AISI321 HFW mit Titan stabilisierte geschweißte Rohre aus Edelstahl für den Hochtemperaturfluidtransport und Korrosionsbeständigkeit

Das geschweißte Rohr aus AISI 321 HFW-Edelstahl ist ein mit Titan stabilisiertes austenitisches Edelstahlrohr, das für den Transport von Hochtemperaturgasen, Dampf, Kondensat, Thermoflüssigkeiten und korrosiven Prozessmedien entwickelt wurde. Der Titanzusatz stabilisiert den Kohlenstoff und reduziert die Ausfällung von Chromkarbid nach dem Schweißen oder einer längeren Einwirkung von etwa 425–815 °C, wodurch die Beständigkeit gegen interkristalline Korrosion verbessert wird.

Das Material wird üblicherweise als ASTM TP321, UNS S32100, EN 1.4541, X6CrNiTi18-10, JIS SUS321 oder die entsprechende nationale Güteklasse spezifiziert. Für den Druckbetrieb sollte in der endgültigen Kaufspezifikation klar angegeben werden, ob das Produkt als geschweißtes Rohr, Kessel- und Wärmetauscherrohr oder als Instrumentenrohr für allgemeine Anwendungen bestellt wird.

AISI 321 enthält Titan in einer Menge, die seinem Kohlenstoffgehalt entspricht. Titan verbindet sich bevorzugt mit Kohlenstoff, wodurch die Bildung von Chromkarbid an den Korngrenzen nach dem Schweißen und während des Einsatzes bei erhöhten Temperaturen begrenzt wird.

Durch diese Stabilisierung eignet sich TP321 besser als unstabilisiertes 304 für Komponenten, die wiederholt dem Sensibilisierungstemperaturbereich ausgesetzt sind.

Typ 321 behält seine gute Oxidationsbeständigkeit und mechanische Stabilität bei erhöhten Temperaturen. Für Konstruktionszwecke wird üblicherweise eine Temperatur von ca. 870 °C als oberer kontinuierlicher Skalierungs-Referenzwert betrachtet, obwohl zulässige Druck- und Spannungswerte stets den geltenden Konstruktionsvorschriften entnommen werden müssen.

Bei dieser Temperatur ist die Röhre nicht automatisch für jeden Einsatz geeignet. Druck, Temperaturwechsel, Atmosphäre, Chloridgehalt, Kriechlebensdauer und Schweißzustand müssen separat überprüft werden.

Die Längsnaht kann ohne Zusatzwerkstoff hergestellt und anschließend lösungsgeglüht werden, um eine gleichmäßige korrosionsbeständige Struktur über den Rohrkörper und die Schweißzone hinweg wiederherzustellen.

Bei druckkritischem Einsatz kann die Schweißnahtprüfung durch Wirbelstrom- oder Ultraschallprüfung, ergänzt durch hydrostatische oder pneumatische Prüfung, erfolgen.

AISI 321 bietet in vielen leicht oxidierenden und allgemeinen Industrieumgebungen eine weitgehend mit Typ 304 vergleichbare Korrosionsbeständigkeit. Es wird in erster Linie aufgrund seiner verbesserten Beständigkeit gegen intergranularen Angriff nach dem Schweißen oder der Einwirkung erhöhter Temperaturen und nicht aufgrund einer verbesserten Chloridbeständigkeit ausgewählt.

Für chloridhaltige Flüssigkeiten, Meerwasser oder aggressive reduzierende Säuren sind möglicherweise 316L, Duplex-Edelstahl oder eine Nickellegierung besser geeignet.

Ein häufiges technisches Problem besteht darin, ob der geschweißte Bereich nach der Herstellung oder dem Betrieb bei hohen Temperaturen an Korrosionsbeständigkeit verliert.

Unser Produktionsweg kann Lösungsglühen des gesamten Rohrs, kontrollierte schnelle Abkühlung, Inspektion des Schweißbereichs und optionale Prüfung der interkristallinen Korrosion umfassen. Dadurch wird die Karbidausfällung kontrolliert und überprüft, ob die Wärmeeinflusszone für die spezifizierten Betriebsbedingungen geeignet ist.

Käufer von Drucksystemen verlangen mehr als nur eine optisch akzeptable Schweißnaht. Mangelnde Verschmelzung, unvollständige Durchdringung, Einschlüsse und lokale Wandreduktion können Ausgangspunkte für Undichtigkeiten oder Ermüdungsschäden sein.

Zu den verfügbaren Inspektionsrouten gehören:

• Online-Wirbelstromprüfung zur kontinuierlichen Schweißnahtprüfung
• Ultraschallprüfung zur Längsnahtprüfung
• Hydrostatische oder pneumatische Dichtheitsprüfung
• Farbeindringprüfung an bearbeiteten oder bearbeiteten Stellen
• Schweißnaht-Makroprüfung während der Produktionsqualifizierung

Der Inspektionsplan kann an der Kaufspezifikation, der Serviceklasse und den Inspektionsanforderungen Dritter ausgerichtet werden.

Probleme beim Austausch von Rohren und beim Schweißen vor Ort resultieren häufig aus uneinheitlichen Außendurchmessern, Wandstärken, Ovalitäten, chemischen Eigenschaften oder den Bedingungen der Wärmebehandlung.

Jede Produktionscharge kann durch Rückverfolgbarkeit der Chargennummer, positive Materialidentifizierung, kalibrierte Maßprüfung, Aufzeichnung der Wärmebehandlung und Zertifizierung nach EN 10204 3.1 kontrolliert werden. Engere Außendurchmesser-, Wand-, Geradheits- oder Schnittlängenanforderungen können vor der Produktion vereinbart werden, anstatt als nicht spezifizierte kommerzielle Toleranzen behandelt zu werden.

Geschweißte Rohre aus AISI 321 können als Überhitzer-Auslassrohr in einem industriellen Dampfkessel verwendet werden, wobei das Rohr Hochtemperaturdampf vom Überhitzerabschnitt zum Auslasssammler transportiert.

In dieser Anwendung trägt das Material dazu bei, Oxidation, Temperaturwechsel und interkristalline Korrosion zu widerstehen, die mit der Schweißfertigung und der wiederholten Einwirkung erhöhter Temperaturen einhergehen. Die endgültige Wandstärke, der zulässige Druck, die Kriechbewertung, der Biegeradius und die Prüfklasse müssen gemäß den Kesselkonstruktionsvorschriften berechnet werden.

Bei den folgenden Werten handelt es sich um maximale Massenprozente, sofern kein Bereich oder Minimum angegeben ist. In der Bestellung sollte der genaue Produktstandard angegeben werden, da die Grenzwerte zwischen den ASTM-, EN-, JIS- und GB-Spezifikationen leicht variieren können.

Die folgenden Werte sind typische Mindestanforderungen an die Raumtemperatur, die üblicherweise für geglühte ASTM-geschweißte Rohr- oder Leitungsprodukte verwendet werden. Die tatsächlichen Anforderungen hängen von der Wandstärke, der Produktform, der Standardausführung und dem Wärmebehandlungszustand ab.