Hastelloy C22-Platten und -Bleche

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Beschreibung des Produkts

Hastelloy C22-Bleche und -Platten (UNS N06022, ASME SB575) sind die vielseitigsten im Handel erhältlichen Flachprodukte aus korrosionsbeständigen Legierungen und übertreffen C276, 316L und Inconel 625 in oxidierenden, sauren Umgebungen bei gleichzeitig wettbewerbsfähiger Beständigkeit in reduzierenden Medien, wobei MWalloys maßgeschneiderte Teile aus zertifiziertem ASME SB575-Lagerbestand in Dicken von 0,5 mm Blech bis zu 100 mm Grobblech liefert, mit vollständigen Werkszeugnissen nach EN 10204 Typ 3.1, Lieferung von Standardabmessungen noch in derselben Woche sowie technische Unterstützung für Anwendungen in den Bereichen Druckbehälter, Rauchgasentschwefelung (FGD), Pharmazie und chemische Verarbeitung. Die Kombination aus 21% Chrom, 13,5% Molybdän und 3% Wolfram in einer Nickelmatrix erzeugt einen Passivfilm, der stabil genug ist, um Umgebungen standzuhalten, die alle gängigen Alternativen zerstören – und das zu vergleichbaren Kosten.

Bei MWalloys haben wir Hastelloy C22-Platten und -Bleche an Ingenieurbüros, Anlagenwartungsteams und Anlagenbauer auf vier Kontinenten geliefert. Das häufigste Feedback, das wir erhalten, ist, dass Ingenieure, die in gemischten oder oxidierenden Säureumgebungen von C276 auf C22 umsteigen, fast nie wieder zurückwechseln, da die Verlängerung der Lebensdauer so erheblich und reproduzierbar ist.

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Was ist eine Hastelloy C22-Platte und was sind die tatsächlichen Anforderungen der ASME SB575-Zertifizierung?

Hastelloy C22 ist ein eingetragenes Warenzeichen von Haynes International und bezeichnet UNS N06022, eine Nickel-Chrom-Molybdän-Wolfram-Legierung, die in den 1980er Jahren entwickelt wurde, um die Leistungsbeschränkungen von C276 in oxidierenden und gemischten Säureumgebungen zu überwinden. In Platten- und Blechform wird C22 durch Warmwalzen aus im Vakuum-Induktionsschmelzverfahren (VIM) sowie im Vakuum-Lichtbogen-Umschmelzverfahren (VAR) oder im Elektroschlacke-Umschmelzverfahren (ESR) hergestellten Knüppeln hergestellt und anschließend lösungsgeglüht und wasserabgeschreckt, um eine vollständig austenitische, korrosionsoptimierte Mikrostruktur zu erzielen.

MWalloys Hastelloy C22 Platten und Bleche
MWalloys Hastelloy C22 Platten und Bleche

Die Spezifikation ASME SB575 ist die Bezeichnung gemäß der Druckbehälternorm für diesen Werkstoff, die sich direkt aus ASTM B575 ableitet und von der ASME für den Einsatz in mit einem Normstempel versehenen Druckgeräten zugelassen ist. Der Unterschied zwischen ASTM B575 und ASME SB575 ist eher regulatorischer als metallurgischer Natur: Beide Normen schreiben identische Anforderungen an die chemische Zusammensetzung und die mechanischen Eigenschaften vor, jedoch darf nur nach ASME SB575 zertifiziertes Material rechtmäßig in Druckbehälter gemäß ASME Abschnitt VIII im Rahmen der normgerechten Konstruktion verbaut werden.

Warum die ASME-SB575-Kennzeichnung für Hersteller und Endverbraucher von Bedeutung ist

Aspekt ASTM B575 ASME SB575 Praktische Konsequenz
Behörde ASTM International ASME-Normenausschuss ASME-Zertifizierung für Behälter gemäß den ASME-Vorschriften erforderlich
Voraussetzungen im Fach Chemie Identisch Identisch Gleiche Legierung, gleiche Zusammensetzungsgrenzen
Anforderungen an die mechanischen Eigenschaften Identisch Identisch Gleiche Mindestfestigkeiten
Tabellen für zulässige Spannungen Nicht anwendbar Abschnitt II, Teil D Auslegungsgrundlage für die Wanddicke
Zertifikatsanforderung EN 10204 Typ 2.2 (Mindestanforderung) EN 10204 Typ 3.1 (mindestens) Code-Behälter benötigen 3.1
Zulassungsprüfung Nicht erforderlich Möglicherweise ist ein AI (AIA)-Zeuge erforderlich Fügt einen Dokumentationsschritt hinzu
Materialkennzeichnung ASTM B575 + Chargennummer ASME SB575 + ASME-Prüfzeichen Physische Markierung auf der Platte

Wenn Beschaffungsteams "ASME SB575 Hastelloy C22-Platte" spezifizieren, geben sie damit gleichzeitig drei Dinge an: die Legierung (N06022), die Produktform (Platte/Blech) und das Qualitätssicherungssystem, nach dem das Produkt hergestellt und zertifiziert wurde. Fehlt eines dieser drei Elemente, entstehen Konformitätslücken, die die Prüfbehörden bei der Überprüfung des Behälterbaus feststellen werden.

Die Entwicklungsgeschichte, die das Design von C22 erklärt

Wenn man versteht, warum C22 entwickelt wurde, lässt sich besser vorhersagen, wie es sich im Einsatz verhalten wird. In den 1970er Jahren hatte sich Hastelloy C276 als die vorherrschende korrosionsbeständige Legierung in der chemischen Verarbeitung etabliert, doch Praxiserfahrungen zeigten, dass sie in zwei Situationen durchweg unzureichende Leistungen erbrachte: in Umgebungen mit Oxidationsmitteln (Salpetersäure, Eisen(III)-chlorid, Chromsäure) sowie in gemischten Umgebungen, in denen sowohl oxidierende als auch reduzierende Stoffe gleichzeitig vorhanden waren (wie z. B. in den Schlämmen von Rauchgasentschwefelungsanlagen).

Die Hauptursache war der relativ geringe Chromgehalt von C276 (15,5%): Zwar sorgte der hohe Molybdängehalt (16%) für eine hervorragende Beständigkeit gegen reduzierende Säuren, doch reichte der Chromgehalt nicht aus, um einen stabilen Passivfilm aufrechtzuerhalten, wenn oxidierende Bedingungen das elektrochemische Potential der Legierung in den transpassiven Bereich drückten. C22 wurde speziell entwickelt, um dieses Problem zu beheben, indem der Chromgehalt auf 21% erhöht und gleichzeitig eine moderate Verringerung des Molybdängehaltes auf 13,5% in Kauf genommen wurde, wodurch eine Legierung mit deutlich breiterer Umweltverträglichkeit entstand.

Wie sieht die vollständige chemische Zusammensetzung von Hastelloy C22-Blechen aus und warum sind kleine Unterschiede von Bedeutung?

Die chemische Zusammensetzung von C22-Blechen muss für jede einzelne Schmelze den Anforderungen der Normen ASTM B575 / ASME SB575 entsprechen. Jedes aus einem zertifizierten Werk gelieferte Blech ist mit einer Schmelznummer versehen, die bis zum ursprünglichen Schmelzprotokoll zurückverfolgt werden kann, und die Zusammensetzung dieser Schmelze bestimmt das Korrosionsverhalten des Blechs.

Anforderungen an die chemische Zusammensetzung von Hastelloy C22

Element UNS N06022 Min (%) UNS N06022 Max (%) Funktionale Rolle beim Korrosionsverhalten
Nickel (Ni) Gleichgewicht (~56%) Bilanz Grundmatrix; SCC-Beständigkeit; elektrochemische Stabilität
Chrom (Cr) 20.0 22.5 Stabilität des passiven Films in oxidierenden Medien; entscheidendes Unterscheidungsmerkmal gegenüber C276
Molybdän (Mo) 12.5 14.5 Verringerung der Säurebeständigkeit; Verstärkung der Lochfraßbeständigkeit
Wolfram (W) 2.5 3.5 Synergistische Lochfraß- und Spaltkorrosionsbeständigkeit durch Mo
Eisen (Fe) 2.0 6.0 Restelement; geringfügiger Einfluss auf die Eigenschaften
Kobalt (Co) - 2.5 Kontrollierte Restmenge
Kohlenstoff (C) - 0.010 Auf ein Minimum reduziert, um eine HAZ-Sensibilisierung während des Schweißens zu verhindern
Silizium (Si) - 0.08 Minimiert, um die Silizidausfällung zu verhindern
Mangan (Mn) - 0.50 Entoxidation; angepasst an das Walzverhalten
Phosphor (P) - 0.025 Verunreinigung; zur Steuerung der Warmformbarkeit
Schwefel (S) - 0.010 Verunreinigung; kontrolliert hinsichtlich Warmformbarkeit und Schweißnahtqualität
Vanadium (V) - 0.35 Geringfügige Restmenge

Warum der Unterschied im Chromgehalt zwischen C22 und C276 entscheidend ist

Der Unterschied von 5,5 Prozentpunkten beim Chromgehalt zwischen C22 (nominal 21%) und C276 (nominal 15,5%) mag in absoluten Zahlen gering erscheinen, hat jedoch erhebliche praktische Auswirkungen. Chrom ist das Element, das für die Bildung des Cr₂O₃-Passivfilms verantwortlich ist, der die Legierungsoberfläche vor Korrosion schützt. Die Stabilität dieses Films unter oxidierenden Bedingungen hängt stark von der Chromaktivität an der Metalloberfläche ab, die nichtlinear mit dem Chromgehalt ansteigt.

