Kohlenstoffstahl
SA178
Kohlenstoffstähle weisen bis 1000 °F eine mäßige Korrosionsbeständigkeit und ausreichende Festigkeit auf. Bei Temperaturen über 800 °F muss jedoch die Anfälligkeit für Graphitisierung berücksichtigt werden. Graphitisierung stellt bei den in Kesselrohren vorkommenden Wandstärken kein signifikantes Problem dar. Die Verwendung dickwandiger Rohre oberhalb von 800 °F wird jedoch nicht empfohlen. Die Anwendung nahtloser und geschweißter Kohlenstoffstahlrohre in Kesseln ist gemäß ASME Boiler and Pressure Vessel Code, „Section I, Power Boilers“, auf eine maximale Temperatur von 800 °F für geschliffene und 1000 °F für beruhigte Stähle beschränkt. Der Code listet keine maximal zulässigen Spannungen über 1000 °F für Kohlenstoffstähle auf.
Kohlenstoff-Molybdän-Stähle
SA209
Kohlenstoff-Molybdän-Stähle weisen eine höhere Kriechfestigkeit als unlegierte Kohlenstoffstähle auf und werden häufig in Hochtemperaturkesseln eingesetzt. Diese Stähle enthalten nominell 0,5 % Molybdän. Bei längerer Einwirkung von Temperaturen über 850–900 °F (450–480 °C) neigen Kohlenstoff-Molybdän-Stähle zur Graphitisierung. Dieses Phänomen ist vom Querschnitt abhängig, und die Verwendung von Rohren dieser Güteklasse bei Temperaturen über 850 °F (450 °C) wird nicht empfohlen. Die Karbidphase ist nicht stabil und wandelt sich in Graphit um. Der ASME-Kessel- und Druckbehältercode, Abschnitt I, listet die zulässigen Spannungen für Kohlenstoff-Molybdän-Stähle bis 1000 °F (538 °C) auf.
Zwischenchromlegierungen
SA213-T2
Dieser niedriglegierte Stahl weist eine höhere Graphitbeständigkeit und Kriechfestigkeit als Kohlenstoff-Molybdän-Stähle auf. Die Korrosionsbeständigkeit ist mit der von Kohlenstoff-Molybdän-Stählen vergleichbar. T2 ist gemäß ASME-Kesselcode für Temperaturen bis zu 1000 °F zugelassen.
Das Chrom in allen Croloy-Legierungen stabilisiert den Kohlenstoff in Form von Chromcarbiden und macht sie dadurch immun gegen Graphitisierung.
SA213-T12
Es handelt sich um eine 1-Chrom-, 1/2-Molybdän-Legierung, deren maximale Temperatur gemäß ASME-Kessel- und Druckbehältercode, „Abschnitt I, Zulässige Spannungen“, auf 1200 °F begrenzt ist. T12 wird aufgrund seiner höheren Festigkeit manchmal anstelle von T2-Rohren verwendet.
SA213-T11
Diese Stahlsorte weist die gleichen Kriechfestigkeitseigenschaften wie T12 auf. Sie ist korrosionsbeständiger als chromfreie Stähle und aufgrund ihres höheren Silizium- und Chromgehalts recht beständig gegen Hochtemperatur-Oxidation.
Oxidationsbeständigkeit ist wichtig, da Metalle, die über längere Zeit hohen Temperaturen ausgesetzt sind, eine schützende Zunderschicht bilden. Ab einer bestimmten Mindesttemperatur löst sich diese Zunderschicht ab, blättert allmählich ab und verursacht Feststoffkorrosion an Turbinen. Allerdings führt das Abblättern der Zunderschicht selten zu Ausfällen, bevor es zu Kriechen oder Fließen bei hohen Temperaturen kommt.
Die zulässigen Spannungen sind im ASME-Kessel- und Druckbehältercode bis 1200 °F aufgeführt.
