Herstellungsverfahren und Anwendungsbereiche von Hastelloy C22

Hastelloy C22 wird durch streng kontrollierte Auswahl der Rohstoffe, Schmelzen, Veredeln, Gießen, Warmumformung, Kaltumformung, Lösungsglühen, Schnellabkühlung, Oberflächenbearbeitung und Qualitätsprüfung hergestellt. Seine sorgfältig ausgewogene Nickel-Chrom-Molybdän-Wolfram-Zusammensetzung bietet eine umfassende Beständigkeit sowohl gegenüber oxidierenden als auch gegenüber reduzierenden Chemikalien, einschließlich gemischter Säuren, Chloride, nassen Chlors, oxidierender Salzlösungen und verunreinigter Prozessströme. Eine ordnungsgemäße Herstellung ist unerlässlich, da chemische Entmischung, unkontrollierte thermische Einwirkung, langsames Abkühlen, Oberflächenverunreinigungen oder ungeeignete Schweißverfahren die von fertigen C22-Platten, Blechen, Bändern, Stangen, Drähten, Rohren, Schmiedeteilen und gefertigten Anlagen erwartete Korrosionsbeständigkeit beeinträchtigen können.

Überblick über Hastelloy C22

Hastelloy C22 ist eine geschmiedete Nickel-Chrom-Molybdän-Wolfram-Legierung mit der Bezeichnung UNS N06022, die üblicherweise mit der Werkstoffnummer 2.4602 in Verbindung gebracht wird. Sie ist für aggressive chemische Prozessbedingungen ausgelegt, bei denen sowohl reduzierende als auch oxidierende Substanzen im selben Prozessstrom vorhanden sein können.

Die Legierung enthält mehr Chrom als Hastelloy C276, wodurch sie eine besonders hohe Beständigkeit gegenüber oxidierenden Chemikalien und oxidierenden Verunreinigungen aufweist. Molybdän und Wolfram sorgen für Beständigkeit gegenüber reduzierenden Säuren, Lochfraß und Spaltkorrosion, während die nickelreiche Matrix die Leistungsfähigkeit in einem breiten Spektrum industrieller Chemikalien gewährleistet.

C22 ist als Platte, Blech, Band, Coil, Stange, Stab, Draht, nahtloses Rohr, geschweißtes Rohr, nahtlose Rohrleitung, geschweißte Rohrleitung, Schmiedeteile, Flansche, Formstücke, Verbindungselemente und gefertigte Prozessanlagen erhältlich. Die Verfügbarkeit der Produkte hängt von den Abmessungen, der geltenden Norm, dem Wärmebehandlungszustand, den Prüfanforderungen und den Kapazitäten des Lieferanten ab.

Warum C22 in Umgebungen mit gemischten Chemikalien eingesetzt wird

Viele chemische Prozesse verlaufen nicht ausschließlich oxidierend oder reduzierend. Die Zusammensetzung des Ausgangsmaterials, Reinigungszyklen, Katalysatoren, Verunreinigungen, Anfahrbedingungen und Temperaturänderungen können den Korrosionsmechanismus beeinflussen. C22 ist besonders nützlich, da sein ausgewogenes Verhältnis von Chrom, Molybdän und Wolfram Schutz über einen breiteren Bereich von Redoxbedingungen bietet als viele herkömmliche Legierungen.

Die Bedeutung der Fertigungskontrolle

Die richtige chemische Zusammensetzung ist nur der Anfang der C22-Produktion. Die Legierung muss zudem eine gleichmäßige Mikrostruktur, den richtigen Lösungsglühzustand, eine saubere Oberfläche, eine akzeptable Schweißqualität und vollständige Rückverfolgbarkeit aufweisen. Ein Produkt mit falscher Wärmebehandlung oder eingebetteten Eisenverunreinigungen bietet möglicherweise nicht die erwartete Korrosionsbeständigkeit, selbst wenn seine chemische Analyse die Nenngrenzwerte erfüllt.

Auswahl der Rohstoffe und Kontrolle der chemischen Zusammensetzung

Die Herstellung beginnt mit hochreinem Nickel, Chrom, molybdän- und wolframhaltigen Zusätzen, eisenhaltigen Werkstoffen sowie zugelassenen recycelten Legierungen. Recyceltes C22-Material kann verwendet werden, sofern es eindeutig identifiziert, getrennt gelagert, sauber und in eine kontrollierte Schmelzberechnung einbezogen wurde.

Gemischter Schrott, Schneidflüssigkeiten, Farbe, Zunder, Schmutz und Fremdmetalle können schädliche Restelemente einbringen. Blei, Schwefel, Phosphor, Kupfer, Zinn und andere Verunreinigungen können die Warmverformbarkeit, das Schweißverhalten, die Oberflächenqualität oder die Korrosionsbeständigkeit beeinträchtigen.