Bei 15,5% Chrom wird der Passivfilm auf C276 in vielen aggressiven Umgebungen instabil, sobald das elektrochemische Potential über etwa +400 mV vs. SCE steigt, was zu einer transpassiven Auflösung führt. Bei 21%-Chrom bleibt die Passivschicht von C22 bis zu wesentlich höheren Potentialen stabil, weshalb C22 oxidierenden Säuren standhält, die bei C276 einen raschen Angriff verursachen.

Die Daten aus Praxistests bestätigen dies: In siedender Salpetersäure 65% (ein stark oxidierendes Medium) korrodiert C276 mit einer Geschwindigkeit von etwa 19 mils/Jahr, während C22 mit etwa 2 mils/Jahr korrodiert. Dieser fast zehnfache Unterschied unter denselben Umgebungsbedingungen bei Legierungen, deren Kosten im Bereich von 15% liegen, macht den gesamten Mehrwert von C22-Blechen im oxidierenden Einsatz aus.

Welche mechanischen und physikalischen Eigenschaften weist Hastelloy C22-Blech über verschiedene Temperaturbereiche hinweg auf?

Mechanische Eigenschaften sind für die Auslegung von Druckbehältern, statische Berechnungen und die Einhaltung von Normen von entscheidender Bedeutung. In ASME Abschnitt II Teil D sind die zulässigen Spannungswerte für SB575 N06022 bei Temperaturen von Umgebungstemperatur bis hin zu erhöhten Betriebsbedingungen aufgeführt.

Mechanische Eigenschaften bei Raumtemperatur

Eigentum ASME SB575 / ASTM B575 Mindestanforderungen Typisch Erreicht Test Standard
Zugfestigkeit 690 MPa (100 ksi) 720 – 790 MPa ASTM E8
Streckgrenze (0,2% Offset) 310 MPa (45 ksi) 330 – 400 MPa ASTM E8
Dehnung (in 50 mm) 45% 50 – 65% ASTM E8
Härte (Rockwell B) - 85 – 95 HRB ASTM E18
Korngröße (ASTM) - 4 - 7 ASTM E112

Die hohe Dehnung (mindestens 45%, typischerweise 50 – 65%) spiegelt die hervorragende Duktilität von lösungsgeglühten C22-Blechen wider, die sowohl für Kaltumformvorgänge während der Fertigung als auch für die Zähigkeit im druckbeaufschlagten Einsatz von Bedeutung ist.

Zulässige Spannungswerte gemäß ASME Abschnitt II Teil D

Temperatur (°C) Zulässige Spannung (MPa) Zulässige Spannung (ksi) Auslegungsgrundlage
40 (Raumtemperatur) 138 20.0 zugfestigkeitsgesteuert
100 132 19.1 zugfestigkeitsgesteuert
150 127 18.4 zugfestigkeitsgesteuert
200 123 17.9 zugfestigkeitsgesteuert
250 120 17.4 Ertragsgesteuert
300 117 17.0 Ertragsgesteuert
350 115 16.7 Ertragsgesteuert
400 113 16.4 Ertragsgesteuert
450 110 16.0 Kriechgesteuert
500 103 14.9 Kriechgesteuert
538 90 13.0 Kriechgesteuert

Diese zulässigen Spannungen werden direkt in die Berechnungen der Wanddicke von Druckbehältern gemäß der Formel in ASME Abschnitt VIII, Abteilung 1 einbezogen: t = PR / (SE - 0,6P), wobei t die Mindestwanddicke, P den Auslegungsdruck, R den Innenradius, S die aus der Tabelle entnommene zulässige Spannung und E den Verbindungswirkungsgrad bezeichnet.

Für Plattenanwendungen relevante physikalische Eigenschaften

Physikalische Eigenschaft Wert Technische Anwendung
Dichte 8,69 g/cm³ Gewichtsberechnungen für Blechbestellungen
Elastizitätsmodul (20 °C) 211 GPa (30,6 × 10⁶ psi) Berechnungen zu Durchbiegung und Steifigkeit
Elastizitätsmodul (200 °C) 196 GPa Ausführung für erhöhte Temperaturen
Wärmeausdehnungskoeffizient (20 – 100 °C) 12,7 µm/m·°C Berechnungen der thermischen Beanspruchung
Wärmeausdehnungskoeffizient (20 – 300 °C) 13,0 µm/m·°C Hochtemperaturausführung
Wärmeleitfähigkeit (20°C) 10,1 W/m-K Auslegung von Wärmetauschern
Spezifische Wärme 414 J/kg·K Thermische Analyse
Elektrischer Widerstand 1,14 µΩ·m Parameter für das Widerstandsschweißen
Schmelzbereich 1357 – 1399 °C Referenzwert für die Schweißwärmeeinbringung
Magnetische Permeabilität < 1,002 Nichtmagnetisch; kompatibel mit MWD-Geräten

Welche Platten- und Blechabmessungen sind erhältlich und welche Zuschnittmöglichkeiten können Kunden erwarten?

Der Abmessungsbereich von Hastelloy C22-Blechen und -Platten ist breit gefächert, aber nicht unbegrenzt. Das Wissen darüber, welche Abmessungen handelsüblich vorrätig sind und welche eine Sonderanfertigung im Werk erfordern, hilft Ingenieuren dabei, Projekte realistisch zu planen.

Standard-Dickenbereich für C22-Platten und -Bleche

Produktkategorie Dickenbereich Standard-Herstellungsverfahren Typische Lieferbedingungen
Dünnes Blatt 0,5 – 3,0 mm Kaltgewalzt geglüht, 2B- oder BA-Oberfläche
Leuchtplatte 3,0 – 6,35 mm Warmgewalzt Geglüht, gebeizt
Mittlerer Teller 6,35 – 25,4 mm Warmgewalzt geglüht, gebeizt oder entzundert
Standardplatte 25,4 – 50,8 mm Warmgewalzt aus Brammen Geglüht, entglüht
Dickblech 50,8 – 100 mm Warmgewalzt aus Brammen Geglüht, entglüht
Besonders schwer 100 – 150 mm Warmgewalzt / geschmiedet Geglüht, im Lieferzustand

Standard-Breiten- und Längenbereiche für Walzbleche

Breite Bereich Länge Bereich Lagerverfügbarkeit bei MWalloys Anmerkungen
300 – 600 mm 1000 – 2000 mm Ausgewählte Größen Kleine Teller, aus größeren ausgeschnitten
600 – 1000 mm 1500 – 3000 mm Gute Verfügbarkeit Häufigster Bereich
1000 – 1500 mm 2000 – 6000 mm Gute Verfügbarkeit Serienfertigung
1500 – 2000 mm 3000 – 8000 mm Ausgewählte Stärken Verfügbarkeit prüfen
> 2000 mm Benutzerdefiniert Mühlenauftrag erforderlich Verlängerte Lieferzeit

Bearbeitungsmöglichkeiten für MWalloys im Zuschnitt

Bei MWalloys entfallen durch unseren Zuschnittservice die kundenseitigen Schneidvorgänge, die bei der Verarbeitung teurer C22-Bleche das Risiko von Verunreinigungen, Maßfehlern und Materialverschwendung mit sich bringen. Zu unseren Verarbeitungsmöglichkeiten gehören:

Schnittmethode Maximale Dicke Abmessungstoleranz Oberflächeneffekt Beste Anwendung
Wasserstrahlschneiden Bis zu 125 mm ±0,3 – 0,5 mm Kein HAZ, keine wärmebedingte Verfärbung Alle Dicken, enge Toleranzen
Plasmaschneiden Bis zu 75 mm ±1,0 – 2,0 mm Leichte HAZ, wärmebedingte Verfärbung Produktionsmengen, Rohlinge
Sägen mit der Bandsäge Bis zu 150 mm ±1,0 – 1,5 mm Kein HAZ Gerade Schnitte, saubere Kanten
Fräsen (Plattenprofilierung) Bis zu 100 mm ±0,1 mm Bearbeitungsqualität Präzisionskomponenten
Scheren Bis zu 8 mm ±0,3 – 0,5 mm Saubere Kante Blech, dünne Platte
Laserschneiden Bis zu 12 mm ±0,2mm Minimale HAZ Komplexe Profile aus Blech

Das Wasserstrahlschneiden ist aus einem technisch wichtigen Grund unser bevorzugtes Verfahren für C22-Bleche: Die Korrosionsbeständigkeit von C22 hängt vollständig von der Unversehrtheit seines passiven Cr₂O₃-Films ab. Jedes thermische Schneidverfahren (Plasma, Laser, Flamme) erzeugt eine Wärmeeinflusszone, in der sich Zusammensetzung und Mikrostruktur vom Grundmetall unterscheiden, was an den Schnittkanten zu Bereichen mit verminderter Korrosionsbeständigkeit führen kann. Bei korrosionskritischen Druckbehälteranwendungen erfordern thermisch geschnittene Kanten entweder die mechanische Entfernung der Wärmeeinflusszone (typischerweise 3–5 mm) oder eine vollständige Beizung nach dem Schneiden, um den Passivfilm wiederherzustellen.

