Wie übertrifft 2507 Super Duplex Steel 2205 in der Korrosionsbeständigkeit?

Güteklasse 2507 ist der standardmäßige Super-Duplex-Edelstahl mit der Bezeichnung UNS S32750 in ASTM A240 und EN 1.4410 in europäischen Normen. Die Sorte 2205 mit der Bezeichnung UNS S32205 (mit der älteren UNS S31803) ist die am häufigsten verwendete Duplex-Sorte. Beide kombinieren eine austenitische -ferritische Mikrostruktur mit etwa der doppelten Streckgrenze der austenitischen Sorten 304 oder 316. Der Unterschied in der Korrosionsbeständigkeit zwischen ihnen ist nicht unerheblich: Er ist eine systematische Folge des höheren Chrom-, Molybdän-, Nickel- und Stickstoffgehalts in 2507.

Dieser Artikel vergleicht die beiden Qualitäten auf der Grundlage standardmäßiger Zusammensetzungsgrenzwerte und mechanischer Mindestwerte, erklärt, warum höhere PREN-Werte zu einer messbaren Feldleistung führen, und bietet praktische Auswahlhilfen für den Schifffahrts-, Öl- und Gas-, Chemie- und Entsalzungsdienst.

Chemische Zusammensetzung: UNS S32750 vs. UNS S32205

Die nachstehende Zusammensetzung folgt den ASTM A240-Grenzwerten für Platten, Bleche und Streifen. Die gleichen Grenzwerte gelten für Stangen, Schmiedestücke und Rohre gemäß ASTM A182, A479, A789 und A790.

Element (Gew.%)	2507, UNS S32750	2205, UNS S32205
Kohlenstoff, max	0.030	0.030
Chrom	24.0–26.0	22.0–23.0
Nickel	6.0–8.0	4.5–6.5
Molybdän	3.0–5.0	3.0–3.5
Stickstoff	0.24–0.32	0.14–0.20
Mangan, max	1.20	2.00
Silizium, max	0.80	1.00
Phosphor, max	0.035	0.030
Schwefel, max	0.020	0.020

Chrom, Molybdän und Stickstoff sind die Elemente, die den Passivfilm aufbauen und ihn nach einer Beschädigung reparieren. Sorte 2507 verbessert alle drei Punkte, und die Kombination hat eher einen multiplikativen als einen additiven Effekt auf die lokale Korrosionsbeständigkeit.

PREN und lokalisiertes Korrosionsverhalten in Chloridmedien

Die Äquivalentzahl des Lochfraßwiderstands ist das standardmäßige technische Prüfinstrument für Chloridlochfraß und Spaltkorrosion:

PREN=Cr + 3.3 x Mo + 16 x N

Unter Verwendung der mittleren --Zusammensetzung jeder Klasse ergibt 2507 ungefähr 25 + 3.3 x 4 + 16 x 0,28 oder etwa 43, während 2205 etwa 22.5 + 3.3 x 3.25 + 16 x 0,17 oder etwa 36 ergibt. Typische veröffentlichte PREN-Werte liegen über 40 für 2507 und 34 bis 36 für 2205. In der Praxis bedeutet dies 2507 verträgt deutlich höhere Chloridkonzentrationen und Temperaturen, bevor Lochfraß oder Spaltkorrosion einsetzt, was der dominierende Faktor in Meerwasser-, Sole- und Produktionswassersystemen ist.

Lochfraß beginnt dort, wo der passive Film lokal zusammenbricht; Spaltkorrosion beginnt in stagnierenden Spalten unter Dichtungen, Ablagerungen und Zunder. Beide unterliegen der gleichen Legierungslogik wie PREN. Im Schiffsbetrieb wird 2205 häufig für Spritzzonen und weniger anspruchsvolle Anwendungen verwendet, während 2507 dort spezifiziert wird, wo Meerwasser gepumpt, erhitzt oder stagniert wird, wie z. B. seewassergekühlte Wärmetauscher, Löschwassersysteme und Rohrleitungen von Entsalzungsanlagen. Die kritische Lochfraßtemperatur von 2507, die in Standard-Eisenchlorid-Tests gemessen wird, ist deutlich höher als die von 2205 in derselben Testlösung, weshalb 2507 in den anspruchsvollsten Abschnitten von Offshore-Wasseraufbereitungssystemen auftritt.

