Duplex-Edelstahl besitzt ein zweiphasiges Gefüge, in dem der Volumenanteil von Ferrit und Austenit etwa 50 % beträgt. Dank dieses zweiphasigen Gefüges vereinen diese Stähle die besten Eigenschaften von ferritischen und austenitischen Edelstählen. Im Allgemeinen sorgt die Ferritphase (kubisch-raumzentriertes Gitter) für hohe mechanische Festigkeit, gute Zähigkeit und gute Korrosionsbeständigkeit, während die Austenitphase (kubisch-flächenzentriertes Gitter) für gute Duktilität sorgt.
Die Kombination dieser Eigenschaften ist der Grund, warum Duplex-Edelstähle in der Petrochemie, der Zellstoff- und Papierindustrie, der Schifffahrt und der Energieerzeugung weit verbreitet sind. Sie sind beständig gegen korrosive Medien, verlängern die Lebensdauer und funktionieren auch unter extremeren Umgebungsbedingungen.
Hochfeste Werkstoffe ermöglichen die Reduzierung von Bauteildicke und -gewicht. So bietet beispielsweise Superduplex-Edelstahl eine drei- bis viermal höhere Streckgrenze und eine höhere Beständigkeit gegen Lochfraßkorrosion als Edelstahl 316.
Duplex-Edelstähle werden anhand ihres gravimetrischen Chromgehalts (Cr) und ihrer Lochfraßbeständigkeits-Äquivalentzahl (PREN) in drei Güteklassen eingeteilt:
Einer der wichtigsten Aspekte beim Schweißen von DSS, SDSS, HDSS und speziellen Edelstahllegierungen ist die Kontrolle der Schweißparameter.
Die Anforderungen der petrochemischen Industrie an Schweißprozesse legen den minimalen PREN-Wert für Zusatzwerkstoffe fest. Beispielsweise benötigt Duplex-Edelstahl (DSS) einen PREN-Wert von 35 und Duplex-Edelstahl (SDSS) einen PREN-Wert von 40. Abbildung 1 zeigt DSS und den passenden Zusatzwerkstoff für GMAW und GTAW. Typischerweise entspricht der Chromgehalt des Zusatzwerkstoffs dem des Grundwerkstoffs. Bei GTAW-Schweißungen von Wurzeln und Heißkanälen empfiehlt sich die Verwendung von hochlegierten Zusatzwerkstoffen. Ist das Schweißgut aufgrund mangelhafter Schweißtechnik ungleichmäßig, kann hochlegierter Zusatzwerkstoff den gewünschten PREN-Wert und weitere Kennwerte für die Schweißnaht liefern.
Um dies zu veranschaulichen, empfehlen einige Hersteller beispielsweise die Verwendung von SDSS-Schweißdraht (25 % Cr) für DSS-basierte Legierungen (22 % Cr) und von HDSS-Schweißdraht (27 % Cr) für SDSS-basierte Legierungen (25 % Cr). Für HDSS-basierte Legierungen kann ebenfalls HDSS-Schweißdraht verwendet werden. Dieser austenitisch-ferritische Duplex-Edelstahl enthält ca. 65 % Ferrit, 27 % Chrom, 6,5 % Nickel, 5 % Molybdän und gilt als kohlenstoffarm (unter 0,015 %).
Im Vergleich zu SDSS weist HDSS-Packungen eine höhere Streckgrenze und eine bessere Beständigkeit gegen Lochfraß und Spaltkorrosion auf. Sie sind außerdem beständiger gegen wasserstoffinduzierte Spannungsrisskorrosion und gegenüber stark sauren Umgebungen als SDSS. Ihre hohe Festigkeit reduziert den Wartungsaufwand bei der Rohrproduktion, da für Schweißgut mit entsprechender Festigkeit keine Finite-Elemente-Analyse erforderlich ist und die Abnahmekriterien weniger streng ausfallen können.
Angesichts der großen Bandbreite an Basismaterialien, mechanischen Anforderungen und Einsatzbedingungen empfehlen wir Ihnen, vor Beginn Ihres nächsten Projekts einen Spezialisten für DSS-Anwendungen und Schweißzusatzwerkstoffe zu konsultieren.
WELDER, ehemals Practical Welding Today, stellt die Menschen vor, die die Produkte herstellen, die wir täglich verwenden und mit denen wir arbeiten. Dieses Magazin dient der Schweißergemeinschaft in Nordamerika seit über 20 Jahren.
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