UNS S31803 (Duplex 2205): Äquivalent, Mechanische Eigenschaften

UNS S31803 - allgemein bekannt als Duplex 2205 oder A182 F51 - ist ein ausgewogener ferritisch-austenitischer Edelstahl, der eine deutlich höhere Festigkeit als die Austenite der 300er-Serie mit einer erheblich verbesserten Beständigkeit gegen Chlorid-Lochfraß, Spaltkorrosion und Spannungsrisskorrosion verbindet. Für viele Anwendungen in der Öl- und Gasindustrie, der Petrochemie, der Entsalzung und der Schifffahrt, bei denen eine höhere mechanische Leistung und lokale Korrosionsbeständigkeit bei einem wirtschaftlichen Nickelgehalt erforderlich sind, ist S31803 das Arbeitspferd der Branche.

Was ist UNS S31803?

UNS S31803 ist ein nichtrostender Duplexstahl (Bezeichnung "2205"), der entwickelt wurde, um im Vergleich zu herkömmlichen austenitischen nichtrostenden Stählen ein Gleichgewicht zwischen hoher Festigkeit und verbesserter Beständigkeit gegen örtliche Korrosion zu erreichen. Er hat eine zweiphasige Mikrostruktur mit ungefähr gleichen Anteilen an Ferrit (kubisch-raumzentriert) und Austenit (kubisch-flächenzentriert) im lösungsgeglühten Zustand. Die Duplexstruktur verleiht S31803 seine charakteristische Kombination aus mechanischer Festigkeit, Zähigkeit und Widerstandsfähigkeit gegen chloridbedingte Ausfälle.

Metallurgie und Gefüge

Beim Duplex-Konzept werden absichtlich sowohl Ferrit- als auch Austenitphasen beibehalten. Ferrit trägt zu einer höheren Streckgrenze und Widerstandsfähigkeit gegen Spannungsrisskorrosion bei (insbesondere in chloridhaltigen oder sauren Umgebungen), während Austenit zu Duktilität und Zähigkeit beiträgt. Die kontrollierte Chemie - mehr Chrom und Molybdän im Vergleich zur Serie 300 sowie Stickstoffzusätze - erhöht die Lochfraßbeständigkeit (PREN) und verbessert die Beständigkeit gegen lokale Korrosion, ohne dass die Kosten für hochnickelhaltige Legierungen anfallen. Eine ordnungsgemäße Wärmebehandlung (Lösungsglühen und Abschrecken) und kontrolliertes Schweißen sind erforderlich, um das ausgewogene Gefüge zu erhalten und versprödende Phasen (Sigma, Chi) zu vermeiden, die sich in bestimmten Wärmefenstern bilden.

UNS S31803 Chemische Zusammensetzung (typische Bereiche)

Nachfolgend finden Sie eine praktische Zusammensetzungstabelle, die aus den Datenblättern der Industrie und den Normbereichen für die Produktfamilie S31803 / 2205 zusammengestellt wurde.

Anmerkungen zu den wichtigsten Legierungselementen

• Cr (21-23%): primärer passiver Filmbildner - erhöht die allgemeine Korrosionsbeständigkeit und trägt zu PREN bei.

• Mo (2,5-3,5%): verbessert die Beständigkeit gegen Lochfraß und Spaltkorrosion.

• N (~0,08-0,20%): stabilisiert den Austenit, erhöht die Festigkeit und verbessert die Lochfraßbeständigkeit.

• Ni (4.5-6.5%): sorgt für ein Gleichgewicht zwischen Austenitbildung und Duktilität und hält die Kosten niedriger als bei Legierungen mit höherem Ni-Gehalt.

UNS S31803 Mechanische Eigenschaften (typische / Mindestwerte)

Die Duplex-Mikrostruktur verleiht S31803 eine wesentlich höhere Streckgrenze als typische austenitische Güten.

