2RE10 gefordert ist.