Düsseldorf (ABZ). – Hitzebeständige Edelstähle kommen laut Warenzeichenverband Edelstahl Rostfrei e. V. (WZV) in Temperaturbereichen von 500 bis 1150 °C zum Einsatz. Durch erhöhte Legierungsgehalte an Chrom, Nickel, Silizium oder Aluminium erhalten sie die erforderliche chemische, thermodynamische und mechanische Stabilität für extreme Belastungen.
Extreme Temperaturen, thermische Zyklen und korrosive Umgebungen prägen Prozesse zahlreicher Schlüsselindustrien.
In der Chemie-, Glas-, Nahrungsmittel-, Papier-, Stahl-, Zellstoff- oder Zementindustrie, in Müllverbrennungsanlagen, Kraftwerken oder der metallverarbeitenden Industrie brauchen kritische Komponenten Werkstoffe, die diesen Belastungen dauerhaft standhalten.
Ein breitgefächertes Anwendungsspektrum
Hochtemperaturkorrosions- und Temperaturwechselbeständigkeit, Kriechfestigkeit, Zunderbeständigkeit durch Bildung einer Oxidschicht sowie hohe mechanische Belastbarkeit und Druckbeständigkeit qualifizieren hitzebeständige Edelstähle für ein breitgefächertes Anwendungsspektrum, heißt es seitens des WZV. Wärmetauscher unterschiedlicher Art haben in Hochtemperaturprozessen vielfältige Funktionen.
In Kraftwerken kommen bei der Energieerzeugung je nach Umgebungsbedingung Platten-, Rohrbündel-, Rippenrohr- oder Spiralwärmetauscher aus hochtemperaturbeständigem Edelstahl zum Einsatz.
Im Kühlturm kühlen sie das Prozesswasser ab, dienen als Leckdampfkondensator zur Verflüssigung des Abdampfes, als Vorwärmer für das Speisewasser der Dampferzeuger, als Überhitzer für den Dampf vor dessen Eintritt in die Turbine oder zur Rückgewinnung von Abwärme. Dabei müssen sie aggressiven Medien, hohen Temperaturen und starker Strömung von festen, gasförmigen oder flüssigen Medien im Dauerbetrieb standhalten.
Der austenitische Edelstahl 1.4841 ist laut WZV aufgrund seines höheren Siliziumgehaltes durch gute Oxidationsbeständigkeit und Festigkeit bei extremen Temperaturen bis zu 1150 °C für diese Anwendung bewährt.
Für die Herstellung von Wärmetauschern, Generatoren und Kondensatorrohren sowie in Absorptionstürmen wird auch der nichtrostende Chrom-Nickel-Molybdän-Edelstahl 1.4438 vielfach eingesetzt. Der austenitische Sonderedelstahl 1.4546.9 soll bei Hochtemperaturen bis zu 1050 °C besonders beständig gegen interkristalline Korrosion und mechanisch beständig sein. Er wird deshalb oftmals von solarthermischen Kraftwerken mit Strahlungsbündelung (CSP, concentrated solar power) in Wärmetauschern und Rohrleitungen für geschmolzene Salze eingesetzt.
Hitzebeständige Edelstähle sind in CSP-Kraftwerken auch für die Tanks und deren Träger zum Lagern des heißen Nitratsalzes sowie als Verankerungsbolzen der Heliostate in großem Umfang praxisbewährt, informiert der Warenzeichenverband.
Aus hitzebeständigen Edelstählen gefertigte Hochleistungsrohre der Rohrbündelwärmetauscher von Vorkühlkreisen tragen in LNG-Großanlagen oder in Anlagen zur Ethylenproduktion der kohlenwasserstoffverarbeitenden Industrie zur Einhaltung höchster Sicherheitsanforderungen bei.
Kesselrohre für Dampferzeuger müssen standhalten
Schweißkonstruktionen aus hochhitzebeständigen Chrom-Nickel-Edelstählen sind in Stahlwerken für Rohrtragplatten, Fackelköpfe, Strahlheizrohre, Retorten und Muffeln gängige Praxis.