(Die Zahlen wurden aus technischen Datenblättern und Standardproduktdatenblättern zusammengestellt - verwenden Sie zertifizierte Werksprüfzeugnisse für Auslegungswerte).

Technische Auswirkungen: Wenn eine Konstruktion eine höhere zulässige Spannung oder eine geringere Querschnittsdicke im Vergleich zu 316L/316 erfordert, ermöglicht S31803 in der Regel dünnere Bauteile oder höhere Druckstufen bei gleicher Geometrie - ein Vorteil bei gewichtsempfindlichen oder druckhaltigen Geräten.

UNS S31803 Korrosionsverhalten - PREN, Lochfraß und SCC

PREN (Pitting Resistance Equivalent Number) wird üblicherweise für eine vergleichende Einstufung verwendet:

PREN≈%Cr+3.3×%Mo+16×%N

Typische PREN-Werte für Duplex 2205 (S31803-Familie) liegen oft im mittleren 30er-Bereich (≈ 30-40), abhängig von den genauen Mo- und N-Werten; dies ist deutlich höher als bei 316 (PREN-Werte ≈ Mitte 20) und macht Duplex viel toleranter gegenüber Chlorid-Lochfraß und Spaltkorrosion.

Spannungskorrosionsrisse (SCC): Duplexstähle sind aufgrund ihres Ferritgehalts und ihrer festeren Mikrostruktur weit weniger anfällig für Chlorid-SCC als die Austenite 304/316. Laboruntersuchungen (Datenblätter der Hersteller) zeigen, dass 2205 bei Temperaturen und Chloridgehalten, die bei austenitischen Stählen zum Versagen führen, in weiten Betriebsfenstern gegen SCC resistent ist. Dennoch müssen die Konstrukteure die spezifischen Einsatzbedingungen (Temperatur, Chloridgehalt, Spannung, Risse) bewerten.

UNS S31803 Normen, Spezifikationen und Äquivalente

Gemeinsame internationale Bezeichnungen und Äquivalente:

• UNS: S31803 (und S32205 für eine engere Zusammensetzung).

• EN / DIN: 1.4462 (X2CrNiMoN22-5-3).

• ASTM / ASME: A182 F51 (für Schmiedestücke), A479 / A240 Varianten für Stangen/Platten/Rohre je nach Produktform.

• Handelsnamen: SAF 2205® (Sandvik / Alleima), Duplex 2205 (allgemein).

Wichtiger Hinweis: Viele Werke produzieren heute Materialien, die sowohl UNS S31803 als auch die strengeren Grenzwerte von S32205 erfüllen; die Hersteller bieten oft doppelt zertifizierte Produkte an (S32205 entspricht S31803, aber das Gegenteil ist nicht unbedingt der Fall). Diese Unterscheidung ist für kritische Korrosionsanwendungen von Bedeutung.

UNS S31803 im Vergleich zu anderen Stählen (praktische Vergleiche)

Ist S31803 dasselbe wie 2205?

Ja - S31803 ist eine der UNS-Bezeichnungen, die für die Duplexstahlfamilie 2205 verwendet werden. S31803 und S32205 sind zwei UNS-Bezeichnungen für die 2205-Familie, wobei S32205 für eine strengere, sicherere Chemie steht (höherer Mindest-N-Gehalt und manchmal Cr/Mo am oberen Ende). Viele Hersteller liefern nach S32205 zertifiziertes Material, das automatisch die Grenzwerte von S31803 erfüllt.

S31803 gegen S32205

• S32205 (F60) garantiert in der Regel einen höheren Mindest-N-Wert und eine genauere Kontrolle von Cr/Mo/N - eine besser vorhersehbare Lochfraßbeständigkeit als die breitere S31803-Reihe. Wenn Ihre Spezifikation eine maximale Lochfraßbeständigkeit verlangt, bestehen Sie auf S32205 oder einer doppelten Zertifizierung.

S31803 gegenüber SS316 (AISI 316 / 316L)

• Stärke: S31803 hat etwa die doppelte Streckgrenze von 316.

