Sandvik 2RK65™: Premium Austenitisch Roestvrij Staal voor Extreme Corrosieweerstand

Eigenschappen

Algemeen

Mechanisch

Thermisch

Elektrisch

Chemische samenstelling

Technologische eigenschappen

Toepassingsgebieden

Typische toepassingen voor Sandvik 2RK65™ zijn te vinden in olieraffinaderijen en binnen de chemische en petrochemische industrie. Sandvik 2RK65™ wordt ook gebruikt binnen de papier- en pulppindustrie, de minerale en metallurgische industrie, de voedingsmiddelenindustrie, in zeewaterkoeling en in veel andere velden.

De nuance is een uitstekende alternatief voor standaard austenitische roestvijstalen in warmtewisselaars die hoogtemperatuurwater met chlorideverontreiniging gebruiken.

Certificeringen

Goedkeuringen:

• Goedgekeurd voor gebruik in ASME Ketel- en Drukvat Code sectie VIII, div. 1 constructie
• VdTÜV-Werkstoffblatt 421 (Austenitisch gewalst en gesmeed staal)

Bij hoge temperaturen: Het staal mag niet blootgesteld worden aan temperaturen boven ongeveer 550°C (1020°F) voor langere periodes, aangezien dit leidt tot uitvalling van intermetallische fasen, wat een nadelige invloed kan hebben op zowel de mechanische eigenschappen als de corrosieweerstand van het staal.

Koud vervormen

De goede duktiliteit van Sandvik 2RK65™ staat buigen in de koude toestand toe tot de kleinste buigradii die bereikbaar zijn met moderne methoden en machines. Aanlaten is na koudbuigen niet nodig. Indien de buizen echter zwaar koudvervormd zijn en worden gebruikt onder omstandigheden waar spanningscorrosiecracking (SCC) kan optreden, wordt oplossingsaanlaten aanbevolen (zie onder 'Warmtebehandeling').

Voor drukvattoepassingen in Duitsland kan warmtebehandeling na koude vervorming vereist zijn volgens VdTÜV-Wb 421. Warmtebehandeling moet worden uitgevoerd door oplossingsaanlaten.

Corrosie-eigenschappen

Algemene corrosie: Het staal is oorspronkelijk ontwikkeld voor gebruik in zwavelzuur. De goede weerstand wordt bereikt door een hoog molybdeengehalte en legering met koper. Figuur 1 is een isocorrosiediagram voor Sandvik 2RK65™, Sanicro® 28 en ASTM 316L in ontlucht zwavelzuur.

Technisch fosforzuur, vervaardigd via de 'natte' methode, bevat wisselende hoeveelheden onzuiverheden uit de uitgangsstof, het fosfaatgesteente. De gevaarlijkste van deze onzuiverheden zijn chloriden, Cl⁻, en fluoriden in vrije vorm, F⁻. Sandvik 2RK65 is met succes gebruikt in veel toepassingen in fosforzuurinstallaties en voor de afhandeling van technisch zuur. Echter, voor de meest zware corrosieomstandigheden biedt Sanicro® 28, dat speciaal is ontwikkeld voor fosforzuurtoepassingen, superieure corrosieweerstand.

In zuiver azijnzuur zijn zowel Sandvik 2RK65™ als ASTM 316L volledig bestendig bij alle temperaturen en concentraties bij atmosferische druk. Bij verhoogde temperaturen en drukken zal ASTM 316L echter corroderen terwijl Sandvik 2RK65™ bestendig blijft. Ervaring uit de azijnzuurproductie heeft aangetoond dat azijnzuur verontreinigd met mierenzuur altijd corroderend is. In zuur van deze aard is Sandvik 2RK65 verreweg bestendiger dan ASTM 316L, zie tabel 1 hieronder. Praktijkervaring heeft de superioriteit van Sandvik 2RK65™ ten opzichte van ASTM 317L bevestigd.

