2205-Duplex-Edelstahlrohr: Anwendungen und Vorteile

2205-Duplex-Edelstahlrohr ist ein hochfester und korrosionsbeständiger Werkstoff, der in zahlreichen Rohrleitungssystemen eingesetzt wird. Es zeichnet sich durch hohe mechanische Festigkeit, gute Verarbeitbarkeit sowie günstige physikalische Eigenschaften aus.

Aufgrund dieser Eigenschaften verlassen sich zahlreiche Branchen auf 2205-Duplex-Edelstahl – darunter die Offshore-Öl- und -Gasindustrie, chemische Anlagen sowie maritime Systeme. Es bewährt sich besonders gut im Seewasser, wo viele andere Stähle versagen. Im Vergleich zu Edelstahl 316L weist es nahezu die doppelte Streckgrenze sowie eine ausgeprägte Beständigkeit gegenüber chloridinduzierter Korrosion auf.

Kein Werkstoff ist jedoch für jede Anwendung geeignet. Die Leistungsfähigkeit von 2205-Edelstahl hängt stark davon ab, wie und wo er eingesetzt wird. Daher hilft die genaue Kenntnis seiner Stärken und Grenzen dabei, ihn der jeweiligen Anwendung optimal zuzuordnen und langfristig Probleme zu vermeiden.

Was ist 2205-Duplex-Edelstahl?

2205 Duplexedelstahl ist eine zweiphasige Legierung, die 50 % Ferrit und 50 % Austenit enthält. Im Gegensatz zu Edelstahl der 300er-Serie ist dieses Material fest und weist eine hohe Korrosionsbeständigkeit auf. Daher kann es in rauen Umgebungen wie Meerwasser-, Öl- und Gasanwendungen eingesetzt werden.

Beachten Sie jedoch, dass 2205 in zwei Spezifikationen erhältlich ist: Erstens S31803, die ursprüngliche Güte, und zweitens S32205, bei der die Gehalte an Chrom, Molybdän und Stickstoff strenger kontrolliert werden. S32205 ist daher eine verbesserte Version von S31803 und bietet somit eine bessere Leistung.

Was die chemische Zusammensetzung betrifft, so enthält Duplex-2205 eine Reihe von Elementen. Die wichtigsten davon sind in der nachfolgenden Tabelle dargestellt:

Diese Elemente wirken gemeinsam, um die Leistungsfähigkeit einer einphasigen Mikrostruktur zu übertreffen. So ist beispielsweise der 22-prozentige Chromgehalt für die allgemeine Korrosionsbeständigkeit verantwortlich, während 3 % Molybdän die Lochkorrosion hemmen. Weitere Elemente wie nickel prozent stabilisieren die austenitische Phase, während Stickstoff das ferritisch-austenitische Gleichgewicht optimiert.

Welche mechanischen Eigenschaften hat ein 2205-Duplex-Stahlrohr?

2205-Duplex-Stahl weist beeindruckende mechanische Eigenschaften auf – darunter hohe Zähigkeit, Streckgrenze und Zugfestigkeit, wodurch er sich besonders gut für anspruchsvolle und belastende Einsatzbedingungen eignet.

