Leitfaden zur Auswahl von Edelstahlrohren nach ASTM A312

Stellen Sie sich ein Rohrsystem unter extremer Hitze oder korrosiven Bedingungen wie das Gefäßsystem eines menschlichen Körpers vor. So wie zerbrechliche Blutgefäße zu katastrophalen Folgen führen können, kann die Auswahl des falschen Materials für kritische Rohrleitungsanwendungen zu Systemausfällen führen. Das Edelstahlrohr ASTM A312 könnte die Lösung sein, die Sie suchen.

ASTM A312 ist eine Standardspezifikation, die von der American Society for Testing and Materials (ASTM) entwickelt wurde und nahtlose, geradnahtgeschweißte und stark kaltverformte geschweißte austenitische Edelstahlrohre abdeckt. Diese Spezifikation wurde speziell für Hochtemperatur- und allgemeine korrosive Umgebungen entwickelt und umfasst einige der am häufigsten verwendeten Güten wie 304/304L und 316/316L Edelstahl. Dieser Artikel bietet eine detaillierte Analyse des Standards ASTM A312 und untersucht seine chemische Zusammensetzung und mechanischen Eigenschaften, um Ihren Materialauswahlprozess zu leiten.

Edelstahlrohre spielen aufgrund ihrer außergewöhnlichen Korrosionsbeständigkeit eine wichtige Rolle in Hochtemperaturanwendungen. Da die Industrie zunehmend Materialien benötigt, die rauen Betriebsbedingungen standhalten, hat sich Edelstahl als Weiterentwicklung von Standard-Kohlenstoffstahl herauskristallisiert. Durch die Zugabe von Legierungselementen wie Nickel und Chrom zum Basiseisen verbessert Edelstahl seine Beständigkeit gegenüber korrosiven Umgebungen erheblich.

Bevor Sie verschiedene Edelstahlsorten untersuchen, ist es wichtig, die auf dem Markt erhältlichen gängigen Typen und ihre Klassifizierungen zu verstehen.

Im Allgemeinen kann jede Stahllegierung mit einem Chromgehalt von mindestens 10,5 % als "Edelstahl" betrachtet werden. Abhängig von der spezifischen Kombination von Legierungselementen (wie Nickel, Chrom, Molybdän, Titan, Kupfer, Stickstoff usw.) gibt es jedoch zahlreiche verschiedene Güten, von denen jede unterschiedliche strukturelle, chemische und mechanische Eigenschaften aufweist.

Das bemerkenswerteste Merkmal von Edelstahl ist seine hervorragende Korrosionsbeständigkeit, die auf die schützende Chromoxidschicht zurückzuführen ist, die sich auf seiner Oberfläche bildet. Diese Oxidschicht reagiert mit Sauerstoff und bildet eine mikroskopische Barriere, die Korrosion wirksam verhindert. Darüber hinaus weisen Edelstahllegierungen im Vergleich zu Kohlenstoffstahl eine bessere Zähigkeit bei Tieftemperaturanwendungen, höhere Festigkeit und Härte, eine höhere Duktilität und geringere Wartungskosten auf.

Edelstähle können basierend auf ihrer metallurgischen Struktur grob in die folgenden Serien eingeteilt werden:

Dies ist die gebräuchlichste Art von Edelstahl. Die Zugabe von Elementen wie Nickel, Mangan und Stickstoff verleiht austenitischem Edelstahl eine ausgezeichnete Schweißbarkeit und Formbarkeit. Durch Erhöhung des Gehalts an Chrom, Molybdän und Stickstoff kann seine Korrosionsbeständigkeit weiter verbessert werden. Grundlegende austenitische Stähle sind jedoch anfällig für Spannungsrisskorrosion (ein höherer Nickelgehalt ist erforderlich, um die Beständigkeit gegen Spannungsrisskorrosion zu verbessern). Austenitische Edelstähle können durch Wärmebehandlung nicht gehärtet werden, können aber kaltverformt werden, um sehr hohe Festigkeitswerte zu erzielen und gleichzeitig eine beträchtliche Zähigkeit und Duktilität beizubehalten.