In mierenzuur toont hooggelegeerd Sandvik 2RK65™ betere weerstand dan conventionele stalen van het ASTM 316L-type, zie figuur 3. In scherpezuur toont Sandvik 2RK65™ betere prestaties dan ASTM 316L, zie figuur 4. 2RK65 is bestendig (corrosiesnelheid <0,1 mm/jaar) in melkzuur bij alle concentraties bij temperaturen tot of iets onder het kokpunt bij atmosferische druk. Dit betekent een corrosieweerstand vergelijkbaar met of iets beter dan die van ASTM 316L in melkzuur. Vanwege het molybdeengehalte is Sandvik 2RK65™ minder bestendig tegen salpeterzuur dan stalen van de typen ASTM 304L en ASTM 310L, die veelvuldig in deze omgevingen worden gebruikt.

Hoog molybdeengehalte is een voordeel in zoutzuur, en Sandvik 2RK65™, met zijn 4,5% Mo, is dus verreweg bestendiger dan bijvoorbeeld ASTM 316L. Sandvik 2RK65 is daarom geschikt voor gebruik in chemische procesoplossingen met kleine hoeveelheden zoutzuur. Het isocorrosiediagram wordt gepresenteerd in figuur 5. Het risico op putvorming moet echter in acht worden genomen. Ook in fluorwaterstofzuur profiteert Sandvik 2RK65™ van zijn hoge molybdeengehalte, hoewel fluorwaterstofzuur een nog agressiever zuur is vergeleken met zoutzuur, zie isocorrosiediagram in figuur 6.

Tabel 1. Resultaten van laboratoriumtests van 1+3+3 dagen in kokende mengsels van azijn- en mierenzuur.

Vanwege de hoge chroom- en nikkelgehalten bezit Sandvik 2RK65™ een veel betere weerstand in natriumhydroxide dan ASTM 304 en ASTM 316, zie figuur 7.

Zoals te zien is, neemt het risico op spanningscorrosiecracking (SCC) toe bij hoge temperaturen. Dit risico wordt versterkt als chloriden aanwezig zijn. Het legering Sanicro® 28 biedt betere weerstand tegen spanningscorrosiecracking en ook algemene corrosie dan Sandvik 2RK65™.

Putcorrosie: De hoge chroom- en molybdeengehalten van dit staal maken het zeer bestendig tegen putcorrosie. Dit is geverifieerd door uitgebreide praktijkervaring met dienst in chloridehoudende procesoplossingen en zeewaterkoeling.

Zoals te zien is in figuur 8, is de gemiddelde kritische puttemperatuur (CPT) voor Sandvik 2RK65™ ongeveer 75°C (165°F) bij een potentieel van 400 mV SCE in een neutrale oplossing (pH = 6) met hetzelfde chloridegehalte als zeewater. Deze waarde is 50°C (120°F) hoger dan voor ASTM 316 en 20°C (68°F) hoger dan voor Legering 825 (21Cr42Ni3Mo).

Spanningscorrosiecracking (SCC): Gewone austenitische stalen van de typen ASTM 304 en ASTM 316 zijn vatbaar voor spanningscorrosiecracking (SCC) in chloridehoudende oplossingen bij temperaturen boven ongeveer 60°C (140°F). Bij hoge temperaturen, boven ongeveer 100°C (212°F), zijn chloridegehalten zo laag als in de ppm-reeks (10⁻⁴ %) voldoende om spanningscorrosiecracking in deze stalen te veroorzaken. Een nikkelgehalte van 25% is voldoende om zeer goede weerstand onder praktische omstandigheden te bieden. Laboratoriumtests in calciumchloride bevestigen de superioriteit van Sandvik 2RK65™ in het weerstaan tegen spanningscorrosiecracking vergeleken met ASTM 304 en ASTM 316. Zoals getoond in figuur 9, is de drempelspanning (de spanning nodig om breuk te induceren binnen de maximale testtijd) aanzienlijk hoger voor Sandvik 2RK65™ dan voor ASTM 304 en ASTM 316. Sandvik 2RK65™ is bestendig tot ten minste 0,9 keer de treksterkte. Autoklaaf-tests bij verschillende chloridegehalten en temperaturen leveren waardevolle data voor materiaalselectie. Ook dit type testen toont de goede SCC-weerstand van Sandvik 2RK65™, verreweg beter dan ASTM 304 en ASTM 316 typen stalen, zie figuur 10. Het is belangrijk te weten dat de resterende spanningen rond een las die niet warmtebehandeld is, vaak gelijk zijn aan de strekkingsgrens van het materiaal. Deze spanningen corresponderen met toegepaste spanning/treksterkte verhoudingen van slechts 0,3–0,5, wat voldoende is om de drempelspanning te overschrijden en daarmee spanningscorrosiecracking in ASTM 304 en ASTM 316 te veroorzaken.