• Zugfestigkeit: Duplex 2205 weist eine Zugfestigkeit von 620–655 MPa (90–95 ksi) auf. Diese hohe Zugfestigkeit ermöglicht dünnere Wandstärken, ohne dass die Betriebsdruckbelastung beeinträchtigt wird.
• Fliessgrenze: edelstahl der Güte 2205 bietet eine 0,2 %-Streckgrenze, die den Mindestanforderungen von 450 MPa (65 ksi) entspricht. Das ist etwa das Doppelte der Streckgrenze von 316L mit 170 MPa und gewährleistet daher eine hervorragende strukturelle Leistungsfähigkeit Ihrer Komponenten.
• Dehnung: Der Duplex-Stahl 2205 weist einen Dehnungswert von über 25 % bei einer Messlänge von 50 mm auf. Obwohl dieser Wert niedriger ist als die 40 % bei austenitischen Sorten, ist er dennoch ausreichend hoch und gewährleistet ein hohes Maß an Duktilität. Daher können Sie bei strukturellen und Rohrleitungsanwendungen sicher auf dieses Material setzen.
• Härte: Der Duplex-Stahl 2205 weist Härtegrade von bis zu 293 HB (Brinell) bzw. 32 HRC (Rockwell C) auf. Dadurch ist er gut bearbeitbar und bietet außergewöhnliche Verschleißfestigkeit.
• Korrosionsbeständigkeit: Im Gegensatz zu 316L bietet der Duplex-Stahl 2205 eine hervorragende Beständigkeit gegen Lochfraß, Spannungsrisskorrosion und Spaltkorrosion. Daher kann er problemlos in maritimen Anwendungen sowie in der Öl- und Gasindustrie eingesetzt werden, ohne dass Korrosionsprobleme zu befürchten sind.
• Schlagzähigkeit: Bei Raumtemperatur weist 2205 eine hohe Schlagzähigkeit von über 100 J (Charpy-V-Nut) auf. Das bedeutet, dass Ihr Bauteil nur schwer bricht. Zudem bietet der Werkstoff bei Temperaturen um −50 °C (−58 °F) eine gute und stabile Zähigkeit, sodass er auch für kryogene Anwendungen geeignet ist.

Welche sind die wichtigsten Anwendungen von 2205-Duplex-Stahlrohren?

der Duplex-Edelstahl 2205 findet in zahlreichen Branchen Anwendung, darunter Öl- und Gasindustrie, chemische Industrie, maritime Technik und andere. Im Folgenden erfahren Sie, wie das Material in jedem dieser Sektoren eingesetzt werden kann:

1) Öl- und Gasindustrie

Der Offshore-Bereich der Öl- und Gasindustrie steht an der Spitze der Branchen, die am stärksten auf Rohre aus Duplex-Edelstahl 2205 angewiesen sind. Das Material lässt sich für verschiedene Aufgaben einsetzen, beispielsweise bei der Behandlung von Förderwasser, der Einspeisung von Meerwasser sowie bei Chemikalieninjektionsleitungen. Dies ist darauf zurückzuführen, dass 2205 eine hohe Beständigkeit gegenüber chloridinduzierter Spannungsrisskorrosion in Meerwasser aufweist und zudem hohen mechanischen Belastungen standhält.

Doch damit nicht genug: 2205 kann auch für Unterwasser-Fließleitungen (subsea flowlines) und Aufstiegsleitungen (risers) im flachen Wasser eingesetzt werden. Darüber hinaus bewährt es sich im Einsatz mit saurem Gas (Schwefelwasserstoff), da es aufgrund seiner Beständigkeit gegenüber sulfidinduzierter Spannungsrisskorrosion den Anforderungen gemäß NACE MR0175 / ISO 15156-1 entspricht.

2) Chemische Industrie

In chemische Verarbeitung pflanzen finden Sie 2205 in Verbindungen von Lagertanks, Rohren von Wärmeaustauschern und Düsen von Druckbehältern. Dies liegt daran, dass das Metall raue Bedingungen wie organische Säuren, Chloridlösungen und oxidierende Umgebungen – beispielsweise Essigsäure und Phosphorsäure – aushält.

Bei Druckbehältern können Sie dank der hohen Streckgrenze des Duplex-Stahls 2205 dünnwandigere Konstruktionen realisieren. Dadurch verringern sich der Materialverbrauch und die Fertigungszeit, während gleichzeitig die Spannungsrisskorrosion vermieden wird, die 304L- und 316L-Werkstoffe in chloridhaltigen Medien häufig betrifft.