Obwohl austenitische Stähle im Allgemeinen nichtmagnetisch sind, können sie je nach tatsächlicher Legierungszusammensetzung und dem Ausmaß der während der Produktion angewendeten Kaltverformung einen gewissen Magnetismus aufweisen. Austenitische Edelstähle werden in die 200er Serie (Chrom-Mangan-Nickel-Legierungen) und die 300er Serie (Chrom-Nickel-Legierungen, wie 304, 309, 316, 321, 347 usw.) unterteilt. Edelstahl der Güte 304 ist der gebräuchlichste austenitische Edelstahl, der für die meisten korrosiven Umgebungen geeignet ist. Jede andere Güte der 300er Serie kann die Grundeigenschaften von SS304 verbessern.

Martensitische Edelstähle ähneln ferritischen Stählen, da sie beide einen signifikanten Chromgehalt aufweisen, aber martensitische Stähle haben einen höheren Kohlenstoffgehalt, bis zu 1 %. Der hohe Kohlenstoffgehalt ermöglicht es, martensitische Stähle wie Standard-Kohlenstoff- und Chromlegierungsstähle zu härten und anzulassen (obwohl sie typischerweise eine geringere Schweißbarkeit und Duktilität aufweisen). Diese Art von Edelstahl eignet sich für Anwendungen, die eine hohe Festigkeit und eine moderate Korrosionsbeständigkeit erfordern. Im Gegensatz zu Standard-austenitischen Edelstählen sind martensitische Stähle magnetisch. Gängige martensitische Stahlsorten sind 410, 420 und 440C.

Ferritische Edelstähle haben einen signifikanten Chromgehalt, aber einen geringen Kohlenstoffgehalt (normalerweise unter 0,1 %). Der Name dieses Edelstahls leitet sich von seiner metallurgischen Struktur ab, die der von Kohlenstoff- und niedriglegierten Stählen sehr ähnlich ist. Diese Stähle haben ein breites Anwendungsspektrum, sind aber aufgrund ihrer schlechten Beständigkeit gegen Schweißen und begrenzter Formbarkeit nicht für dünne Oberflächen geeignet (ferritische Stähle weisen eine geringere Formbarkeit und Duktilität auf). Ferritische Edelstähle können durch Wärmebehandlung nicht gehärtet werden. Durch Zugabe von Molybdän zu ferritischem Stahl kann das Material in stark korrosiven Anwendungen wie Entsalzungsanlagen und Meerwasserumgebungen eingesetzt werden. Diese Stähle weisen auch eine ausgezeichnete Beständigkeit gegen Spannungsrisskorrosion auf. Wie martensitische Stähle sind ferritische Edelstähle magnetisch. Die gebräuchlichsten ferritischen Stahlsorten sind 430 (17 % Chrom) und 409 (11 % Chrom), die häufig in der Automobilindustrie verwendet werden.

Aushärtende (PH) Stähle erreichen eine außergewöhnliche Festigkeit durch die Zugabe von Elementen wie Kupfer, Niob und Aluminium. Diese Stähle können vor der abschließenden Warmaushärtung in sehr spezifische Formen mit hohen Toleranzen verarbeitet werden. Dies unterscheidet sich vom traditionellen Härten und Anlassen von martensitischen Stählen, die während der Verarbeitung zu Verformungen neigen. Die Korrosionsbeständigkeit von aushärtenden Stählen ist mit der von Standard-austenitischen Stählen wie SS304 vergleichbar. Der gebräuchlichste aushärtende Edelstahl ist 17-4PH, der 17 % Chrom und 4 % Nickel enthält.

Die Abmessungen von Standard-Edelstahlrohren werden durch die Spezifikation ANSI ASME B36.19 festgelegt. Nahtlose Edelstahlrohre sind in Größen von 1/8" bis 24" erhältlich, während geschweißte Edelstahlrohre in Größen von 2" bis 36" hergestellt werden (ASTM A312 Rohre, bei denen es sich um elektrisch-schweißgeschweißte austenitische Chrom-Nickel-Edelstahlrohre oder gewalzte Rohre handelt).