2205 Flansch

Die Verwendung von Duplex-Stahlrohrflanschen UNS S31803 gewährleistet eine hohe Leistung, höhere Korrosionsbeständigkeit und eine längere Lebensdauer. Aufgrund der dualen Natur austenitischer und ferritischer Mikrostrukturen, die zu gleichen Anteilen vorhanden sind, übernimmt das RTJ-Flanschmaterial aus Dualphasenstahl die Eigenschaften beider Stähle.

Wir sind einer der größten Hersteller von Gleitflanschen aus Duplexstahl mit guter Dauerfestigkeit und hoher Korrosionsbeständigkeit. Der Duplex-Stahl-Blindflansch 2205 ist auch für seine verschiedenen mechanischen Eigenschaften bekannt, wie z. B. seine hervorragende Beständigkeit gegen Rissbildung, Lochfraß und Korrosion in rauen Umgebungen.

Die chemische Zusammensetzung der Duplex F51-Flansche enthält Kohlenstoff, Chrom, Mangan, Molybdän, Stickstoff, Nickel und Phosphor. Flansche werden in Drucksystemen und Ventilarmaturen verwendet.

Als wirksamstes Verstärkungselement in fester Lösung erhöht es auch die Festigkeit erheblich. Stickstoff ist ein starker Austenitbildner und die Zugabe von Stickstoff verbessert die Zähigkeit von Dualphasenstählen erheblich. Außerdem verzögert es die Bildung intermetallischer Verbindungen so weit, dass die Verarbeitung und Herstellung von Dualphasenstählen möglich ist. Nickel ist ein austenitischer Stabilisator, der die Bildung der austenitischen FCC-Struktur fördert, die zur Zähigkeit von Dualphasenstählen beiträgt.

Bei Duplex-Edelstahlflanschen kann durch Lösungsglühen bei einer geeigneten Temperatur und anschließendes sofortiges Abschrecken mit Wasser das beste metallurgische Austenit-Ferrit-Phasengleichgewicht erzielt werden. Es ist wichtig, die Zeit zwischen dem Verlassen des Ofens und dem Abschrecken mit Wasser so kurz wie möglich zu halten. Dadurch soll der Wärmeverlust vom Flansch minimiert werden, der zur Ausfällung schädlicher Phasen führen kann, bevor das Wasser auf Raumtemperatur abgeschreckt wird.

Duplexstähle wurden auf den Markt gebracht, um die Probleme im Zusammenhang mit spannungsbedingter Korrosionsrissbildung durch Chlorlösungen anzugehen. Die chemische Zusammensetzung des Duplex-Flanschmaterials macht Flansche außerdem weniger anfällig für chlorbedingte Lochfraßkorrosion. Diese Legierungen sind kostengünstiger als Stähle auf Nickelbasis.

Lieferanten von Duplex-Edelstahlrohrflanschen empfehlen diese Edelstahlsorte für viele Anwendungen, da der Bereich der Edelstahlsorten dem Korrosionsbeständigkeitsbereich austenitischer Edelstahlsorten ähnelt, d. h. von Typ 304 oder 316 bis 6 % Molybdän-Edelstahl.

Der hohe Chrom-, Molybdän- und Stickstoffgehalt von 2205 bietet in den meisten Umgebungen eine bessere Korrosionsbeständigkeit als herkömmliche Edelstähle wie 316L und 317L. Diese exotische Legierung wird bei der Öl- und Gasexploration sowie in der chemisch verarbeitenden Industrie eingesetzt.

2205 Duplexstahl besteht aus einer zweiphasigen Mikrostruktur aus Ferrit und Austenit. Was die chemische Zusammensetzung von 2205-Duplex-Stahlflanschen betrifft, enthalten sie hauptsächlich 22 % Chrom, 3 % Molybdän und 5–6 % Nickel in Form von legiertem Edelstahl.

Dies bedeutet, dass es seine überlegene Duktilität und Korrosionsbeständigkeit aus dem Austenit in der Legierung erhält und der BLRF-Flansch aus Werkstoff Nr. 1.4462 eine höhere Festigkeit und Härte aufweist, die beide einen ferritischen Anteil haben.

