Die Anwendung von 2205 Edelstahl in den Bereichen Pharmazie und Biotechnologie

Verarbeitungseigenschaften: Die Verarbeitung von 2205 Duplex-Stahl ähnelt in vielen Aspekten der von 316L, es gibt dennoch einige signifikante Unterschiede. Bei Kaltumformungsvorgängen muss die höhere Stärke und die höhere Kaltverfestigungseigenschaft von Duplex-Stahl berücksichtigt werden. Die Umformmaschinen benötigen möglicherweise eine höhere Belastbarkeit, und während des Umformvorgangs zeigt 2205 Stahl einen höheren Rückfederungswinkel als Standard-Austenit-Stähle. Die höhere Stärke von 2205 Duplex-Stahl macht ihn schwieriger zu bearbeiten als 316L. 

Das Schweißen von 2205 Duplex-Stahl kann mit der Schweißmethode von 316L Stahl durchgeführt werden. Es ist jedoch notwendig, die Wärmezufuhr und die Zwischenlagentemperatur streng zu kontrollieren, um das gewünschte Verhältnis von Austenit zu Ferrit aufrechtzuerhalten und die Ausscheidung von schädlichen intermetallischen Phasen zu vermeiden. Ein Schweißgas mit geringem Stickstoffgehalt hilft, diese Probleme zu vermeiden. Bei der Qualifizierung des Schweißverfahrens für Duplex-Stahl werden üblicherweise ein Ferritmesser oder eine metallographische Untersuchung verwendet, um das Verhältnis von Austenit zu Ferrit zu bewerten. Normalerweise wird die Prüfmethode ASTM A 923 verwendet, um das Vorhandensein von schädlichen intermetallischen Phasen zu überprüfen. 

Der empfohlene Zusatzwerkstoff für die Schweißnaht ist ER2209 (UNS S39209, EN 1600). Das Selbstschmelzschweißen ohne Verwendung von Zusatzwerkstoff wird nur dann angewendet, wenn die Schweißnaht nach dem Schweißen einer Lösungsglühbehandlung unterzogen werden kann, um die Korrosionsbeständigkeit wiederherzustellen. Während des Lösungsglühprozesses wird das Bauteil auf eine Temperatur von mindestens 1040°C erhitzt und dann schnell abgekühlt. 

Die Schweißeignung und Fließfähigkeit von Duplex-Stählen wie 2205 sind schlechter als die von 316L-Stahl, daher ist die Schweißgeschwindigkeit langsamer. Aufgrund der schlechten Schweißeignung von 2205 Duplex-Stahl muss die Form der Fügestelle modifiziert werden. 2205 Duplex-Stahl erfordert im Vergleich zu 316L-Stahl einen breiteren Anfaswinkel, einen größeren Wurzellochspalt und eine kleinere Rundung an der Kante, um eine voll durchschweißte Naht zu erzielen. 

Wenn die Schweißausrüstung die Verwendung von Zusatzdraht erlaubt, kann für das Orbital-Schweißen von 2205-Stahlrohren 2209-Zusatzdraht eingesetzt werden. Alternativ kann ohne Verwendung von Zusatzdraht ein Verbrauchseinsatz mit einer geeigneten Legierungszusammensetzung verwendet werden. Tabelle 3 fasst die für das Schweißen von 2205 Duplex-Stahlrohren verwendeten Einsatzmaterialien zusammen. 

Elektrolytische Polierung von Duplex-Stainless-Steel 

Viele pharmazeutische und biotechnologische Anwendungen erfordern, dass die Oberflächen, die mit den Produkten in Kontakt kommen, einer elektrolytischen Polierbehandlung unterzogen werden. Daher ist die Fähigkeit, hochwertige elektrolytisch polierte Oberflächen bereitzustellen, zu einer wichtigen Materialeigenschaft geworden. Der 2205 Duplex-Stainless-Steel kann elektrolytisch bis zu einer Oberflächengüte von 0,38 Mikrometern oder besser poliert werden, und eine solche Oberflächengüte erfüllt oder übertrifft die Anforderungen an die Oberflächengüte für elektrolytisch polierte Oberflächen, die im ASME BPE-Standard festgelegt sind. Obwohl der 2205 Duplex-Stainless-Steel die Oberflächengüteanforderungen der pharmazeutischen und biotechnologischen Branchen leicht erfüllen kann, ist die elektrolytisch polierte Oberfläche des 2205-Stainless-Steels nach der elektrolytischen Polierung nicht so glänzend wie die des 316L-Stainless-Steels. Dieser Unterschied liegt daran, dass während des elektrolytischen Polierprozesses die Metallauflösungsrate der Ferritphase etwas höher ist als die der Austenitphase. 

Standardisierte Normen und Qualitätskontrollstandards 

Viele Branchen- und nationale Normen umfassen 2205 Duplex-Stahl. Die aktuelle ASTM A 240-Norm listet zwei Sorten von 2205 Duplex-Stahl auf: S31803 und S32205. Die Mindestgehaltsanforderungen an Chrom, Molybdän und Stickstoff in S32205 sind etwas höher, liegen aber immer noch innerhalb des chemischen Zusammensetzungsbereichs von S31803. Das Ziel der Entwicklung dieser Sorte ist es, die potenziellen Korrosions- und Zähigkeitsverlustprobleme in der Wärmeeinflusszone (HAZ) bestimmter S31803-Schweißnähte anzugehen. Daher wird empfohlen, dass die Benutzer die S32205-Sorte angeben. Wenn S31803 erforderlich ist, liegt das manchmal daran, dass diese Sorte in der ASME-Norm enthalten ist. Benutzer sollten verlangen, dass die chemische Zusammensetzung aller S31803-Sorten auch die Zusammensetzungsanforderungen der S32205-Sorte erfüllt, um eine konsistente Leistung aufrechtzuerhalten.