Das gilt auch für Abschirmbleche, die zur Seiten-, Decken- und Bodenabschirmung der bis zu 2800 °C heißen Hochtemperaturöfen eingesetzt werden. Sie müssen nicht nur hitzefest, sondern auch besonders formstabil sein. Kesselrohre für Dampferzeuger müssen Betriebstemperaturen bis 700 °C dauerhaft standhalten. Die damit verbundenen hohen Anforderungen an Kriechfestigkeit und Beständigkeit gegen thermische oder Korrosionsermüdung sprechen für den Einsatz der Werkstoffgüten 1.4550 und 1.4877.
Prozessdampferzeuger spielen ebenso wie Trockentrommeln, Rohrleitungssysteme und Hochtemperaturspeicher in den Produktionsprozessen der Papier- und Zellstoffindustrie eine zentrale Rolle. Hier wird beispielsweise mithilfe von bis zu 500 °C heißem Prozessdampf und hohem Druck den Papierfasern und -bahnen das zur Herstellung notwendige Wasser wieder entzogen.
Die Chemie- und Petrochemie vertraut ebenso wie die Papier-, Holz- und Lebensmittelindustrie in ihren Hochtemperaturprozessen auf die Effizienz und Zuverlässigkeit von Komponenten aus prozessspezifisch ausgelegtem nichtrostendem Stahl. Reaktionskessel aus hitzebeständigem Edelstahl gewährleisten in der Chemie-, Pharma- oder Nahrungsmittelindustrie dauerhafte Beständigkeit gegen aggressive Medien.
Vielfältige Aufgaben erfüllen hitzebeständige Edelstahlgüten wie 1.4828, 1.4841 und 1.4878 auch im Industrieofenbau für Ofenauskleidungen, Dreh-, Glüh- und Muffelrohre, in Rekuperatoren, als Lanzen- und Brennerrohre oder als Rollen für Durchlauföfen.
Der hitzebeständige austenitische Chrom-Nickel-Stahl 1.4828 gilt laut Hersteller dank seiner schützenden Zunderbeständigkeit und hohen Zugfestigkeit bei Temperaturen von 800 bis 1000 °C als Standardgüte im Ofenbau. In Müllverbrennungsanlagen werden Kesselkomponenten, Kühlschirme und Schottenwände aus hochtemperaturbeständigen Edelstählen wie 1.4762 oder 1.4841 gefertigt. In der Glasindustrie sind Zahnketten aus Edelstahl mit einem hohen Nickelgehalt bei der Hohlglasproduktion unverzichtbar, um beim Transport die Wärme aus dem über 500 °C heißen Glas schnell abzuführen.
Hohe Korrosionsbeständigkeit und mechanische Festigkeit
Auch in Festoxid- oder Hochtemperatur-Brennstoffzellen (SOFC) für Kraftfahrzeuge und Hausenergie übernimmt hitzebeständiger Edelstahl eine wichtige Rolle. SOFC zeichnen sich durch hohen Wirkungsgrad und Brennstoffflexibilität aus. Der ferritische Hochtemperatur-Edelstahl 1.4760 kommt für die sogenannten Interkonnektoren zum Einsatz – die Zwischenplatten, die die einzelnen Zellen zu einem leistungsfähigen Brennstoffzellenstapel verbinden. Seine hohe Korrosionsbeständigkeit, mechanische Festigkeit bei Temperaturen bis 900 °C sowie gute elektrische Leitfähigkeit qualifizieren den Werkstoff für diese Brennstoffzellen-Technologie. Hitzebeständige, hochlegierte Edelstähle sind in vielen Industrieprozessen unverzichtbar.
Die Beständigkeit der prozessspezifisch ausgelegten Legierungen gegen heiße Gase, Verbrennungsprodukte und Schmelzen bei Temperaturen oberhalb 500 °C beugt Materialversagen vor und gewährleistet durch die lange Lebensdauer der Aggregate hohe Effizienz und Wirtschaftlichkeit, heißt es von Seiten des Verbandes.