Wie bei allen Edelstahlsorten hängt die Korrosionsbeständigkeit eines Metalls oder einer Legierung in erster Linie von der Zusammensetzung des Metalls, in diesem Fall Edelstahl, ab. Für die Beständigkeit gegen Chlorid-Lochfraß und Spaltkorrosion wird der Gehalt an Elementen wie Chrom, Molybdän und Stickstoff als am wichtigsten angesehen.

UNS S32205 Duplex Steel ASME SA182 Stumpfschweißflansche eignen sich für Meerwasser- und Stromerzeugungsanlagen, da ihre glatten Oberflächen Temperaturen von bis zu 600 °F standhalten und gleichzeitig hervorragende Strömungseigenschaften aufweisen.

Im Vergleich zu austenitischen Edelstählen weisen Duplex-Edelstähle höhere Zug- und Streckgrenzen sowie eine deutlich verbesserte Beständigkeit gegen Chlorid-SCC (Spannungsrisskorrosion) auf. Sie weisen außerdem eine höhere Zähigkeit auf als ferritische Edelstähle.

Da Duplex-Edelstähle einen geringeren Nickel- und Molybdängehalt als austenitische Edelstähle haben, weisen sie tendenziell eine ähnliche Korrosionsbeständigkeit auf. Der geringere Legierungsgehalt von Duplex-Edelstahl bedeutet geringere Kosten. Dies gilt insbesondere dann, wenn die Legierungszuschläge hoch sind. Aufgrund der höheren Streckgrenze von Duplex-Edelstählen im Vergleich zu austenitischen Edelstählen ist es außerdem oft möglich, ihre Querschnittsdicken zu reduzieren. Diese Kombination kann die Kosten und das Gewicht von Duplex-Rohrflanschabmessungen der Güteklasse 150 im Vergleich zu Komponenten aus austenitischem Edelstahl erheblich reduzieren.

Eine sekundäre Aufgabe von Duplex-Stahlflanschen besteht darin, den Arbeitern, die Zugang zu diesen Systemen haben, die Reinigung, Inspektion oder Modifizierung zu erleichtern. Im Allgemeinen werden Duplex-Edelstahlflansche in den folgenden Branchen eingesetzt: Chemieanlagen, Chemikalientanker, Wärmekraftwerke, Entsalzungsanlagen, Meerwasserpumpen, Rauchgasentschwefelungsanlagen, Bauwerke sowie Zellstoff- und Papierfabriken. In diesen Branchen werden Rohrleitungssysteme zum Übertragen von Medien eingesetzt, wodurch häufig ein gewisser Druck auf herkömmliche Flansche entsteht.

Duplex-Edelstähle haben eine gemischte Struktur aus kubisch raumzentriertem Ferrit (BCC) und kubisch flächenzentriertem Austenit (FCC). Die genaue Menge jeder Phase hängt von der Zusammensetzung und der Wärmebehandlung oder der thermischen Vorgeschichte ab. Bei den meisten Duplex-Edelstählen wird jedoch allgemein davon ausgegangen, dass sie etwa gleiche Mengen (Volumenanteile) an Ferrit und Austenit aufweisen.

Die Kombination aus Chrom, Molybdän und Stickstoff verleiht 2205 eine gute Beständigkeit gegen Chloridlochfraß und Spaltkorrosion. Diese Beständigkeit ist äußerst wichtig für Anwendungen wie Meeresumwelt, Brackwasser, Bleichbetriebe, geschlossene Wasserkreislaufsysteme und einige Lebensmittelverarbeitungsanwendungen.

Die Hauptlegierungselemente sind Chrom und Nickel, aber Stickstoff, Molybdän, Kupfer, Silizium und Wolfram können hinzugefügt werden, um das strukturelle Gleichgewicht zu kontrollieren und bestimmte korrosionsbeständige Eigenschaften zu verleihen. Die Korrosionsbeständigkeit von Duplex-Edelstählen ähnelt der von austenitischen Edelstählen, die ähnliche Legierungselemente enthalten.

Die Hochtemperaturfestigkeit von Gleitflanschen aus Zweiphasenstahl ist im Temperaturbereich von 950 bis 1150 °C ähnlich der Legierungssorte 430. Allerdings steigt die Zugfestigkeit dieser Flansche unterhalb von 900 °C schnell an.

Chrom ist ein Ferritbildner, das heißt, es fördert die BCC-Struktur von Eisen. Es erhöht auch die Oxidationsbeständigkeit bei hohen Temperaturen. Ein höherer Chromgehalt fördert auch die Bildung intermetallischer Phasen, die für Duplex-Edelstähle schädlich sind und angegangen werden sollten.

