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Duplex-Stahlflansche und Edelstahlflansche (wie 304, 316 und andere austenitische Edelstahlflansche) unterscheiden sich hauptsächlich in ihrer Materialzusammensetzung, Organisation, ihren Leistungseigenschaften und Anwendungsbereichen. Im Folgenden wird ein spezifischer Vergleich angestellt:
I. Materialzusammensetzung und Organisationsstruktur
Eigenschaften Duplex-Stahlflansche Edelstahlflansche (austenitisch, z.B.)
Hauptkomponenten - Ferrit + austenitische Duplex-Organisation (ca. 50 % von jedem)
- Enthält Chrom (Cr: 22 % ~ 25 %), Molybdän (Mo: 3 % ~ 5 %), Stickstoff (N: 0,15 % ~ 0,3 %)
- Nickel (Ni: 4 % ~ 8 %, niedriger als bei austenitischem Edelstahl) - mono-austenitische Organisation
- Enthält Chrom (Cr: 18 % ~ 20 %), Nickel (Ni: 8 % ~ 12 %)
- Molybdän (Mo: 0 % ~ 3 %, einige Güten wie 316L enthalten Molybdän)
Organisationsstruktur Duplex-Organisation (Ferrit + Austenit) koexistieren, sowohl die Vorteile einer einzelnen austenitischen Organisation, Zähigkeit, aber geringere Festigkeit
II. Vergleich der mechanischen Eigenschaften
Eigenschaften Duplex-Stahlflansch Edelstahlflansche
Festigkeit und Härte - Streckgrenze des austenitischen Edelstahls ist etwa doppelt so hoch wie die Streckgrenze (z.B. 2205 Duplex-Stahl Streckgrenze von ≥450MPa, und 316L ist nur ≥205MPa). Härter und verschleißfester - Härter und verschleißfester - Streckgrenze von 2205 Duplex ≥ 450 MPa im Vergleich zu 316L ≥ 205 MPa)
- Höhere Härte und bessere Verschleißfestigkeit - Geringere Festigkeit, aber bessere Plastizität und Zähigkeit, leicht zu bearbeiten und zu formen
Zähigkeit und Sprödigkeit - Zähigkeit besser als reine ferritische Edelstähle, aber geringer als austenitische Edelstähle
- Geringeres Sprödigkeitsrisiko bei niedrigen Temperaturen (besser als ferritische Edelstähle) - Ausgezeichnete Zähigkeit, nicht leicht spröde bei niedrigen Temperaturen
Verarbeitungseigenschaften - Kaltverformung ist schwieriger (neigt zum Aushärten), Bearbeitungsprozess muss kontrolliert werden
- Schweißen erfordert die Beachtung des Wärmeeintrags, um eine Gewebeverschlechterung zu vermeiden - Ausgezeichnete Verarbeitungseigenschaften, gute Schweißbarkeit, geeignet für die Herstellung komplexer Strukturen
III. Der Unterschied in der Korrosionsbeständigkeit
Eigenschaften Duplex-Stahlflansche Edelstahlflansche
Beständigkeit gegen Lochfraß- und Spaltkorrosion - Enthält viel Chrom, Molybdän, Stickstoff, hoher Beständigkeit gegen Lochfraßkorrosion (PREN) (z.B. 2205 Duplex PREN ≈ 32, höher als die PREN ≈ 25 von 316L)
- Geeignet für korrosive Medien, die Chloridionen (Cl-) enthalten - Austenitische Edelstähle (z.B. 316L) sind korrosionsbeständiger, neigen aber in Umgebungen mit hohem Cl- zu Lochfraß und Spannungsrisskorrosion
Spannungsrisskorrosion (SCC) - Duplex-Stähle haben eine deutlich bessere SCC-Beständigkeit als austenitische Edelstähle, da die Spannungskonzentrationen reduziert werden (insbesondere in Cl--Umgebungen) - Austenitischer Edelstahl neigt unter hoher Spannung + Cl--Umgebung zu SCC (z.B. 304/316L in Meerwasserumgebung erfordert Vorsicht)
Gleichmäßige Korrosion Die Beständigkeit gegen Säure- und Alkalikorrosion ist vergleichbar mit austenitischem Edelstahl, eignet sich aber besser für eine oxidationsreduzierende Mischumgebung. Hohe Beständigkeit gegen gleichmäßige Korrosion, geeignet für neutrale oder schwach korrosive Umgebungen
IV. Vergleich der Anwendungsszenarien
Szenario Duplex-Stahlflansche Edelstahlflansche
Chemie- und Meerestechnik - Entsalzung, Salzchemie, Erdölgewinnung (H₂S/Cl--haltige Medien)
- Hochkorrosive und hochbelastete Umgebung (z.B. Druckbehälter, Rohrleitungsverbindungen) - Lebensmittelmedizin, Chemiebehälter (nicht-hohe Cl--Umgebung)
- Transport von allgemein korrosiven Flüssigkeiten (z.B. Wasser, schwache Säuren)
Energiewirtschaft - Kreislaufwassersysteme in Kernkraftwerken, Offshore-Windturbinen - konventionelle Rohrleitungen in Wärmekraftwerken, Wärmetauscher
Kosten & Wirtschaftlichkeit - Die Kosten sind höher als bei normalen Edelstählen (z.B. 316L), aber niedriger als bei superaustenitischen Edelstählen
- Bessere Langzeitkorrosionsbeständigkeit und niedrigere Gesamtkosten - Geringere Kosten (z.B. 304), geeignet für Szenarien mit geringer Korrosion
V. Weitere wichtige Unterschiede
Magnetismus
Duplex: schwach magnetisch aufgrund der Ferritphase.
Austenitische Edelstähle: normalerweise nicht magnetisch (nach der Verarbeitung kann es zu Spuren von Magnetismus kommen).
Wärmebehandlungsanforderungen
Duplex-Stähle: Eine Lösungsglühung (schnelles Abkühlen bei hohen Temperaturen) ist erforderlich, um die Duplex-Organisation im Gleichgewicht zu halten und die Ausfällung von versprödeten Phasen zu vermeiden.
Austenitischer Edelstahl: Wärmebehandlung zur Beseitigung von Spannungen oder zur Verbesserung der Bearbeitbarkeit, der Prozess ist relativ einfach.
Zusammenfassend: Wie wählt man?
Bevorzugte Auswahl von Duplex-Stahlflanschen: Muss die hohe Festigkeit, hohe Korrosionsbeständigkeit (insbesondere Anti-Cl--Korrosion), Anti-Spannungsrisskorrosionsszenarien erfüllen, wie z.B. Meerestechnik, chemische Hochdruckrohrleitung.
Edelstahlflanschen wird der Vorzug gegeben: hohe Anforderungen an die Verarbeitungseigenschaften und Zähigkeit oder schwach korrosive Umgebungen (z.B. Atmosphäre, Süßwasser), wie z.B. architektonische Dekoration und Lebensmittelausrüstung.