Kleefcorrosie: Zowel laboratoriumtests als praktijkervaring hebben aangetoond dat Sandvik 2RK65™ aanzienlijk beter bestendig is tegen kleefcorrosie dan ASTM 316L. Dit geïllustreerd in tabel 2. Kleven moeten echter zoveel mogelijk vermeden worden, vooral in chloridehoudende oplossingen.

Tabel 2. Resultaten van kleefcorrosietests in geaëreerd staand NaCl-oplossing (1,8% Cl⁻) pH = 6, testperiode 58 dagen. De oppervlakteverhouding tussen gekleefd en niet-gekleefd oppervlak op het monster is 1/12.

Warmtebehandeling

De buizen worden in warmtebehandelde toestand geleverd. Indien na verdere verwerking extra warmtebehandeling nodig is, wordt het volgende aanbevolen.

Oplossingsaanlaten: 1080–1150°C (1975–2100°F), 5–30 minuten, snelle afkoeling in lucht of water.

Overig

Vormen van levering:

Naadloze buizen en pijpen worden geleverd in afmetingen tot 230 mm (9,1 inch) buitendiameter in de oplossingsaangezette en wit-gepickelde toestand of in de helder-aangezette toestand. Buizen kunnen volgens klanttekeningen worden gebogen en, op verzoek, na buigen aangezet.

Fittings: 90 graden bochten worden standaard geproduceerd in Sandvik 2RK65™ volgens ANSI B16.9 en, waar van toepassing, ASTM A403. Flenzen worden standaard gemaakt volgens ANSI B16.5 in de vorm van losse flenzen (klasse 150) en lasnekflenzen (klasse 300), en volgens relevante delen van ASTM A182. Fittings kunnen op overeenstemming naar andere normen worden geproduceerd. Andere typen fittings zoals reducties, t-stukken en koppelingen kunnen ook op verzoek worden geleverd.

Andere leveringsvormen:

• Gelaste buis en pijp
• Band, aangezet of koudgewalst tot verschillende hardheidsgraden
• Draad, getrokken of geschliffen
• Staafstaal
• Platen en bladen
• Gesmeedebuizen
• Lastoevoegmiddelen

Lassen

De lasbaarheid van Sandvik 2RK65™ is goed. Lassen moet worden uitgevoerd zonder voorverhitting, en normaal gesproken is er geen noodzaak voor enige daaropvolgende warmtebehandeling. Geschikte smeltlasmethoden zijn handmetaallaas (MMA/SMAW) en gasbeschermde booglas, met de TIG/GTAW-methode als eerste keuze.

In gemeen met alle volledig austenitische roestvijstalen heeft Sandvik 2RK65™ een lage warmteleidingscoëfficiënt en hoge thermische uitzetting. Lasplannen moeten daarom zorgvuldig van tevoren worden geselecteerd, zodat vervormingen van de gelaste verbinding worden geminimaliseerd. Als resterende spanningen een probleem zijn, kan oplossingsaanlaten na het lassen worden uitgevoerd.

Voor Sandvik 2RK65™ worden warmte-invoer van <1,0 kJ/mm en tussenlaagtemperatuur van <100°C (210°F) aanbevolen. Een snaardraai-lasertechniek moet worden gebruikt.

Aanbevolen vulafstootmetalen voor temperatuur:

• TIG/GTAW of MIG/GMAW lassen
  • ISO 14343 S 20 25 5 Cu L / AWS A5.9 ER385 (bijv. Exaton 20.25.5.LCu)
• MMA/SMAW lassen
  • ISO 3581 E 20 25 5 Cu N L R / AWS A5.4 E385-16 (bijv. Exaton 20.25.5.LCuR)
  • ISO 14343 S 20 25 5 Cu L draad of strip elektroden worden aanbevolen voor oplassen van buisplaten en hoge-drukvaten in gevallen waar corrosieweerstand, gelijk aan die van Sandvik 2RK65™, vereist is.