Duplex-Edelstahlflansche werden häufig in der Offshore-Öl- und Gasindustrie eingesetzt, wo sie korrosiven Medien ausgesetzt sind. In der Öl- und Gasindustrie, wo Medien schnell über Kanäle transportiert werden, kann es zu einem Verschleiß der hier verwendeten Komponenten kommen.

Bei standardmäßigen austenitischen Edelstahlsorten (z. B. 304 und 316) kann SCC in Umgebungen mit Feuchtigkeit und hohen Temperaturen oder bei bestimmten Chemikalien wie Chloriden ein Problem darstellen. Daher liefern Lieferanten von Duplex-Blindflanschen diese häufig an Branchen wie die Öl- und Industrie-, Gas-, Petrochemie- und Schifffahrtsindustrie.

Duplex 2205 ist ein mit Stickstoff angereicherter Duplex-Edelstahl, der zur Lösung häufiger Korrosionsprobleme entwickelt wurde, die bei Edelstählen der Serie 300 auftreten. „Duplex“ beschreibt eine Familie von Edelstählen, die weder vollständig austenitisch (wie Edelstahl 304) noch rein ferritisch (wie Edelstahl 430) sind.

Der Vorteil des Zweiphasengefüges besteht darin, dass es die Vorteile ferritischer Legierungen (Beständigkeit gegen Spannungsrisskorrosion und hohe Festigkeit) mit den Vorteilen austenitischer Legierungen (einfache Herstellung und Korrosionsbeständigkeit) kombiniert. Die Betriebstemperatur von 2205 Duplex-Edelstahl sollte auf unter 600 °F begrenzt werden. Längere Einwirkung hoher Temperaturen kann Edelstahl 2205 spröde machen.

Für viele Anwendungen, bei denen Edelstahl der Serie 300 anfällig für Chlorid-Spannungskorrosionsrisse ist, ist Duplex-Edelstahl 2205 eine kostengünstige Lösung. Spannungsrisskorrosion tritt auf, wenn Edelstahl im Kontakt mit chloridhaltigen Lösungen einer Zugspannung ausgesetzt wird. Erhöhte Temperaturen erhöhen auch die Anfälligkeit von Edelstahl für Spannungsrisskorrosion.

Die Struktur des Duplex-Edelstahls 2205 besteht aus einem Austenitbecken, das von einer kontinuierlichen Ferritphase umgeben ist. Im geglühten Zustand enthält 2205 etwa 40–50 % Ferrit. 2205 wird oft als das Arbeitstier bezeichnet und ist die am häufigsten verwendete Sorte in der Duplex-Edelstahlfamilie.

Da es sich bei Nickel um ein Massenmaterial handelt, sind die Kosten für die Verwendung von Legierungen, die mit Legierungen stark legiert wurden, tendenziell sehr hoch. Trotz des geringen Nickelgehalts weisen Duplex 2205-Flansche aufgrund des hohen Molybdän- und Chromgehalts mehrere wichtige Eigenschaften auf.

Chrom, Molybdän, Stickstoff und Nickel sind die wichtigsten Legierungselemente, die einen erheblichen Einfluss auf die mechanischen, physikalischen und Korrosionseigenschaften von Duplex-Edelstählen haben. Chrom ist notwendig, um einen stabilen Chrom-Passivierungsfilm zu bilden, der Stahl vor leichter atmosphärischer Korrosion schützt. Je höher der Chromgehalt, desto besser ist die Korrosionsbeständigkeit.

Der Chromgehalt liegt zwischen 20 und 28 %, weshalb Blindflansche aus UNS S31803\/ S32205 einem Phänomen unterliegen, das als Passivierung bezeichnet wird. Bei diesem Phänomen umgibt eine selbstheilende, schützende, passivierende Oxidschicht den Flansch und macht ihn resistent gegen Oxidation.

Molybdän erhöht die Beständigkeit gegen Lochfraß und Spaltkorrosion. Allerdings ist sein Gehalt in Duplex-Edelstählen im Allgemeinen auf weniger als 4 % begrenzt, da Mo auch ein Ferritbildner ist und zu unerwünschten intermetallischen Phasen führen kann. Stickstoff verbessert die Beständigkeit gegen Lochfraß und Spaltkorrosion.