Übersicht der geläufigsten Werkstoffe für Edelstahlbehälter & Tanks
Rostfreie Edelstähle sind seit Anfang des letzten Jahrhunderts fester Bestandteil der verfügbaren metallischen Werkstoffe und sind nach sogenannten Werkzeugnummern geordnet. Die für den Behälterbau üblichsten Stähle sind den Edelstahlgruppen V2A bzw. V4A zugeordnet und im folgenden Artikel näher beschrieben.
Der Hintergrund dieser Bezeichnung begründet sich darin, dass man in diversen Versuchen austenitische Stahlsorten durch eine Legierung von Eisen, Chrom und Nickel herstellen wollte. So steht das »V« für Versuch und das »A« für Austenit. Die V2A-Stähle sind mit Chrom und Nickel legiert, bei V4A kommt noch das Element Molybdän hinzu. Zusätzlich werden teilweise noch weitere Elemente hinzugefügt, um z.B. die Biegsamkeit oder Temperaturbeständigkeit weiter zu verbessern.
Es kommt bei Edelstahlbehältern auch öfters vor, dass verschiedene Werkstoffe kombiniert werden. Dabei sind die produktberührenden Bauteile wie beispielsweise der Oberboden, Zylinder und Unterboden aus einem höherwertigen (V4A) Werkstoff. Die weiteren Bauteile wie beispielsweise die Füße und Kranösen sind hingegen aus V2A gefertigt. Dies hat rein finanzielle Beweggründe, da höherwertige Werkstoffe vom Materialpreis her entsprechend deutlich teurer sein können.
Ausgewählte Edelstähle der Gruppe V2A
Die Bezeichnung V2A umfasst alle Chrom-Nickel-Stähle, bezieht sich jedoch primär auf den Werkstoff 1.4301. Dies ist der mit Abstand geläufigste Werkstoff im Bereich des Edelstahlbehälterbaus und macht über 50% des Gesamtmarkts aus. Eine seltenere Untergruppe der V2A-Edelstähle ist der Werkstoff 1.4307. Dieser ist sehr ähnlich zu 1.4301, weist jedoch einen etwas geringeren Kohlenstoffgehalt auf. Dies führt zu einer leicht höheren Beständigkeit gegen interkristalline Korrosion. Die mechanischen Werte (z.B. Zugfestigkeit, Bruchdehnung) beider Werkstoffe sind dabei nahezu identisch. Eine weitere seltenere V2A-Untergruppe ist der Werkstoff 1.4541.
Dieser ist ebenfalls etwas korrosionsbeständiger als 1.4301, was daraus resultiert, dass der Werkstoff über einen Titanzusatz als Stabilisator verfügt. Speziell im Kontext geringer Chlor-, Salz- oder Salpetersäurekonzentrationen wird dem Werkstoff eine sehr gute Korrosionsbeständigkeit zugesprochen. Ein Nachteil ist jedoch, dass der Werkstoff 1.4541 sich nicht zum Polieren eignet, weswegen dieser für besonders anspruchsvolle Anwendungen im pharmazeutischen Bereich nicht geeignet ist. V2A ist in der Nahrungsmittelindustrie, der chemischen und pharmazeutischen Industrie, wie auch dem Baugewerbe und der Automobilindustrie weit verbreitet.
Werkstoffe der V2A Gruppe |
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Werkstoff-Nr. |
International |
Besonderheit |
1.4301 |
AISI 304 |
Sehr gute Schweißeigenschaften, gute Korrosionsbeständigkeit, branchenübergreifend geläufigster Edelstahlwerkstoff |
1.4307 |
AISI 304 L |
Etwas erhöhte Korrosionsbeständigkeit, unveränderte mechanische Eigenschaften |
1.4541 |
AISI 321 |
Etwas erhöhte Beständigkeit durch Titanzusatz als Stabilisator |
Ausgewählte Edelstähle der Gruppe V4A
Da V2A für gewisse Medien keine ausreichende Korrosionsbeständigkeit aufweist, kann der Werkstoff unter Zugabe von rund zwei Prozent Molybdän aufgewertet werden. Diese daraus resultierende Edelstahlgruppe wird als V4A bezeichnet und umfasst alle Chrom-Nickel-Molybdän-Stähle. Mit dem Zusatz von Molybdän wird der Korrosionswiderstand des Edelstahls deutlich erhöht, besonders gegenüber Chloriden, die im Salzwasser oder Salzen enthalten sind. Auch gegenüber anderen Medien wie Schwefelsäure ist eine deutlich bessere Beständigkeit gegeben. Ein weiterer Vorteil ist die erhöhte Wärmebeständigkeit von V4A gegenüber V2A. Weit verbreitet sind hier die Werkstoffe 1.4401 und 1.4404, die beide durch die hohe Korrosionsbeständigkeit in anspruchsvollen Einsatzgebieten wie der chemischen Verarbeitung oder der Lebensmittelindustrie bewährt sind. 1.4404 weist einen etwas niedrigeren Kohlenstoffgehalt auf und ist geringfügig widerstandsfähiger und temperaturbeständiger in spezifischen Anwendungsbereichen. Ganzheitlich gesehen weisen die beiden Werkstoffe jedoch weitestgehend die gleichen Eigenschaften auf.