Beständigkeit gegen Spannungsrisskorrosion durch Chlorid

Spannungsrisskorrosion durch Chlorid ist die Versagensart, die die meisten austenitischen Qualitäten im heißen Chloridbetrieb eliminiert. Die Duplex-Mikrostruktur selbst ist die erste Verteidigungslinie: Die Ferritphase widersteht der Rissausbreitung und das ausgewogene Austenit-{1}}Ferrit-Verhältnis verteilt die Spannung. Der höhere Legierungsgehalt von 2507 erhöht die Schwellentemperatur und den Chloridgehalt, bei denen Risse auftreten können, weiter. Dies ist ein entscheidender Vorteil bei Bohrlochausrüstungen für die Öl- und Gasindustrie, Unterwasserkomponenten und Schiffsantriebswellen, bei denen gleichzeitig Lochfraß- und SCC-Beständigkeit erforderlich sind.

Mechanische Eigenschaften: Gleichzeitig höhere Festigkeit

Korrosionsbeständigkeit ist nicht der einzige Unterschied. Gemäß ASTM A240 sind die lösungsgeglühten Mindestwerte:

Eigentum	2507, UNS S32750	2205, UNS S32205
Zugfestigkeit, min (MPa)	795	655
0,2 % Streckgrenze, min. (MPa)	550	450
Dehnung in 50 mm, min (%)	15	25
Härte, max. (HB)	310	293

Die höhere Festigkeit von 2507 ermöglicht dünnere Abschnitte bei gleichem Auslegungsdruck, was die höheren Legierungskosten teilweise ausgleicht. Der Nachteil besteht darin, dass 2507 eine strengere Kontrolle beim Formen und Schweißen erfordert und seine geringere Dehnung bei Expansions- und Bördelvorgängen berücksichtigt werden muss.

Wo ist 2507 anstelle von 2205 anzugeben?

Geben Sie 2507 an, wenn die Umgebung Chloride mit Hitze, Druck oder Spalten verbindet: Meerwasserwärmetauscher und -kondensatoren, Unterwasserverteiler, Feuerlöschwassersysteme, Rauchgasentschwefelungswäscher, Verdampfer und Produktionsrohre für saure Anwendungen gemäß ISO 15156. Geben Sie 2205 an, wenn die Chloridbelastung mäßig ist, wenn die Konstruktion durch Ermüdung oder Herstellungskosten bestimmt wird oder wenn Schweißverfahren und qualifizierte Materialien vorhanden sind sind bereits für 2205 in Kraft.

Häufig gestellte Fragen

Ist 2507 immer besser als 2205?

Nein. 2507 bietet eine höhere Korrosionsbeständigkeit und Festigkeit, kostet aber mehr, ist schwieriger zu formen und erfordert qualifizierte Schweißverfahren. Für mäßige Chloridanwendungen ist 2205 oft die wirtschaftlichere und praktischere Wahl.

Welcher PREN wird für den Meerwasserservice benötigt?

Als Faustregel gilt, dass ein PREN über 40 für eine kontinuierliche Einwirkung von Meerwasser bei Umgebungstemperatur bevorzugt wird, weshalb 2507 in Meerwasserrohrleitungen üblich ist. . 2205 mit einem PREN von nahe 35 wird bei weniger starker oder intermittierender Seewasserbelastung und in Spritzzonen verwendet, in denen Spalten konstruktionsbedingt minimiert werden.

Kann 2507 Chlorid-Spannungskorrosionsrisse erleiden?

Ja, unter extremen Bedingungen. Kein Duplex-Typ ist immun: Sehr hohe Chloridkonzentrationen, Temperaturen über etwa 150 °C und hohe Zugspannung können immer noch Risse auslösen. 2507 verschiebt die Schwelle einfach weit über den Bereich hinaus, in dem 2205 und austenitische Qualitäten versagen.

Wie bleibt die Korrosionsbeständigkeit nach dem Schweißen erhalten?

Beim Schweißen muss das ausgewogene Austenit-{0}}Ferrit-Verhältnis erhalten bleiben. Verwenden Sie bei Bedarf überlegierten Füllstoff wie UNS S32750 oder UNS N06625 auf Nickelbasis, kontrollieren Sie die Zwischenlagentemperatur und überprüfen Sie das Schweißgut durch Ferritmessung und Härteprüfung gemäß ASTM A923 und ASTM A928.

Kann 2507 2205 in einem bestehenden Design ersetzen?

Erst nach erneuter-Verifizierung. Aufgrund der höheren Festigkeit kann die Wandstärke normalerweise reduziert werden, aber das Schweißverfahren, der NDT-Plan und die Sauer{2}}Servicequalifikation gemäß ISO 15156 müssen für die neue Sorte neu qualifiziert werden.