3) Marine & Offshore

Wenn Sie im Schiffbau tätig sind, können Sie Duplex-Stahl 2205 für Meerwasserkühlsysteme, Ballastleitungen und Feuerlöschsysteme verwenden. Auf diese Weise erhöht sich die Lebensdauer der Komponenten, da 2205 in stehendem Meerwasser nicht korrodiert.

Ebenso lässt sich 2205 für Hochdruck-Rückspülrohrleitungen in Entsalzungsanlagen einsetzen. Denn das Metall widersteht sowohl einem hohen Chloridgehalt als auch hohen Temperaturen und mechanischen Belastungen.

4) Zellstoff- und Papierindustrie

2205-Duplexstahl kann Chlorideinwirkungen standhalten und so Spannungsrisskorrosion verhindern. Daher eignet er sich für Bleichprozesse in der Zellstoff- und Papierindustrie.

Außerdem ist das Material bei Bleichanlagenbetrieben mit Natriumhypochlorit oder Chlordioxid besonders nützlich – im Gegensatz zu austenitischen Sorten, die vorzeitig durch Lochfraßversagen beeinträchtigt werden können.

5) Weitere Industrien

Sie können verwenden edelstahl 2205 in zahlreichen weiteren Branchen, die Sauberkeit und hohe Korrosionsbeständigkeit erfordern. Dazu gehören:

• Lebensmittelverarbeitung: 2205 kann in Soleleitungen und Clean-in-Place-Systemen (CIP-Systemen) eingesetzt werden, da er korrosionsbeständig ist und so die Lebensmittelhygiene gewährleistet.
• Pharmazeutika: Duplexstahl unterstützt Prozessrohrleitungen, die Wirkstoffe in aggressiven Lösungsmitteln transportieren. So werden nicht nur hygienische Standards erreicht, sondern es steht zudem eine hohe Festigkeit zur Verfügung.
• Verunreinigungssteuerung: Falls Sie im Bereich Umweltschutz tätig sind, stellt Duplexstahl 2205 ein kostengünstiges Material dar. Er bewährt sich hervorragend in Anlagen, die Schwefelsäure und chloridhaltige Medien ausgesetzt sind, und sorgt so für eine längere Lebensdauer.

Welche Einschränkungen weist das Duplex-Edelstahlrohr 2205 auf?

Wie jedes andere Material weist auch 2205-Duplex-Edelstahl Nachteile auf. Erstens ist es nur bei Temperaturen bis zu 300 °C (572 °F) stabil. Das bedeutet, dass bei längerer Einwirkung von Hitze die Sigma-Phase und die Chi-Phase entstehen. Dadurch bilden sich lokal begrenzte Korrosionsstellen, und das Material wird spröde.

Zweitens treten bei niedrigen Temperaturen unter −50 °C andere Probleme auf. Wenn Sie mit dem Material bei solch niedrigen Temperaturen arbeiten, durchläuft die ferritische Phase einen Übergang von zähem zu sprödem Verhalten. Dieses Phänomen verringert die Schlagzähigkeit und erhöht das Risiko einer spröden Bruchbildung bei Stoßbelastungen.

Ein weiterer Nachteil von 2205-Duplex-Edelstahl besteht darin, dass bei der Verarbeitung größere Sorgfalt erforderlich ist als bei austenitischen Sorten. Andernfalls führt eine unzureichende Kaltverformung zu einer erhöhten Rückfederung und begrenzt den Grad der Umformung, den das Material vor einer Glühbehandlung erreichen kann.

Außerdem erfolgt die Bearbeitung von 2205 typischerweise etwa 20 % langsamer als die von 316L. Das bedeutet, dass Ihre Werkzeuge schneller verschleißen. Daher benötigen Sie Hartmetall- oder Keramik-Schneidplatten mit verschleißfesten Beschichtungen, um die Produktionskosten wirtschaftlich zu halten.