Eine weitere beliebte Untergruppe der V4A-Edelstähle ist 1.4571. Dieser Werkstoff enthält zusätzlich eine geringe Menge an Titan. Wenn Festigkeiten bei hohen Temperaturen gefordert werden, ist dieser Werkstoff die richtige Wahl. Die Korrosionsbeständigkeit ist gleichwertig zu 1.4401/4. Speziell für medizinische und pharmazeutische Anwendungsbereiche ist der höher legierte Werkstoff 1.4435 konzipiert worden. Der Werkstoff zeichnet sich primär durch einen erhöhten Molybdän- und Nickelgehalt aus, was eine erhöhte Beständigkeit gegen Lochfraß bewirkt. Zusätzlich gibt es noch die selteneren Werkstoffe 1.4429, 1.4439 und 1.4539. Diese Sonderwerkstoffe weisen eine sehr gute Korrosionsbeständigkeit auf und haben jeweils besondere Eigenschaften, die in sehr speziellen Anforderungsprofilen gefragt sein können. So weist die Werkstoffnummer 1.4539 bis zu 5% Molybdängehalt auf, was die Korrosionsbeständigkeit des Werkstoffs nochmal deutlich erhöht. Die Preise dieser Werkstoffe können bei einem vielfachen eines normalen V4A-Edelstahls liegen.
Werkstoffe der V4A Gruppe |
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Werkstoff-Nr. |
International |
Besonderheit |
1.4401 |
AISI 316 |
Erhöhte Korrosionsbeständigkeit & Schmiedbarkeit, verbreitet in allen anspruchsvollen Branchen (Pharma, Chemie, Lebensmittel) |
1.4404 |
AISI 316 L |
Erhöhte Korrosionsbeständigkeit & Schmiedbarkeit, verbreitet in allen anspruchsvollen Branchen (Pharma, Chemie, Lebensmittel) |
1.4571 |
AISI 316 Ti |
Erhöhte Korrosionsbeständigkeit, speziell für hohe Temperaturen sehr gut geeignet |
1.4435 |
AISI 316 L |
Durch höheres Molybdängehalt wird Korrosionsbeständigkeit erhöht, primär im Pharma-/Medizinbereich eingesetzt |
1.4429 |
AISI 316 LN |
Sehr gute Korrosionsbeständigkeit |
1.4439 |
AISI 317 LMN |
Sehr gute Korrosionsbeständigkeit, auch bei hohen Chlor-Konzentrationen |
1.4539 |
AISI 904 L |
Primär für hochkorrosive Medien wie Phosphor oder Salzsäure eingesetzt, hohe Beständigkeit gegen Lochfraß und Spannungsrisse |
Für Anwendungsbereiche unter extremen Bedingungen gibt es noch eine Reihe an seltenen Sonderwerkstoffen, die jedoch im Bereich des Behälterbaus nur in seltensten Ausnahmefällen zum Einsatz kommen. Dazu gehört beispielsweise die Werkstoffnummer 1.4529 (Alloy 926), die einen Molybdängehalt von 6,5% aufweist. Hierdurch wird eine noch höhere Beständigkeit gegen Loch- und Spaltkorrosion gewährleistet.
Darüber hinaus gibt es noch die Sonderlegierungen, die unter dem Markennamen Hastelloy vertrieben werden. Diese hochkorrosionsbeständigen Legierungen weisen einen Molybdängehalt von bis zu 30% auf, was eine sehr gute Beständigkeit z.B. auch gegen hoch konzentrierte Salzsäuren gewährleistet.