Beim Wasserstrahlschneiden entsteht keinerlei Wärmeeintrag. Die Schnittkanten behalten dieselbe Mikrostruktur und Oberflächenchemie wie das restliche Blech bei. Für druckführende Bauteile bedeutet dies, dass wasserstrahlgeschnittene Kanten nach der Maßprüfung direkt verwendet werden können, ohne dass eine zusätzliche Oberflächenbearbeitung erforderlich ist.

Toleranzen für Ebenheit und Oberflächenbeschaffenheit

Dicke Ebenheitstoleranz gemäß ASTM B575 Typische Ergebnisse bei MWalloys
< 3 mm 6 mm pro 600 mm Länge 3–4 mm pro 600 mm
3–6 mm 5 mm pro 600 mm Länge 2–3 mm pro 600 mm
6 – 12 mm 4 mm pro 600 mm Länge 2 mm pro 600 mm
12 – 25 mm 3 mm pro 600 mm Länge 1,5 mm pro 600 mm
> 25 mm 3 mm pro 600 mm Länge 1–2 mm pro 600 mm

Wie verhält sich Hastelloy C22-Blech in allen wichtigen korrosiven Umgebungen, die in der Industrie vorkommen?

Die Korrosionsbeständigkeit ist der Grund, warum Ingenieure C22-Bleche vorschreiben. Die folgenden Daten beziehen sich auf die Umgebungsbedingungen, die in der chemischen Verarbeitung, der pharmazeutischen Produktion, der Abgasreinigung und der Energiewirtschaft am häufigsten anzutreffen sind.

Verhalten in oxidierenden Säuren

Der entscheidende Vorteil von C22 liegt in oxidierenden, sauren Umgebungen. Die folgenden Daten spiegeln veröffentlichte Ergebnisse von Eintauchversuchen sowie Erfahrungen aus der Praxis wider:

Umwelt C276 Korrosionsrate C22 Korrosionsrate Vorteil
65% HNO₃, siedend 19,1 Millionen pro Jahr 2,1 Millionen pro Jahr C22 ~9-mal besser
101 Mol HNO₃ + 21 Mol HF, 50 °C 35,4 Millionen pro Jahr 8,7 Millionen pro Jahr C22 ~4× besser
Eisenchlorid (10%), 50 °C 4,2 Millionen pro Jahr 1,1 Millionen pro Jahr C22 ~4× besser
Chromsäure (30%), Raumtemperatur 6,0 Mio. pro Jahr 2,4 Millionen pro Jahr C22 ~2,5-mal besser
Hypochlorige Säure (nasses Chlor) Mäßig Gut C22 bevorzugt
Wasserstoffperoxid (30%), 70 °C Mäßig Gut C22 bevorzugt

Wirksamkeit bei der Reduzierung von Säuren

In säurehaltigen Umgebungen bietet der höhere Molybdängehalt von C276 einen moderaten Vorteil, doch C22 bleibt weiterhin voll konkurrenzfähig:

Umwelt C276-Tarif C22-Satz Empfohlene Wahl
10% HCl, 70 °C 5,8 Millionen pro Jahr 7,3 Millionen pro Jahr C276 bevorzugt
20% H₂SO₄, siedend 9,5 Millionen pro Jahr 11,2 Millionen pro Jahr C276 bevorzugt
10% H₃PO₄, siedend 2,1 Millionen pro Jahr 2,4 Millionen pro Jahr Beides ist akzeptabel
85% H₃PO₄, 80 °C 3,2 mil pro Jahr 3,8 mil pro Jahr C276 bevorzugt
Essigsäure (Eisessig), Siedepunkt < 0,5 mil pro Jahr < 0,5 mil pro Jahr Beides hervorragend

Leistung in gemischten Umgebungen und Prozessstromumgebungen

Der größte praktische Vorteil von C22-Blechen gegenüber C276-Blechen zeigt sich in gemischten oder kontaminierten Prozessumgebungen, die den Großteil der tatsächlichen industriellen Einsatzbedingungen ausmachen:

Umwelt C22 Leistung C276 Leistung Anmerkungen
FGD-Wäscher-Schlamm Hervorragend (über 20 Jahre Betriebszeit) Gut (8–12 Jahre Betriebsdauer) C22-Norm für neue Rauchgasentschwefelungsanlagen
CIP in der pharmazeutischen Industrie (HNO₃- und NaOH-Zyklen) Ausgezeichnet Mäßig Oxidierende Reinigungsmittel begünstigen C22
Mischung aus H₂SO₄ und HNO₃ Ausgezeichnet Mäßig Die oxidierende Komponente destabilisiert C276
Meerwasser + oxidierendes Biozid Ausgezeichnet Gut C22 wird in chloriertem Meerwasser bevorzugt
Bleichen in Zellstofffabriken (ClO₂) Ausgezeichnet Mäßig Oxidierende Bleicheumgebung
Atommüll (auf HNO₃-Basis) Ausgezeichnet Schlecht C22 ist der Standard für diese Anwendung

Lochfraß- und Spaltkorrosionsbeständigkeit

Parameter C22 C276 316L 2507 Super Duplex
PREN-Wert ~70 ~72 ~24 ~42
Kritische Lochfraßtemperatur (ASTM G48C) > 85 °C > 85 °C ~15 °C ~75 °C
Kritische Spalttemperatur (ASTM G48D) 80 – 90 °C 72 – 80 °C < 5 °C ~50 °C
Beständigkeit gegen Lochfraß durch Meerwasser Ja (praktisch) Ja (praktisch) Nein Bei dieser Temperatur nur geringfügig
Beständigkeit gegen chloridinduzierte Spannungsrissbildung (SCC) Ja Ja Nein (über 60 °C) Mäßig

C22 weist insbesondere hinsichtlich der Spaltkorrosionstemperatur einen messbaren Vorteil gegenüber C276 auf; dieser Parameter ist für Flansche mit Dichtungen, Rohr-Rohrboden-Verbindungen und Gewindeverbindungen von größter Bedeutung. Der höhere Chromgehalt von C22 sorgt für einen stabileren Passivfilm innerhalb der beengten Geometrie einer Spalte, wo lokal angesäuerte, stehende Lösung andernfalls zum Zusammenbruch des Films führen würde.

Welche Wärmebehandlungs- und Oberflächenveredelungsoptionen gelten für C22-Bleche, die gemäß SB575 geliefert werden?

Die Wärmebehandlungsbedingungen für C22-Bleche sind in der Norm ASME SB575 festgelegt und bestimmen sowohl die Mikrostruktur als auch die Korrosionsbeständigkeit des gelieferten Materials. Die Nichteinhaltung der Wärmebehandlungsanforderungen stellt eines der größten Qualitätsrisiken bei der Beschaffung von C22-Blechen dar.

Vorgeschriebene Wärmebehandlung gemäß ASTM B575 / ASME SB575

Die Norm ASTM B575 schreibt vor, dass alle Platten und Bleche der Güteklasse C22 (N06022) im lösungsgeglühten Zustand geliefert werden müssen:

Wärmebehandlungsschritt Temperaturbereich Mindesthaltezeit Methode der Kühlung
Glühen der Lösung mindestens 1121 °C (2050 °F) 15 Minuten pro 25 mm Dicke Schnellabkühlung (Wasser oder Gebläseluft)
Kein mittleres Temperament K.A. K.A. Zwischenhärtung verboten
Keine Spannungsentlastung unter 900 °C K.A. K.A. Sensibilisierungsrisiko im Bereich von 500 bis 900 °C

Die Anforderung an eine schnelle Abschreckung ist unverzichtbar. Ein langsames Abkühlen im Temperaturbereich von 500 bis 900 °C führt zur Ausscheidung schädlicher intermetallischer Phasen (Sigma-Phase, Mu-Phase, Karbide), die sowohl die Zähigkeit verringern als auch die Korrosionsbeständigkeit erheblich beeinträchtigen, indem sie Chrom und Molybdän aus der an die Korngrenzen angrenzenden Matrix entziehen.

Bei MWalloys verfügt jede Platte in unserem C22-Bestand über vollständige Ofenzertifizierungsunterlagen, aus denen die Glühtemperatur, die Haltezeit und das Abschreckverfahren hervorgehen. Wir sortieren jedes Material aus, bei dem die Ofenunterlagen Abweichungen von den Wärmebehandlungsanforderungen gemäß ASTM B575 aufweisen, unabhängig davon, ob die mechanischen Eigenschaften innerhalb der Spezifikation liegen.