• Korrosion: S31803 hat eine hervorragende Lochfraß- und Spaltfestigkeit und eine viel bessere SCC-Beständigkeit in chloridhaltigen Umgebungen (höhere PREN).

• Kosten: 2205 ist in der Regel pro Kilogramm teurer als 316, führt aber oft zu Einsparungen bei den Lebenszykluskosten aufgrund eines geringeren Korrosions-/Ausfallrisikos und möglicher Gewichtseinsparungen durch dünnere Profile.

UNS S31803 gegenüber F51

• F51 ist die ASTM A182-Nomenklatur, die der Duplexsorte S31803 entspricht, die in Rohrleitungen, Flanschen und Schmiedeteilen verwendet wird.

Produktformulare, Verarbeitungs- und Schweißhinweise

Verfügbare Formulare: Platten, Bleche, Coils, Rohre, nahtlose Stangen, geschmiedete Fittings, Flansche und Verbindungselemente. Duplex 2205 wird von großen Werken auf der ganzen Welt hergestellt und von Servicezentren auf Lager gehalten.

Schweißen: Duplexstähle lassen sich mit Standard-Lichtbogenverfahren (WIG, MSG, MSG) gut schweißen, vorausgesetzt, die Wärmezufuhr und die Zwischenlagentemperatur werden mit den richtigen Zusatzwerkstoffen und Verfahren gesteuert, um die Bildung unerwünschter intermetallischer Phasen zu vermeiden. Abhängig von den geforderten Schweißeigenschaften werden in der Regel passende Schweißzusätze (z. B. ENiCrMo-Typ oder Duplex-Zusätze) empfohlen. Ein Lösungsglühen nach dem Schweißen ist bei vielen Teilen nicht erforderlich, aber bei kritischen Druckgeräten muss der Hersteller die Nachbehandlung und die PWHT prüfen.

Formgebung: Duplex ist weniger dehnbar als die 300er-Serie; Kaltumformung ist möglich, erfordert aber größere Biegeradien und entsprechende Rückfederungszugaben.

Typische Anwendungen und sektorale Einsatzfälle

S31803 / 2205 wird häufig verwendet, wenn ein ausgewogenes Verhältnis zwischen Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit erforderlich ist:

• Öl und GasSteigleitungen, Unterwasserrohre, Drosseln, Ventile, Flansche, Verteiler (Beständigkeit gegen Chlorid und H₂S).

• EntsalzungRohrleitungen und Wärmetauscher, bei denen Chloridpitting eine Gefahr darstellt.

• Chemische Verarbeitung sowie Zellstoff und Papier: Anlagen für chloridhaltige Prozessströme.

• Marine und Offshore: Seewassersysteme, Decksarmaturen.

• Stromerzeugung und Wärmetauscher: wo eine höhere Wärmeleitfähigkeit und Festigkeit nützlich sind.

Globaler Preisüberblick (2025) - Spannen, Kontext - Vorbehalte

Vorbehalt: Die Preise für rostfreien Stahl schwanken täglich aufgrund von Rohstoffzuschlägen (Nickel, Molybdän), Fracht, Zöllen und regionalem Angebot/Nachfrage. Verwenden Sie diese Zahlen als indikative Momentaufnahme für Mitte 2025 und fragen Sie immer nach aktuellen Angeboten der Werke und INCOTERMS. Quellen und Verkäuferlisten zeigen eine große Bandbreite je nach Produktform (Coils, Bleche, Stangen, Rohre), Menge und Zertifizierungsstufe.

Kontextbedingte Faktoren (2025):

• Die Volatilität der Nickel- und Molybdän-Rohstoffe treibt die Duplex-Prämien nach oben und unten; die Werke veröffentlichen monatliche Legierungszuschläge, die die Endkosten erheblich beeinflussen.

• Regionale Schutzmaßnahmen (Zölle) oder Transportkosten können zu erheblichen Preisunterschieden führen (siehe aktuelle Handelsberichte).