Schließlich erfordert das Schweißen strengere Kontrollen. Kurz gesagt, Sie müssen stickstoffhaltige Zusatzwerkstoffe wie ER2209 verwenden, um das Verhältnis der Ferrit- und Austenit-Phasen im Schweißnahtbereich auszugleichen und die Bildung zu viel Ferrit in der Naht zu verhindern.

Häufig gestellte Fragen

Ist Rohr aus 2205-Duplex-Stahl kosteneffektiv?

rohre aus 2205-Duplex-Stahl können Ihnen langfristig Kosten sparen. So können Sie beispielsweise dünnere Wandstärken konstruieren, da das Material eine hohe Festigkeit aufweist, was wiederum die Material- und Installationskosten senkt. Gleichzeitig ermöglicht die Korrosionsbeständigkeit einen langjährigen Einsatz des Rohrs bei geringeren Wartungskosten.

Was ist der Unterschied zwischen 2205- und 316-Edelstahlrohr?

Die Werkstoffe 2205 und 316 unterscheiden sich hauptsächlich in ihrem jeweiligen mechanischen Verhalten. Das Duplex-Stahlrohr 2205 weist nahezu die doppelte Festigkeit von 316 auf. Zudem bietet es eine bessere Beständigkeit gegen Spannungsrisskorrosion durch Chloride, wodurch es auch in korrosiven Umgebungen eingesetzt werden kann.

das Stahlrohr 316 bietet dagegen eine höhere Duktilität und bewährt sich zuverlässiger bei höheren Temperaturen. Es eignet sich daher gut für Anwendungen mit nur mäßigem Korrosionsangriff, bei denen Flexibilität wichtig ist.

Kann ein Duplex-Rohr 2205 geschweißt werden?

Ja, das Duplex-Rohr 2205 kann geschweißt werden, sofern das richtige Zusatzwerkstoffmaterial – beispielsweise ER2209 – verwendet wird. Zudem ist die Wärmezufuhr zu kontrollieren und die Schmelzzone abzuschirmen. Dadurch bleibt die Schweißnaht fest und behält die Korrosionsbeständigkeit des Grundwerkstoffs bei.

Wie hoch sind die Kosten für ein Duplex-Stahlrohr 2205?

ein Duplex-Rohr aus Werkstoff 2205 kostet Sie 1,5- bis 2-mal mehr als ein vergleichbares Rohr aus 316L-Stahl – bezogen auf das Gewicht. Die tatsächlichen Preise variieren je nach Marktlage, Bestellmenge, Abmessungen und Lieferant. Daher empfehlen wir Ihnen, sich direkt an Ihren Lieferanten zu wenden, um ein genaues Preisangebot einzuholen.

Fazit

rohre aus duplexem Edelstahl 2205 bieten Ihnen eine höhere Leistungsfähigkeit und eine bessere Korrosionsbeständigkeit als austenitische Stähle. Sie weisen sogar nahezu die doppelte Streckgrenze von 316L auf. Dadurch können Sie dünnere Wandstärken verwenden und trotzdem die geforderten Leistungsanforderungen erfüllen – was die Materialkosten sowie das Systemgewicht senkt.

Und das ist noch nicht alles: Sie profitieren zudem von einer überlegenen Beständigkeit gegenüber chloridinduzierter Spannungsrisskorrosion und Lochkorrosion. Ob Sie Offshore-Infrastruktur, Meerwassersysteme oder Anlagen für die chemische Verfahrenstechnik installieren – der Einsatz von 2205 gewährleistet einen dauerhaften Betrieb.

Allerdings müssen Sie sicherstellen, dass Sie die Materialien kaufen von einem zuverlässigen Lieferanten für garantierte Leistungsfähigkeit dank Voyagemetal. Wir gewährleisten die Materialrückverfolgbarkeit, eine ordnungsgemäße Wärmebehandlung sowie die Einhaltung der ASTM-, ASME- oder EN-Normen.