Oberflächenausführungsoptionen für C22-Bleche und -Platten

Oberflächenbehandlung Bezeichnung Ra (µm) Methode Typische Anwendung
Warmgewalzt, geglüht, entzundert Nr. 1 3 - 6 HR + Glühen + Beizen Druckbehälter, Konstruktionselemente
Kaltgewalzt, geglüht, gebeizt 2D 0.4 – 1.0 CR + Glühen + Beizen Fertigteile
Kaltgewalzt, blankgeglüht 2B 0.1 - 0.5 CR + BA (H₂-Atmosphäre) Pharmazeutische Industrie, Lebensmittelindustrie
Hochglanzgeglühter Spiegel BA < 0,1 Glühen unter kontrollierter Atmosphäre Optik, Halbleiter
Elektropoliert EP < 0,1 Elektrochemische Entfernung Pharmazeutik, Bioprozesstechnik
Mechanische Politur (Nr. 4) Nr. 4 0.4 – 0.8 Polierband mit Schleifkörnung Sichtbare Oberflächen

Bei ASME-Druckbehälterblechen gilt der Zustand Nr. 1 (warmgewalzt, geglüht, entzundert) als Standard und wird in der Norm ASTM B575 als Basisprodukt beschrieben. Die Oberfläche ist zwar optisch nicht besonders ansprechend, eignet sich jedoch hervorragend für druckbeaufschlagte Konstruktionen, bei denen Schweißnähte, Flansche und strukturelle Verbindungen den Aufbau dominieren.

Für pharmazeutische und biotechnologische Anwendungen, bei denen die C22-Oberfläche mit dem Produkt in Kontakt kommt, sind elektropolierte Oberflächen gemäß den ASME-BPE-Normen mit einer Rauheit von Ra < 0,5 µm erforderlich. Das Elektropolieren von C22-Blechen ist besonders effektiv, da der höhere Chromgehalt mehr Material für die Oberflächenanreicherung bereitstellt, wodurch ein Passivfilm entsteht, der sowohl einen höheren Chromoxidgehalt aufweist als auch glatter ist als bei elektropoliertem C276.

Wie werden Hastelloy C22-Bleche korrekt gefertigt, geschweißt und bearbeitet?

Fertigungsfehler bei der Bearbeitung von C22-Blechen können die Korrosionsbeständigkeit der Legierung vollständig zunichte machen, sodass das Bauteil unter den Einsatzbedingungen keine bessere Leistung erbringt als Weichstahl. Die folgenden Hinweise spiegeln bewährte Verfahren sowie unsere direkten Erfahrungen mit der Fertigung von C22-Bauteilen bei MWalloys wider.

Schweißen von C22-Blechen: Anforderungen an Verfahren und Arbeitsabläufe

Empfohlenes Schweißzusatzmaterial:

Prozess AWS-Klassifizierung UNS Anmerkungen
GTAW (WIG) ERNiCrMo-10 N06022 Passende Zusammensetzung, erste Wahl
GMAW (MIG) ERNiCrMo-10 N06022 Für das Serienschweißen
SMAW ENiCrMo-10 N06022 Abgedeckte Elektrode für Reparaturen vor Ort
SAW ERNiCrMo-10 + passendes Flussmittel N06022 Überlagerung mit schweren Profilen
PTAW (Plasma-Pulver) C22-Legierungspulver N06022 Verkleidung und Überzug

Schweißparameter für C22-Bleche:

Parameter Anforderung Grund
Schutzgas (GTAW) 100% Ar oder Ar + 5% H₂ Keine aktive Gaszugabe
Rückspülung (GTAW) 100% Ar, O₂ < 50 ppm Entscheidend für die Korrosionsbeständigkeit der Wurzel
Vorheizen Nicht erforderlich (< 25 mm, saubere Unterlage) Das Vorheizen kann zu einer Sensibilisierung führen
Zwischenlagentemperatur Maximal 150 °C Verhindert Wärmeentwicklung
Wärmezufuhr Niedrig bis mittel (< 1,5 kJ/mm) Minimiert die HAZ-Breite und das Sensibilisierungsrisiko
Fugenreinigung Entfetten + Edelstahl-Drahtbürste + abwischen Keine Eisenverunreinigung zulässig
Lagerung von Füllstoffen Trockener, verschlossener Behälter Verhindert die Aufnahme von Feuchtigkeit
Behandlung nach dem Schweißen Entfernung der Hitzetönung + Passivierung Unbedingt erforderlich für korrosionskritische Anwendungen

Oberflächenbearbeitung nach dem Schweißen:

Die an Schweißnähte angrenzende Wärmeverfärbung (die verfärbte Oxidationszone) weist einen Chromverlust auf und ist deutlich weniger korrosionsbeständig als das Grundmetall. Ihre Entfernung ist bei allen Anwendungen zwingend erforderlich, bei denen die Schweißzone einem korrosiven Medium ausgesetzt ist.

Restaurierungsverfahren Wirksamkeit Sicherheitshinweise
HNO₃ + HF-Beize (10% + 2%) Ausgezeichnet Es sind strenge Sicherheitsvorschriften für H₂F erforderlich
Elektrochemische Reinigung Sehr gut Sicherer; tragbare Geräte verfügbar
Passivierung mit Zitronensäure Gut (nur leichte Verfärbung) Sicher; begrenzte Wirksamkeit bei starker Verfärbung
Mechanisches Schleifen + Passivierung Annehmbar Verwenden Sie ausschließlich dafür vorgesehene, nicht eisenhaltige Schleifmittel

Bearbeitung von C22-Blechen

C22 im geglühten Zustand weist im Vergleich zu leicht zerspanbarem Kohlenstoffstahl (B1112 = 100%) eine Zerspanbarkeitsbewertung von etwa 20 – 30% auf. Dieser moderate Wert bedeutet, dass C22 mit geeigneten Werkzeugen und Parametern bearbeitbar ist, jedoch andere Vorgehensweisen erfordert als Kohlenstoffstahl:

Bearbeitungsvorgang Schnittgeschwindigkeit Futtermittel Werkzeugempfehlung
Drehen (Schruppen) 15 – 30 m/min 0,20 – 0,40 mm/Umdrehung Hartmetall-Wendeschneidplatten, positiver Spanwinkel, TiAlN-beschichtet
Drehen (Endbearbeitung) 25 – 45 m/min 0,10 – 0,20 mm/Umdrehung Scharfes Hartmetall, Kühlmittelüberflutung
Fräsen 20 – 40 m/min 0,10 – 0,25 mm/Zahn Hartmetall-Schaftfräser, hoher Kühlmitteldurchfluss
Bohren 5 – 15 m/min 0,05 – 0,15 mm/Umdrehung Hartmetallbohrer, vorzugsweise kurze Längen
Anzapfen 3 – 8 m/min pro Gewindegang Gewindebohrer mit Spiralnut, schwefelfreies Schmiermittel
Schleifen Niedrige Radgeschwindigkeit Licht geht durch Aluminiumoxid- oder CBN-Scheiben

Kritische Bearbeitungsregeln für C22:

  • Verwenden Sie niemals schwefelhaltige Schneidflüssigkeiten: Schwefel führt zu interkristalliner Versprödung.
  • Sorgen Sie für einen gleichmäßigen Vorschub: Ein Anhalten des Werkzeugs während der Drehung führt zu einer Kaltverfestigung, die nachfolgende Werkzeuge beschädigt.
  • Verwenden Sie Spezialwerkzeuge, die zuvor noch nicht für Gusseisen oder Kohlenstoffstahl verwendet wurden.
  • Stets reichlich Kühlmittel auftragen: Aufgrund der geringen Wärmeleitfähigkeit von C22 konzentriert sich die Wärme an der Schneidkante.

Kalt- und Warmumformung von C22-Blechen

Kaltumformung:
C22-Bleche im geglühten Zustand lassen sich durch Biegen, Pressen und Walzen kaltumformen. Die Kaltverfestigungsrate ist höher als bei Kohlenstoffstahl, was höhere Umformkräfte erfordert. Mindestbiegeradien:

Dicke der Platte Mindestbiegeradius (geglüht)
< 3 mm 1,5 × Dicke
3–6 mm 2,0 × Dicke
6 – 12 mm 2,5 × Dicke
12 – 25 mm 3,0 × Dicke
> 25 mm 3,5 × Dicke

Warmumformung:
Für komplexe Formen wird das Warmumformen bei 900 – 1200 °C bevorzugt. Nach jedem Warmumformvorgang muss eine vollständige Lösungsglühung (mindestens 1121 °C + schnelles Abschrecken) durchgeführt werden, bevor das Bauteil in korrosive Umgebungen eingesetzt wird. Wird nach der Warmumformung keine Nachglühung durchgeführt, verbleibt das Blech in einem teilweise sensibilisierten Zustand mit beeinträchtigter Korrosionsbeständigkeit.

In welchen Branchen und Anwendungsbereichen werden Hastelloy C22-Bleche spezifiziert, und welche Faktoren beeinflussen die jeweiligen Spezifikationsentscheidungen?

Branche der Rauchgasentschwefelung (FGD)

FGD-Absorber-Türme stellen weltweit den größten Einzelanwendungsbereich für C22-Platten dar. Die Umgebung im Gaswäscher vereint:

  • Verdünnte Schwefelsäure (Produkt der SO₂-Absorption)
  • Hohe Chloridkonzentrationen (aus dem Waschwasser)
  • Zeitweise auftretende oxidierende Bedingungen durch Rauchgasbestandteile
  • Betriebstemperaturen von Umgebungstemperatur bis 90 °C
  • Abrasive Flugaschepartikel
FGD-Komponente Spezifikation der C22-Platte Dickenbereich Warum C22 statt C276?
Auskleidungsplatte für Absorberturm ASME SB575, geglüht 3 – 12 mm Gemischte Umgebung; C22: 2–3-mal längere Lebensdauer
Sprühkopfplatten ASME SB575, geglüht 3–6 mm Oxidationssprühzone
Kanalauflageplatten ASME SB575, geglüht 3 – 8 mm Säurekondensationszone
Trägerplatten für Entfeuchter ASME SB575, geglüht 4 – 10 mm Chlorid + Säurenebel
Sumpfauskleidung ASME SB575, geglüht 6 – 12 mm Konzentrierte Aufschlämmung

Praxisdaten von FGD-Anlagen in Deutschland, den Vereinigten Staaten und Japan zeigen durchweg, dass C22-Plattenauskleidungen eine Lebensdauer von 18 bis 25 Jahren erreichen, während C276 an vergleichbaren Absorberpositionen nur eine Lebensdauer von 6 bis 10 Jahren aufweist.