Praktischer Beschaffungstipp: Fragen Sie die Lieferanten nach Einzelpreisen: Grundpreis für Stahl, Nickel/Monatszuschlag, Prüf-/Zertifizierungskosten, Verpackung und Fracht - diese Posten erklären die meisten Unterschiede zwischen den Angeboten.

Beschaffung & Lieferung - MWalloys company note

Ich schreibe dies als Experte, der mit der MWA-Legierungen (Hersteller und weltweiter Lieferant). MWalloys liefert Duplex 2205 (UNS S31803 / 1.4462) in Form von Stangen, Platten, Rohren und Fittings aus unseren chinesischen Werken. Unsere Wertvorstellungen können Sie erwarten:

• Werkspreis: direkte Fabrik (100% Fabrik Preisvorteil) - wir produzieren und verkaufen ohne Zwischenhändleraufschlag.

• Lagerbestand und Vorlaufzeit: Wir halten Lagerbestände für gängige Größen vor und können einen schnellen Versand für lagerhaltige Artikel anbieten; typische Lagerlieferzeiten für Standardstangen/-platten sind kürzer als die OEM-Vorlaufzeiten (spezifische Vorlaufzeiten hängen von der Auftragsgröße und der Zertifizierung ab).

• Qualität und Zertifizierungen: MWalloys liefert mit Werksprüfzeugnissen (EN 10204 / 3.1, wo erforderlich) und kann auf Anfrage NDE / PMI / Inspektion anbieten.

• Erfahrung im Export: Langjährige Erfahrung in der Lieferung von Druckgeräten, Rohrleitungen und Verbindungselementen an internationale Erstausrüster (OEMs) mit Erfahrung in den Bereichen Verpackung, Exportkonformität und Dokumentation.

(Wenn Sie ein maßgeschneidertes Angebot von MWalloys wünschen, geben Sie in Ihrer Nachricht die Produktform, die Größen, die Menge und die gewünschte Zertifizierung an, und wir erstellen Ihnen ein verbindliches Angebot).

FAQs

1) Worin besteht der praktische Unterschied zwischen der Bestellung von S31803 und S32205?
S32205 hat engere Zusammensetzungsgrenzen (höheres garantiertes N und manchmal engeres Cr/Mo). Wenn Ihre Anwendung eine maximale Beständigkeit gegen lokale Korrosion erfordert, sollten Sie S32205 (oder S32205/S31803 mit Doppelzertifizierung) verwenden. Andernfalls kann S31803 akzeptabel und manchmal auch preiswerter sein.

2) Kann S31803 in sauren (H₂S) Umgebungen verwendet werden?
S31803 weist eine bessere Beständigkeit gegen sulfidische Spannungsrisse auf als viele austenitische Werkstoffe. Der Einsatz im sauren Milieu muss jedoch anhand der Richtlinien NACE MR0175 / ISO 15156 und unter Berücksichtigung der Umweltbedingungen und der mechanischen Belastung beurteilt werden. Einige Duplexsorten sind für den sauren Betrieb mit Einschränkungen zugelassen.

3) Wie verhält sich Duplex 2205 im Vergleich zu 316L bei Wärmetauschern?
2205 bietet eine höhere Festigkeit und eine bessere Lochfraßbeständigkeit. Konstrukteure von Wärmetauschern entscheiden sich häufig dafür, wenn der Chloridgehalt ein Problem darstellt oder wenn dünnere Wände gewünscht sind. Die Wärmeleitfähigkeit ist etwas höher als bei austenitischen Werkstoffen, was von Vorteil sein kann.

4) Gibt es Schweißzusatzwerkstoffe für Duplex?
Ja - verwenden Sie einen passenden Duplex-Zusatzwerkstoff oder einen Zusatzwerkstoff auf Nickelbasis, je nach den erforderlichen Eigenschaften der Schweißzone und der Korrosionsbeständigkeit. Steuern Sie die Wärmezufuhr und die Zwischenlagentemperatur, um das Phasengleichgewicht zu erhalten.

