Was sind die Auswirkungen der Kaltverarbeitung auf Edelstahlrohre?

Kaltverarbeitungsprozess 

In der Metalltechnik bezieht sich die Kaltverarbeitung auf die Verarbeitungstechnik, bei der Metalle bei Temperaturen unterhalb des Rekristallisationspunktes plastisch verformt werden, wie z. B. Kaltwalzen, Kaltziehen, Kaltumformen, Stanzen und Kaltextrudieren. 

Stahl, insbesondere austenitischer Stahl, hat eine ausgezeichnete Plastizität, was es einfach macht, diese Kaltverarbeitungsmethoden zu realisieren. Allerdings haben diese Kaltverarbeitungsmethoden, genau wie das Schweißen, unweigerlich Auswirkungen auf die Eigenschaften von Stahlrohren, insbesondere auf ihre Korrosionsbeständigkeit oder Hitzebeständigkeit. 

Die Auswirkungen der Kaltverarbeitung auf Stahlrohre 

Wenn Gitterversetzungen oder Phasenänderungen des Materials an der Oberfläche auftreten, wird dies der Ausgangspunkt für lokale Korrosion wie Lochfraß. Dieses Phänomen wird einen direkten negativen Effekt haben, wenn der Verformungsgrad 20% erreicht und die Bruchrate erhöht wird. 

Dies führt zur Bildung von mikroskopischen Defekten wie Gitterversetzungen im Material sowie zu einer Zunahme der Oberflächenrauheit und löst die martensitische Umwandlung und die Ausscheidung von Karbiden aus. Beispielsweise zeigt der Austenitstahl nach Kaltverarbeitung eine Zunahme der magnetischen Eigenschaften. 

Der Grad der Kaltverarbeitung hat auch einen negativen Einfluss auf die Hochtemperatur-Dauerschwingfestigkeit von austenitischem Edelstahl. Im Allgemeinen gilt: Je höher die Arbeitstemperatur oder je strenger die Anforderungen an die Bruchlebensdauer, desto geringer der zulässige Grad der Kaltverarbeitung. 

Nach der Kaltverarbeitung verbleiben im Material Eigenspannungen. Diese Eigenspannungen sind äußerst schädlich für die Beständigkeit des Materials gegen Spannungsrisskorrosion (SCC). Jeder Grad der Kaltverarbeitung erhöht die Empfindlichkeit des Materials gegenüber SCC erheblich. 

Bei der Anwendung von Edelstahlrohren, die wechselnden Belastungen ausgesetzt sind, hat die Kaltverarbeitung eine negative Wirkung, indem sie die Dehnung und die Restdehnung verringert und dadurch die Rissausbreitungsgeschwindigkeit erhöht. 

Wie kann man die Schäden an Edelstahlrohren reduzieren? 

In den meisten Ländern bestimmen die Standards für Edelstahlrohre, insbesondere die einheitlichen europäischen Standards, dass alle nahtlosen Edelstahlrohre in lösungsgeglühtem oder geglühtem Zustand geliefert werden müssen, um die durch Kaltverarbeitung und Schweißprozesse verursachten Leistungseinbußen zu beseitigen. 

Während des Lösungsglühprozesses müssen drei Schlüsselparameter beachtet werden: Heiztemperatur, schnelles Abkühlungsverfahren und Dauer der Hochtemperaturbehandlung. Eine zu hohe Lösungsglühtemperatur oder -dauer kann sich nachteilig auf die Korrosionsbeständigkeit des Materials auswirken. Um festzustellen, ob die Lösungsglühung vollständig ist, können Härteprüfungen sowie Daten aus Dehnung, Biegung, Glättung und Streckung zur Beurteilung herangezogen werden. Unter diesen ist die Härteprüfung die einfachste Methode. 

Wegen der Erstarrungs- oder Glühprozesse, die Hochtemperaturerhitzung und Beizbehandlung beinhalten, haben sich die Herstellungskosten und der Produktionszyklus erheblich erhöht. Darüber hinaus gibt es Emissionen von Säuredämpfen und anderen Abgasen sowie Abwässern. Einige Unternehmen haben diesen Prozess weggelassen und dieses Produkt eingesetzt. Allerdings treten nach der Verwendung leicht Produktions- und Unfallschäden auf. 

Bei bestimmten Produkten oder unter bestimmten Anwendungsbedingungen kann es schwierig sein, eine Verfestigung oder ein Anlassen durchzuführen. Das Steuern des Grads der Kaltverarbeitung (der Verformungsmenge) und das Durchführen einer lokalen Niedertemperaturspannungsarmglühung sind praktische Methoden, um die negativen Auswirkungen zu verringern.