Pharma- und Bioprozessindustrie

Anmeldung Spezifikation der Platte Oberflächenbehandlung Schlüsselanforderung
Reaktorbehälter ASME SB575 + ASME BPE EP, Ra < 0,5 µm Biokompatibilität, CIP/SIP
Rührflügel ASME SB575 EP oder Nr. 4 Korrosion bei der CIP-Reinigung mit Salpetersäure
Wärmetauscherplatten ASME SB575 2B oder EP Kompatibilität mit mehreren Produkten
Behälterhüllen ASME SB575 + BPE EP Produktkontaktfläche
Ventilkörper-Rohlinge ASME SB575 Bearbeitet CIP-Verträglichkeit mit Oxidationsmitteln

Chemische Verarbeitungsindustrie

Chemisches Verfahren Warum C22-Platte? Konkurrierendes Material (abgelehnt) Kostenbegründung
Salpetersäureproduktion Oxidierende HNO₃-Umgebung C276 (unzureichender Cr-Gehalt) 5-mal längere Lebensdauer
Schwefelsäure + Oxidationsmittel Mischsäureumgebung 316L (nicht bestanden), C276 (gerade noch bestanden) Den jährlichen Austausch vermeiden
Chlorchemie Oxidierende Chlorverbindungen Titan (Kosten), C276 (gering) Verhältnis von Kosten und Leistung
Essigsäureproduktion Breites Spektrum an Säureverträglichkeit 316L (Lochfraßgefahr) Wegfall der Wartungskosten
Phosphorsäure (Nassverfahren) Mit Verunreinigungen belastete Phosphorsäure 316L, C276 (in Gegenwart eines Oxidationsmittels) Verlängerte Wartungsintervalle

Anwendungen in der Kernenergie und im Energiesektor

Anmeldung Spezifikation Kritische Leistungsanforderung
Behälter zur Aufbereitung radioaktiver Abfälle ASME SB575 + Qualitätssicherung im Nuklearbereich HNO₃-Beständigkeit + Strahlungsbeständigkeit
Anlagen zur Wiederaufbereitung abgebrannter Brennelemente ASME SB575 Konzentrierte HNO₃, lange Lebensdauer
Wärmetauschergehäuse ASME SB575 Verträglichkeit mit korrosiven Kühlmitteln
Lüftungswaschplatten ASME SB575 Radioaktiver Säurenebel

Wie schneidet Hastelloy C22-Blech im Vergleich zu C276, Inconel 625, C2000 und anderen Alternativen bei Flachprodukten ab?

Umfassender Vergleich von Legierungsblechen

Eigentum C22 (N06022) C276 (N10276) Inconel 625 (N06625) C2000 (N06200) 316L (S31603)
Chrom (%) 21 15.5 22 23 17
Molybdän (%) 13.5 16 9 16 2.2
PREN ~70 ~72 ~52 ~82 ~24
Widerstandsfähigkeit gegen oxidierende Säuren Ausgezeichnet Mäßig Gut Ausgezeichnet Begrenzt
Verringerung der Säurebeständigkeit Gut Ausgezeichnet Mäßig Gut Begrenzt
Beständigkeit in gemischten Umgebungen Ausgezeichnet Mäßig Gut Ausgezeichnet Schlecht
Lochfraßbeständigkeit (Meerwasser) Ausgezeichnet Ausgezeichnet Sehr gut Ausgezeichnet Schlecht
Spaltkorrosionstemperatur (ASTM G48D) 80 – 90 °C 72 – 80 °C ~65 °C > 90 °C < 5 °C
Schweißeignung Ausgezeichnet Ausgezeichnet Ausgezeichnet Gut Sehr gut
Auflistung nach ASME-Norm SB575 SB575 SB575 SB575 SA240
Relative Plattenkosten Basis (hoch) Ähnlich Ähnlich +15 – 25% ~80% niedriger
Primärer Vorteil Gemischte/oxidierende Umgebungen Reduzierende Umgebungen Meerwasser + Ermüdung Umfassendste Abdeckung Kosten

Wann sollte man C22 statt C276 wählen?

Die Wahl zwischen den Blechen C22 und C276 ist die häufigste Entscheidung hinsichtlich der Legierung, vor der Ingenieure bei dieser Werkstofffamilie stehen. Der Rahmen:

Wählen Sie C22, wenn:

  • Der Prozessstrom enthält etwaige oxidierende Stoffe (HNO₃, FeCl₃, Cl₂, H₂O₂, Bleichmittel)
  • Die Umgebungsbedingungen wechseln zwischen oxidierenden und reduzierenden Bedingungen.
  • Bei der CIP-Reinigung kommen Oxidationsmittel zum Einsatz (wie in der pharmazeutischen Industrie).
  • Die Anwendung ist die Rauchgasentschwefelung (FGD), die Aufbereitung von Atommüll oder die Bleichung in Zellstofffabriken.
  • Es ist eine maximale Beständigkeit gegen Spaltkorrosion bei erhöhten Temperaturen erforderlich.

Wählen Sie C276, wenn:

  • Die Betriebsumgebung ist ausschließlich reduzierend (konzentriertes HCl, H₂S-dominant)
  • Der Einsatz in rein reduzierenden Säuren bei hohen Temperaturen stellt die einzige Herausforderung hinsichtlich der Korrosion dar.
  • Das Budget ist begrenzt, und eine ausschließlich auf Korrosionsanalyse beschränkte Untersuchung bestätigt die Eignung von C276.

Entscheiden Sie sich für C2000, wenn:

  • Es ist eine möglichst umfassende Abdeckung durch eine einzige Legierung erforderlich, und der Mehrpreis ist gerechtfertigt.
  • Es sind sowohl maximale Säurebeständigkeit bei Oxidation als auch bei Reduktion gleichzeitig erforderlich.

Welche Qualitätsnormen, Prüfvorschriften und Zertifizierungen gelten für ASME SB575 C22-Bleche?

Prüfanforderungen gemäß ASTM B575 / ASME SB575

Test Standard Frequenz Akzeptanzkriterien
Chemische Analyse ASTM E1473 oder E2594 Pro Durchgang UNS N06022 – Grenzwerte für die Zusammensetzung
Zugversuch ASTM E8 Pro Los UTS ≥ 690 MPa; YS ≥ 310 MPa; El ≥ 45%
Härteprüfung ASTM E18 Pro Los (optional, sofern nicht anders angegeben) Gemäß den Vorgaben des Käufers
Größe der Körner ASTM E112 Je Durchgang, falls erforderlich Gemäß den Vorgaben des Käufers
Interkristalline Korrosion ASTM G28, Methode A Pro Durchgang Kein nennenswerter Angriff
Prüfung der Dimensionen B575 Abschnitt 8 Pro Stück Dicke, Breite, Länge, Ebenheit
Visuelle Kontrolle B575 Abschnitt 9 Pro Stück Frei von schädlichen Oberflächenfehlern

ASTM G28-Prüfung auf interkristalline Korrosion

Die ASTM G28-Methode A (24-stündiges Kochen in einer Lösung aus Eisensulfat und 50%-Schwefelsäure) ist eine entscheidende Qualitätsprüfung für C22-Bleche. Damit lässt sich feststellen, ob das Lösungsglühen korrekt durchgeführt wurde und ob durch Karbid- oder intermetallische Ausscheidungen in der Wärmeeinflusszone (HAZ) während des Schweißens chromarme Korngrenzbereiche entstanden sind.

Zulassungskriterien: Kein signifikanter Anstieg der Korrosionsrate im Vergleich zum Grundmetall. Jede Plattenheizung, die Anzeichen einer interkristallinen Korrosion aufweist, gilt als nicht konform und muss zurückgewiesen werden, unabhängig davon, ob die übrigen mechanischen Eigenschaften innerhalb der Spezifikation liegen.

Zusätzliche Prüfungen für kritische Anwendungen

Zusatztest Standard Wenn erforderlich
Positive Materialidentifikation (PMI) RFA oder OES Alle Legierungsplatten bei MWalloys (Standard)
Ultraschallprüfung (UT) ASTM A578 Konstruktion von Druckbehältern nach Norm
Flüssigkeitspenetrationsprüfung (PT) ASTM E165 Schweißnahtprüfung, Erkennung von Oberflächenrissen
Röntgenprüfung (RT) ASTM E94 Prüfung der Schweißnahtqualität
Korrosionsprüfkörper ASTM G31 Standortspezifische Umweltqualifizierung
Paket zur Rückverfolgbarkeit im Nuklearbereich NQA-1 Nukleare Anwendungen

Zertifizierungsoptionen nach EN 10204

Zertifikatstyp Inhalt Wenn angegeben
Typ 2.1 Konformitätserklärung Nicht empfohlen für C22
Typ 2.2 Prüfbericht, unspezifisch Nicht für die Anwendung gemäß ASME-Code empfohlen
Typ 3.1 Ergebnisse der spezifischen Wärmekapazitätsprüfung, Qualitätskontrolle des Herstellers Mindestanforderungen für die Konstruktion gemäß ASME SB575
Typ 3.2 Ergebnisse zur spezifischen Wärme, von unabhängigen Dritten ermittelt Offshore, Kernenergie, Pharmazie

MWalloys liefert standardmäßig für alle Bestellungen von C22-Blechen ein Zertifikat gemäß EN 10204 Typ 3.1. Typ 3.2 mit Begutachtung durch einen unabhängigen Dritten ist bei kritischen Projektanforderungen nach vorheriger Ankündigung erhältlich.