5) Welche zerstörungsfreien Prüfungen und Zertifikate gehören zum Lieferumfang?
Typische Dokumentation: MTC (EN 10204-3.1), PMI-Berichte, UT/RT/MT (falls zutreffend), Härte- und Zugprüfungsberichte. Fordern Sie bei kritischen Projekten zum Zeitpunkt der Ausschreibung die vollständige Rückverfolgbarkeit und den Prüfumfang an.

6) Ist S31803 magnetisch?
Ja - nichtrostende Duplexstähle sind aufgrund der ferritischen Phase magnetisch; das Material reagiert zwar magnetisch, aber weniger stark als vollferritische Sorten. Der Magnetismus kann je nach Verarbeitung und Kaltverformung leicht variieren.

7) Welche Grenzwerte für die Betriebstemperatur sind zu beachten?
Duplexstähle eignen sich gut für den Dauerbetrieb bis ~300-325 °C; bei höheren Temperaturen besteht die Gefahr von Phasenänderungen, die die Zähigkeit verringern. Für den Tieftemperaturbetrieb behalten sie eine gute Zähigkeit bei, aber prüfen Sie die Herstellerangaben für die Anwendungsgrenzen. Konsultieren Sie immer die Datenblätter der Lieferanten für spezifische thermische Grenzwerte.

8) Wie prüft man die richtige Legierung bei der Ankunft?
Verwenden Sie die Positive Material Identification (PMI) / XRF zur Elementverifizierung und überprüfen Sie die MTC. Für kritische Komponenten sollten vollständige chemische und mechanische Prüfberichte gemäß Spezifikation vorgelegt werden.

9) Kann S31803 kaltverformt werden?
Ja - aber rechnen Sie mit höherer Rückfederung und geringerer Umformbarkeit als bei der 300er-Serie. Kaltverformung erhöht die Festigkeit und verringert die Korrosionsbeständigkeit geringfügig; Spannungsabbau nach der Verformung und Oberflächengüte sind zu berücksichtigen.

10) Gibt es Umweltvorschriften oder Genehmigungen, die üblicherweise erforderlich sind?
Für die Verwendung in der Öl- und Gasindustrie oder bei Druckbehältern verlangen die Kunden in der Regel die Einhaltung von ASME, NACE MR0175/ISO 15156, PED (Europa) und projektspezifischen Qualifikationen. Bestätigen Sie immer die regulatorischen Anforderungen im RFQ.

UNS S31803 Spezifikations- und Normtabelle

(Bei der Beschaffung von Ingenieurleistungen sind immer die genaue Norm und die erforderliche Prüf-/Zertifizierungsklasse anzugeben).

Checkliste zum Abschluss der Beschaffung (für Einkäufer)

• Geben Sie an. genau UNS/EN/ASTM Überschrift und ob S32205 Zertifizierung erforderlich ist.

• Anfrage MTC (EN 10204-3.1), PMI, und NDE Umfang in der RFQ.

• Klären Sie Erzeugnisform (Platte/Coil/Rohr/Stab), Abmessungen, Oberflächengüte und Toleranzen.

• Fragen Sie nach Einzelposten Preise einschließlich Legierungszuschläge.

• Bestätigen Sie Schweißzusatz Anforderungen und die Frage, ob nach der Herstellung eine Wärmebehandlung oder eine Druckwasserhärtung erforderlich ist.

• Für eine schnelle Lieferung: Prüfen Sie die Verfügbarkeit von Lagerbeständen beim Lieferanten und ob er aus dem Zolllager liefern kann, um die Vorlaufzeit zu verkürzen.

Maßgebliche Referenzen

• SAF 2205 - Wikipedia (UNS S31803 / S32205 Übersicht)
• BGH Edelstahlwerke - 1.4462 (Duplex 2205) Datenblatt (PDF)