SA213-T22
Diese Legierung aus 2-1/4 Chrom und 1 Molybdän weist außergewöhnlich hohe Kriecheigenschaften auf, ist jedoch aufgrund möglicher Zunderablösung bei höheren Temperaturen nur bis 1125 °F (617 °C) einsetzbar. Sie ist im ASME-Kesselcode für Temperaturen bis 1200 °F (648 °C) aufgeführt.
SA213-T9
Die Legierung T9 (9 Chrom-1 Molybdän) bietet sehr gute Korrosionsbeständigkeit und hohe Festigkeit bei hohen Temperaturen. Sie ist zudem oxidationsbeständig und bis maximal 1200 °F (650 °C) einsetzbar. T9 ist mitunter ein adäquater Ersatz für teurere Edelstahlsorten. Die Kesselnorm begrenzt die zulässige Temperatur von T9 auf 1200 °F (650 °C).
EDELSTÄLLE – Austenitische Edelstähle
Austenitische Edelstähle werden im ASME-Kessel- und Druckbehältercode mit zwei Sätzen zulässiger Spannungen angegeben. Grund dafür ist ihre relativ geringe Streckgrenze. Die höheren zulässigen Spannungswerte wurden bei Temperaturen ermittelt, bei denen die Anwendung aufgrund der Kurzzeit-Zugfestigkeit eingeschränkt wäre.
Die höheren Spannungen überschreiten 62,5 %, aber nicht 90 % der Streckgrenze. Bei diesen Spannungen ist mit geringen plastischen Verformungen zu rechnen. Diese höheren Spannungswerte werden üblicherweise für Überhitzer- und Zwischenüberhitzerrohre verwendet.
Der Kesselcode listet die maximal zulässigen Spannungen für verschiedene Temperaturen in Abhängigkeit von der jeweiligen austenitischen Edelstahlsorte auf.
SA213-T304
Zu den Varianten dieser Legierung aus 18 Chrom und 8 Nickel gehören 304L, 304LN, 304H und 304N. Jede dieser Legierungen bietet neben hoher Festigkeit eine ausgezeichnete Korrosions- und Oxidationsbeständigkeit.
Hohe Festigkeiten werden bei den kohlenstoffarmen Sorten durch die Kontrolle des Stickstoffgehalts aufrechterhalten.
T304 weist einen höheren Kohlenstoffgehalt und eine Mindestlösungsglühtemperatur auf, um gute Langzeitfestigkeiten bei erhöhten Temperaturen zu gewährleisten. T304-Sorten sind unter oxidierenden Bedingungen auf 1650 °F begrenzt. Abschnitt I des ASME-Kesselcodes listet zulässige Spannungen bis 1500 °F auf.
SA213-T316
T316 ähnelt T304, bietet jedoch eine bessere Korrosionsbeständigkeit und Kriechfestigkeit. Die Zugabe von Molybdän zu 316 erhöht dessen Beständigkeit gegen Lochfraß und Spaltkorrosion.
Zu den Varianten dieser Güteklasse gehören 316L, 316LN, 316H und 316N.
SA213-T321 und T347
T321 und T347 sind Varianten von T304 und weisen vergleichbare Mindestzugfestigkeitseigenschaften auf. Diese beiden Stahlsorten werden durch die Zugabe von Titan bzw. Columbian sowie durch eine entsprechende Wärmebehandlung stabilisiert.
Um eine gute Langzeitfestigkeit bei erhöhten Temperaturen zu gewährleisten, wurden T321H und 347H-ähnlich 304H- mit höherem Kohlenstoffgehalt und festgelegten Mindesttemperaturen für die Lösungsglühung entwickelt.
Von allen Edelstählen bieten T309 (25 % Chrom, 13 % Nickel) und T310 (25 % Chrom, 20 % Nickel) die höchste Beständigkeit gegen Oxidation und Korrosion. Sie weisen zudem gute Hochtemperatureigenschaften auf. Da diese Stähle Ferrit enthalten, sind sie jedoch anfälliger für die Bildung der Sigma-Phase.
Veröffentlichungsdatum: 21. Februar 2022