Häufig gestellte Fragen: Hastelloy C22-Platten, -Bleche und Lieferungen gemäß ASME SB575

1: Worin besteht der Unterschied zwischen ASTM B575 und ASME SB575 bei Hastelloy C22-Blechen?

ASTM B575 und ASME SB575 sind technisch identische Spezifikationen, die dieselben Anforderungen hinsichtlich der chemischen Zusammensetzung, der mechanischen Eigenschaften und der Prüfverfahren für Platten und Bleche aus UNS N06022 abdecken; ASME SB575 verfügt jedoch über die Genehmigung des ASME-Code-Ausschusses, die für die Verwendung des Werkstoffs in Druckbehältern mit ASME-Code-Stempel gemäß Abschnitt VIII erforderlich ist. Die ASTM-Norm wird von ASTM International veröffentlicht und gilt als wichtigste Referenz für chemische, mechanische und prüftechnische Anforderungen. ASME übernimmt diese Norm nahezu unverändert in den ASME-Code für Kessel und Druckbehälter, wobei der Bezeichnung ein "S" (für ASME) vorangestellt wird und das Werkstoff in ASME Abschnitt II, Teil B aufgeführt ist. Für Anlagen, die nicht dem Code unterliegen, ist jede der beiden Bezeichnungen zulässig. Bei Druckbehältern gemäß dem ASME-Code muss das Werkstoffprüfzeugnis auf ASME SB575 verweisen, und das Typenschild muss physisch mit der ASME-Werkstoffbezeichnung und der Schmelznummer gekennzeichnet sein. Geben Sie bei der Einholung von Angeboten für Druckbehälteranwendungen stets "ASME SB575" anstelle von nur "ASTM B575" an, um sicherzustellen, dass der Lieferant normkonformes Material mit den korrekten Zertifizierungsunterlagen liefert. Viele Lieferanten führen ASTM B575-Material auf Lager, das ebenfalls SB575-konform ist, jedoch möglicherweise nicht die korrekten Kennzeichnungen aufweist, sofern diese nicht ausdrücklich angefordert werden.

2: Welche Dicke muss eine C22-Platte für einen Druckbehälter bei einem bestimmten Auslegungsdruck aufweisen?

Die erforderliche Wanddicke für einen Druckbehältermantel aus Hastelloy C22 wird anhand der Formel aus ASME Abschnitt VIII, Teil 1 berechnet: t = PR / (SE – 0,6P) berechnet, wobei P der Auslegungsdruck, R der Innenradius, S die zulässige Spannung gemäß ASME Abschnitt II, Teil D für SB575 N06022 bei der Auslegungstemperatur und E der Wirkungsgrad der Schweißverbindung ist. Bei Umgebungstemperatur beträgt die zulässige Spannung für C22 (N06022) gemäß ASME Abschnitt II Teil D 138 MPa (20 ksi). Für einen Behälter mit einem Innenradius von 500 mm bei einem Auslegungsdruck von 1,5 MPa und vollständiger Röntgenprüfung (E = 1,0) gilt: t = (1,5 × 500) / (138 × 1,0 – 0,6 × 1,5) = 750 / 137,1 = mindestens 5,5 mm. Üblicherweise wird zu diesem Mindestwert noch eine Korrosionszugabe hinzugerechnet. Bei C22 in aggressiven Korrosionsumgebungen sind die Korrosionszugaben aufgrund der außergewöhnlich niedrigen Korrosionsrate der Legierung in der Regel sehr gering (0,5 – 1,5 mm), verglichen mit 3 – 6 mm bei Kohlenstoffstahl unter denselben Betriebsbedingungen. Die genaue Berechnung erfordert die zulässige Spannung bei der Auslegungstemperatur und muss von einem qualifizierten Druckbehälteringenieur durchgeführt werden. MWalloys kann auf Anfrage ASME-Tabellen (Abschnitt II, Teil D) mit zulässigen Spannungen für N06022 zur Unterstützung der Auslegungsberechnungen bereitstellen.

3: Wie verändert sich die Korrosionsbeständigkeit von C22-Blechen nach dem Schweißen?

Das Schweißen von C22-Blechen kann die Korrosionsbeständigkeit in der Wärmeeinflusszone (HAZ) vorübergehend verringern, wenn die Schweißverfärbung nicht entfernt und keine Nachbearbeitung durchgeführt wird, jedoch minimiert der sehr niedrige Kohlenstoff- und Siliziumgehalt der Grundlegierung (beide unter 0,010% bzw. 0,08%) die Karbid-Sensibilisierung im Vergleich zu älteren Legierungszusammensetzungen erheblich. Die an eine Schweißnaht angrenzende Wärmeeinflusszone (HAZ) durchläuft einen Temperaturzyklus, bei dem Temperaturen erreicht werden können, die ausreichen, um Chromkarbide an den Korngrenzen (Sensibilisierung) oder eine Sigma-Phase auszufällen, wenn die Abkühlgeschwindigkeit zu langsam ist. Der Kohlenstoffgehalt von C22 ist jedoch so gering (maximal 0,010%), dass selbst bei langsamer Abkühlung nur sehr wenig Karbidbildung auftritt, wodurch es wesentlich widerstandsfähiger gegen Schweißkorrosion ist als ältere Legierungen. Das Hauptrisiko für Schweißnahtkorrosion ist die Hitzeverfärbung: Die bläulich oder goldfarben verfärbte Zone auf der Plattenoberfläche neben der Schweißnaht besteht aus chromarmem Oxid, das weitaus weniger Schutz bietet als der normale Cr₂O₃-Passivfilm. Die Entfernung durch Beizen (10% HNO₃ + 2% HF) oder elektrochemische Reinigung, gefolgt von einer Passivierung, stellt die volle Korrosionsbeständigkeit der Schweißzone wieder her. Bei kritischen Druckbehälteranwendungen ermöglicht die Prüfung auf interkristalline Korrosion nach dem Schweißen gemäß ASTM G28 an einem Schweißprobenstück aus jeder Produktionsverbindung eine direkte Überprüfung der Korrosionsbeständigkeit der Schweißzone.

4: Wie lang ist die Lieferzeit für auf Maß zugeschnittene Hastelloy C22-Bleche von MWalloys?

Für Standarddicken, die bei MWalloys auf Lager sind (in der Regel 3 mm, 6 mm, 10 mm, 12 mm, 16 mm, 20 mm, 25 mm und 32 mm) ist eine Lieferung nach Maß innerhalb von 3 bis 7 Werktagen für wasserstrahlgeschnittene Teile und innerhalb von 1 bis 3 Werktagen für gerade Bandsäge-Schnitte möglich, wobei für vorrätige Abmessungen auch eine Express-Bearbeitung am selben Tag möglich ist. Bei Sonderdicken, sehr schweren Blechen über 75 mm oder Abmessungen, die eine Fertigung im Werk erfordern, betragen die Lieferzeiten je nach Dicke und Menge 10 bis 18 Wochen. Bei Projekten nach ASME-Code mit Anforderungen an die Anwesenheit eines Prüfers (Zertifizierung nach Typ 3.2) muss zusätzliche Zeit für die Terminierung des unabhängigen Prüfers zur Bezeugung der mechanischen Prüfungen eingeplant werden. Bei großen Investitionsprojekten empfehlen wir eine frühzeitige Beauftragung (idealerweise mehr als 20 Wochen vor dem gewünschten Liefertermin) für alle nicht standardmäßigen Abmessungen oder Dicken, um ausreichend Zeit für die Bestellung beim Walzwerk und die Erstellung der Qualitätsdokumentation zu gewährleisten. MWalloys unterhält Programme zur kontinuierlichen Bestandsauffüllung für die gängigsten C22-Blechdicken, um die Lieferzeiten für Nachbestellungen von Stammkunden zu verkürzen.

5: Kann Hastelloy C22-Blech für den Einsatz mit Salzsäure verwendet werden, oder ist C276 immer die bessere Wahl?

Hastelloy C22-Bleche eignen sich für den Einsatz in Salzsäure mit Konzentrationen von bis zu etwa 10% bei Temperaturen bis zu 70 °C, wobei die Korrosionsrate unter 0,5 mm/Jahr bleibt; bei konzentrierter HCl über 15% oder Temperaturen über 70 °C bieten C276 oder Hastelloy B3 eine deutlich bessere Leistung. In der Praxis handelt es sich bei vielen realen HCl-Betriebsumgebungen nicht um reine konzentrierte Säure: Sie enthalten oxidierende Verunreinigungen wie gelösten Sauerstoff, Eisen(III)-Ionen aus vorgelagerten Anlagen oder Prozessnebenprodukte, die lokal oxidierende Bedingungen erzeugen. In diesen gemischten Umgebungen bietet der höhere Chromgehalt von C22 tatsächlich eine bessere praktische Leistung, als reine Korrosionsraten-Daten aus reinen HCl-Lösungen vorhersagen würden. Dies ist ein Grund, warum wir davon abraten, die Wahl zwischen C22 und C276 ausschließlich auf der Grundlage von Labor-Daten mit einer einzigen Säure zu treffen. Eine umfassende Untersuchung der gesamten Prozessstromchemie, einschließlich aller Spurenkomponenten und Zusammensetzungen unter Störbetriebsbedingungen, zeigt oft, dass die breitere Umweltverträglichkeit von C22 dessen Auswahl selbst in nominell reduzierenden Umgebungen rechtfertigt. Wenden Sie sich an das technische Team von MWalloys, um eine auf Ihre Prozessbedingungen zugeschnittene Korrosionsanalyse zu erhalten, bevor Sie die Wahl der Gusssorte endgültig treffen.

6: Wie hoch ist die maximale Betriebstemperatur für Hastelloy C22-Bleche im Druckbehälterbetrieb?

Der ASME-Code für Kessel und Druckbehälter gibt zulässige Spannungen für C22 (SB575, N06022) bis zu 538 °C (1000 °F) auf, wobei die zulässige Spannung aufgrund der Festigkeitsminderung bei erhöhten Temperaturen und unter Berücksichtigung von Kriecherscheinungen von 138 MPa bei Umgebungstemperatur auf 90 MPa bei 538 °C sinkt. Oberhalb von 538 °C sind in der Norm keine zulässigen Spannungen für N06022 aufgeführt, was faktisch bedeutet, dass dieser Werkstoff ohne spezielle Qualifizierung nicht für die Auslegung von Druckbehältern gemäß dieser Norm oberhalb dieser Temperatur verwendet werden darf. In der Praxis ist die Korrosionsbeständigkeit von C22 in wässrigen Umgebungen vor allem unterhalb von 300 °C von Bedeutung, wo die meisten chemischen Prozesse ablaufen. Für die Hochtemperatur-Gasphasenkorrosion oberhalb von 500 °C sind Legierungen mit höherer Oxidationsbeständigkeit wie Inconel 601 oder Hastelloy X besser geeignet. Ein wichtiger sekundärer Temperaturaspekt ist der Sensibilisierungsbereich: Eine anhaltende Einwirkung im Bereich von 500 bis 900 °C führt zur Ausscheidung intermetallischer Phasen, die sowohl die Zähigkeit als auch die Korrosionsbeständigkeit beeinträchtigen. C22-Bleche sollten nicht bei anhaltenden Temperaturen in diesem Bereich eingesetzt werden. Bei Anlagen, die Temperaturwechsel in diesem Bereich durchlaufen (wie z. B. Behälter mit Dampfbegleitheizung), sollte die gesamte thermische Belastung bewertet und die Blechlösung erneut geglüht werden, wenn der Verdacht auf übermäßige Sensibilisierung besteht.

7: Wie sollten Hastelloy C22-Bleche vor der Verarbeitung gelagert und gehandhabt werden?

Hastelloy C22-Bleche müssen getrennt von Kohlenstoffstahl und eisenhaltigen Werkstoffen gelagert, mit kunststoffbeschichteten oder speziell für Nichteisenmetalle vorgesehenen Hebevorrichtungen gehandhabt und vor chloridhaltiger Feuchtigkeit sowie schwefelhaltigen Verbindungen geschützt werden, um eine Oberflächenverunreinigung zu vermeiden, die die Korrosionsbeständigkeit beeinträchtigen würde. Eisenverunreinigungen stellen das größte Risiko bei der Lagerung und Handhabung dar. Wenn C22-Bleche in Kontakt mit oder in der Nähe von Kohlenstoffstahl (Regale, Ketten, Werkzeuge, Schleiffunken) gelagert werden, lagern sich Eisenpartikel in der C22-Oberfläche ein und verursachen lokale galvanische Korrosionsgrübchen, die fälschlicherweise als Grübchen aus der Betriebsumgebung identifiziert werden können. Bei MWalloys werden alle C22-Bleche auf gummibeschichteten oder kunststoffbeschichteten Gestellen gelagert, mit spezieller Ausrüstung gehandhabt und vor dem Versand auf Eisenverunreinigungen geprüft. Sollte eine Verunreinigung vorliegen, sollte die Blechoberfläche vor der Weiterverarbeitung mit Zitronensäure oder einer verdünnten Passivierungslösung aus Salpetersäure behandelt werden, um das eingebettete Eisen aufzulösen. Schwefelverunreinigungen durch Schneidflüssigkeiten, Schmiermittel oder sogar Gummidichtungsmaterialien können bei anschließender Erwärmung der Platte zu interkristalliner Korrosion bei hohen Temperaturen führen. Alle auf C22 verwendeten Schmiermittel und Schneidflüssigkeiten müssen vor dem Einsatz als schwefelfrei überprüft werden.

8: Welche Zertifizierungen sind für Hastelloy C22-Bleche erforderlich, die in pharmazeutischen Druckbehältern verwendet werden?

Für pharmazeutische Druckbehälter aus Hastelloy C22-Blech ist Werkstoff gemäß ASME SB575 mit einer Zertifizierung nach EN 10204 Typ 3.1 erforderlich, der den Anforderungen des ASME Section VIII-Druckbehältercodes entspricht, sowie die Einhaltung der ASME BPE (Bioprocessing Equipment) hinsichtlich der Anforderungen an die Oberflächenbeschaffenheit (Ra < 0,5 µm, elektropoliert für den Produktkontakt) sowie gegebenenfalls die Dokumentation gemäß FDA 21 CFR Part 11 für elektronische Aufzeichnungen. Die Norm ASME BPE legt Bezeichnungen für die Oberflächenbeschaffenheit (SF) von produktberührenden Oberflächen in Anlagen für die Bioprozesstechnik fest, wobei SF4 (Ra 0,25 – 0,50 µm, mechanisch poliert) und SF5 (elektropoliert auf Ra < 0,50 µm) die am häufigsten geforderten für C22-Behälter im pharmazeutischen Bereich sind. Die elektropolierte Oberfläche von C22 weist einen höheren Chromoxidanteil auf als der passive Schutzfilm im Materialinneren, was die Beständigkeit gegenüber den aggressiven, oxidierenden Reinigungsmitteln (Salpetersäure, Wasserstoffperoxid, Natriumhypochlorit) verbessert, die in CIP-Protokollen verwendet werden. Darüber hinaus erfordern pharmazeutische Projekte häufig eine Dokumentation zur Rückverfolgbarkeit der Werkstoffe gemäß 21 CFR Part 11, was bedeutet, dass alle Werkstoffprüfzeugnisse, Wärmebehandlungsprotokolle und Verarbeitungsunterlagen in einem validierten elektronischen Dokumentationssystem aufbewahrt werden müssen. MWalloys kann auf Anfrage das vollständige Dokumentationspaket bereitstellen, das für die Qualifizierung pharmazeutischer Projekte erforderlich ist.

9: Ist Hastelloy C22-Blech für den Einsatz in sauren Umgebungen gemäß NACE MR0175 zugelassen?

Ja, Hastelloy C22-Bleche (UNS N06022) im lösungsgeglühten Zustand sind in NACE MR0175 / ISO 15156-3 als zulässiges Werkstoffmaterial für den Einsatz in Anlagen mit saurem Öl und Gas aufgeführt, vorbehaltlich der in der Norm festgelegten Härtegrenzen und spezifischen Umgebungsbedingungen. NACE MR0175 / ISO 15156-3, Tabelle B.2, behandelt Ni-Cr-Mo-Legierungen und legt fest, dass N06022 im lösungsgeglühten Zustand mit einer Härte von höchstens 35 HRC (ca. 331 HB) zulässig ist. Standardmäßige, lösungsgeglühte C22-Bleche erreichen typischerweise eine Härte von 85–95 HRB (ca. 15–20 HRC), was deutlich innerhalb der NACE-Grenzwerte liegt. Die Grenzwerte für die Umgebungsqualifizierung (H₂S-Partialdruck, Temperatur, Chloridgehalt, pH-Wert) müssen anhand der in ISO 15156-3 festgelegten Kriterien für die Umgebungsbelastung unter Berücksichtigung der tatsächlichen Betriebsbedingungen überprüft werden. Der besondere Vorteil von C22 im sauren Einsatz im Vergleich zu hochchromhaltigen Edelstählen besteht darin, dass es nicht auf einen passiven Chromfilm angewiesen ist, der durch H₂S destabilisiert werden kann: Die nickelreiche Matrix sorgt selbst unter den durch H₂S erzeugten reduzierenden Bedingungen für eine grundlegende Stabilität. Geben Sie bei der Beschaffung in der Bestellung ausdrücklich die Konformität mit NACE MR0175 an, um sicherzustellen, dass der Lieferant die Ergebnisse der Härtungsprüfung im Werkstoffprüfzeugnis dokumentiert.

10: Wie sieht das korrekte Verfahren zum Beizen und Passivieren von Hastelloy C22-Blechen nach dem Schweißen aus?

Das Standard-Beizverfahren für Hastelloy C22-Bleche nach dem Schweißen erfolgt mit einer Lösung aus 10 – 15% Salpetersäure sowie 1 – 3% Flusssäure bei Raumtemperatur oder leicht erhöhter Temperatur (bis zu 50 °C) für 15 – 30 Minuten, gefolgt von einer gründlichen Spülung mit Wasser und einer abschließenden Passivierungsspülung mit Salpetersäure, um den chromreichen Passivfilm wiederherzustellen. Die HNO₃-HF-Beizlösung löst die chromarme „Heat Tint“-Schicht und die darunterliegende sensibilisierte Oberflächenschicht auf und legt so an der Oberfläche frisches Material mit normalem Chromgehalt frei. Die anschließende Passivierung mit Salpetersäure fördert die schnelle Neubildung des schützenden Cr₂O₃-Passivfilms. Die Sicherheitsvorkehrungen für den Umgang mit HF sind streng: HF ist hochgiftig und kann verzögert schwere Verätzungen verursachen; das gesamte Personal muss chemikalienbeständige Handschuhe, Gesichtsschutz und geeignete PSA tragen, wobei Calciumgluconat-Gel für die Notfallbehandlung bereitstehen muss. Für Anwendungen vor Ort, bei denen HF-haltige Lösungen nicht praktikabel sind, können elektrochemische Reinigungssysteme (gelbasierte oder lösungsbasierte elektrolytische Reinigung) die „Heat Tint“ effektiv und sicher mit modifizierten Zitronensäure-Elektrolyten ohne HF entfernen. Nach dem Beizen sollte die Plattenoberfläche einer Sichtprüfung unterzogen und bei kritischen Anwendungen mittels Wasserabtropftest geprüft werden, um die vollständige Entfernung von Verunreinigungen und eine gleichmäßige Passivierung sicherzustellen. Beizen Sie C22 niemals in Lösungen auf Salzsäurebasis: Chloridionen verursachen Lochfraß, anstatt die Passivschicht wiederherzustellen.

Fazit: Die richtige Spezifizierung und Beschaffung von Hastelloy C22-Blechen ist entscheidend für den Erfolg eines Projekts

Hastelloy C22-Bleche gemäß ASME SB575 gelten als Standard für korrosionsbeständige Flachprodukte in Umgebungen mit gemischten und oxidierenden Säuren. Die Kombination aus 21% Chrom und 13,5% Molybdän in einer Nickelmatrix sorgt für eine Leistungsfähigkeit, die kein Edelstahl, keine Duplexlegierung und keine Sorte mit geringerem Nickelgehalt in den Umgebungen erreichen kann, in denen C22 am häufigsten vorgeschrieben wird.

Die entscheidenden Faktoren für die korrekte Beschaffung und Verwendung von C22-Platten:

  • Geben Sie bei der Konstruktion von Druckbehältern gemäß den Normen stets ASME SB575 an, nicht nur ASTM B575.
  • Überprüfen Sie die Bedingungen für das Lösungsglühen anhand der Ofenaufzeichnungen und nicht nur anhand der mechanischen Eigenschaften.
  • Für korrosionskritische Bauteile ist Wasserstrahlschneiden vorzusehen, um die Wärmeeinflusszone an den Schnittkanten zu vermeiden.
  • Entfernen Sie vor der Inbetriebnahme die durch das Schweißen entstandene Anlauffarbe durch Beizen oder elektrochemische Reinigung.
  • Verwenden Sie bei allen Bearbeitungsvorgängen schwefelfreie Schneidflüssigkeiten und spezielle, nicht eisenhaltige Werkzeuge.
  • Verlangen Sie mindestens EN 10204 Typ 3.1, für Offshore-, Nuklear- und pharmazeutische Anwendungen Typ 3.2.
  • Die Ergebnisse der ASTM G28-Prüfung zur interkristallinen Korrosion sind in die Zertifizierungen für kritische Projektkomponenten aufzunehmen.

Der Vorteil der C22-Platte hinsichtlich der Lebenszykluskosten gegenüber kostengünstigeren Alternativen in ihren Zielanwendungsbereichen ist durchweg so groß, dass er den Materialaufpreis in praktisch allen technischen Wirtschaftlichkeitsanalysen rechtfertigt, die wir bei MWalloys durchgeführt haben.

Beziehen Sie Ihre Hastelloy C22-Platten bei MWalloys

MWalloys führt Hastelloy C22-Platten und -Bleche gemäß ASME SB575 / ASTM B575 von zertifizierten Herstellern, in Stärken von 0,5 mm dünnen Blechen bis zu 100 mm dicken Grobblechen. Diese können per Wasserstrahl-, Bandsäge- oder Plasmaschneiden genau auf Ihre Maße zugeschnitten werden, wobei Standardstärken noch in derselben Woche geliefert werden.

Unser Angebot an C22-Platten umfasst:

  • Zuschnitt nach Maß in Form von rechteckigen Zuschnitten, Kreisen und komplexen Profilen aus dem Lagerbestand.
  • ASME SB575-zertifiziert gemäß der Norm EN 10204 Typ 3.1; Typ 3.2 auf Anfrage erhältlich.
  • Standardmäßig erfolgt bei jeder Platte vor dem Versand eine PMI-Prüfung (RFA).
  • Elektropolierte Bleche für Anwendungen in der Pharmazie und der Bioprozessindustrie.
  • Die Ergebnisse der Prüfung auf interkristalline Korrosion gemäß ASTM G28 sind auf Anfrage erhältlich.
  • Technische Beratung zur Wahl der Wandstärken, zu ASME-Konstruktionsberechnungen und zur Fertigung.
  • Dokumentationspakete in nuklearer Qualität und Zertifizierung gemäß NACE MR0175.
  • Wettbewerbsfähige Preise mit Angebotserstellung noch am selben Tag für Standard-Lagermaße.

Kontaktieren Sie MWalloys noch heute Um Ihre Anforderungen für C22-Bleche einzureichen, senden Sie uns bitte Ihre Zuschnittliste, die gewünschte Dicke und die Zertifizierungsanforderungen zu, damit wir Ihnen noch am selben Tag ein Angebot unterbreiten können. Unser Anwendungstechnik-Team steht Ihnen gerne zur Verfügung, um die Spezifikationen zu prüfen und die Eignung für Ihre Prozessumgebung zu bestätigen.

Geprüfte und maßgebliche Quellen

  1. Haynes International – Technische Broschüre zur Legierung Hastelloy C-22 (H-2019C).
  2. ASTM International – ASTM B575: Norm für Platten, Bleche und Bänder aus kohlenstoffarmen Nickel-Chrom-Molybdän-, Nickel-Chrom-Molybdän-Kupfer- und Nickel-Chrom-Molybdän-Wolfram-Legierungen.
  3. ASME-Code für Kessel und Druckbehälter, Abschnitt II, Teil B – Spezifikationen für Nichteisenwerkstoffe (SB-575). American Society of Mechanical Engineers.
  4. ASME-Norm für Kessel und Druckbehälter, Abschnitt II, Teil D – Eigenschaften (zulässige Spannungen). American Society of Mechanical Engineers.
  5. ASME-Code für Kessel und Druckbehälter, Abschnitt VIII, Teil 1 – Vorschriften für den Bau von Druckbehältern. American Society of Mechanical Engineers.
  6. ASTM International – ASTM G28: Standardprüfverfahren zum Nachweis der Anfälligkeit für interkristalline Korrosion bei kaltverformten, nickelreichen, chromhaltigen Legierungen.
  7. ASTM International – ASTM G48: Standardprüfverfahren zur Bestimmung der Beständigkeit von rostfreien Stählen und verwandten Legierungen gegen Lochfraß und Spaltkorrosion unter Verwendung einer Eisen(III)-chlorid-Lösung.
  8. NACE International (AMPP) – NACE MR0175 / ISO 15156: Erdöl- und Erdgasindustrie – Werkstoffe für den Einsatz in H₂S-haltigen Umgebungen. Teile 1, 2 und 3.
  9. AWS A5.14 / ASME SFA-5.14 – Spezifikation für blanke Schweißelektroden und -stäbe aus Nickel und Nickellegierungen. American Welding Society.
  10. ASM International – ASM-Handbuch, Band 13B: Korrosion: Werkstoffe. ASM International. ISBN 978-0-87170-707-9.
  11. ASME BPE – Norm für biotechnologische Anlagen. American Society of Mechanical Engineers.
  12. EN 10204:2004 – Metallprodukte: Arten von Prüfunterlagen. Europäisches Komitee für Normung, Brüssel.
  13. Schweitzer, P.A. – Handbuch der Korrosionstechnik, 2. Auflage. CRC Press. ISBN 978-0-8493-8234-2.
  14. Rebak, R.B., Crook, P. (2000) – "Verbesserte Beständigkeit von Nickellegierungen gegen Lochfraß und Spaltkorrosion." NACE Corrosion 2000, Beitrag Nr. 00228.
  15. ISO 15156-3:2020 – Erdöl- und Erdgasindustrie – Werkstoffe für den Einsatz in H₂S-haltigen Umgebungen – Teil 3: Rissbeständige CRA-Legierungen und andere Legierungen. ISO, Genf.

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