Jeder Rohstoff wird gemäß einer Chargenberechnung abgewogen, bei der die zu erwartenden Schmelz- und Veredelungsverluste berücksichtigt werden. Während der Produktion werden Proben analysiert, und die Legierungszusätze werden bei Bedarf vor dem Gießen angepasst.

Element	Typischer Spezifikationsbereich, Gewicht: 1 TP – 3 T	Fertigungs- und Leistungsfunktion
Nickel	Guthaben, in der Regel mindestens etwa 56	Bildet die stabile austenitische Matrix und sorgt für Beständigkeit gegenüber vielen reduzierenden Umgebungen.
Chrom	Etwa 20,0–22,5	Verbessert die Passivierung und die Beständigkeit gegenüber oxidierenden Säuren, oxidierenden Salzen und Hochtemperaturoxidation.
Molybdän	Etwa 12,5–14,5	Bietet Beständigkeit gegen reduzierende Säuren, Lochfraß und Spaltkorrosion.
Wolfram	Etwa 2,5–3,5	Sorgt für Beständigkeit gegen lokale Korrosion und gewährleistet eine hohe Leistungsfähigkeit in reduzierenden chemischen Umgebungen.
Eisen	Etwa 2,0–6,0	Kontrollierte Komponente, die Struktur, Verarbeitung und Materialbilanz beeinflusst.
Kobalt	In der Regel höchstens 2,5	Eingeschränktes Restelement, dessen Übereinstimmung mit der Spezifikation überprüft wurde.
Kohlenstoff	In der Regel maximal 0,015	Der Gehalt wurde niedrig gehalten, um die Ausscheidung von Karbiden an den Korngrenzen beim Schweißen und bei Wärmeeinwirkung zu verringern.
Silizium	In der Regel maximal 0,08	Eingeschränkt, um unerwünschte Phasentrennungen zu begrenzen und die Korrosionsbeständigkeit zu erhalten.
Mangan	In der Regel höchstens 0,50	Auf Schmelzveredelung, Reinheit und strukturelle Gleichmäßigkeit geprüft.
Vanadium	In der Regel maximal 0,35	Eingeschränkter Restgehalt, der die Verarbeitung und die Phasenstabilität beeinflussen kann.

Diese Werte dienen lediglich als Richtwerte und stellen keine Kaufgrenzen dar. Für die Abnahme sind die jeweils gültigen ASTM-, ASME-, EN-, ISO- oder Kundenspezifikationen heranzuziehen.

Methoden der chemischen Analyse

Zur Bestimmung von Metallelementen werden üblicherweise die optische Emissionsspektroskopie und die Röntgenfluoreszenz eingesetzt. Für Kohlenstoff und Schwefel kann die Verbrennungsanalyse herangezogen werden, während mit Inertgasverfahren bei Bedarf Sauerstoff, Stickstoff oder Wasserstoff bestimmt werden können. Die Geräte müssen unter Verwendung geeigneter Referenzmaterialien kalibriert werden.

Schmelz- und Raffinationsverfahren

Für C22 ist ein Schmelzverfahren erforderlich, mit dem sich Kohlenstoff, Silizium, Schwefel, gelöste Gase, nichtmetallische Einschlüsse und metallische Rückstände kontrollieren lassen. Die Hersteller können Vakuum-Induktionsschmelzen, elektrisches Schmelzen mit Argon-Sauerstoff-Entkohlung, Vakuum-Sauerstoff-Entkohlung oder ein anderes qualifiziertes Primärschmelzverfahren anwenden.

Das genaue Schmelzverfahren variiert je nach Hersteller und Produktspezifikationen. Ein bestimmter Handelsname sagt nichts darüber aus, ob das Material im Luftschmelzverfahren, im Vakuumschmelzverfahren, im Elektroschlacke-Umschmelzverfahren oder im Vakuumbogen-Umschmelzverfahren hergestellt wurde. Wenn das Schmelzverfahren von Bedeutung ist, muss dies in der Bestellung angegeben werden.

Vakuum-Induktionsschmelzen

Beim Vakuum-Induktionsschmelzen wird die Charge unter vermindertem Druck geschmolzen und vermischt. Dieses Verfahren ermöglicht die Kontrolle über gelöste Gase und reaktive Elemente und ermöglicht die Herstellung einer chemisch homogenen Elektrode für das anschließende Umschmelzen.

Argon-Sauerstoff- und Vakuum-Sauerstoff-Raffination

Bei Entkohlungsprozessen wird Kohlenstoff entfernt, während eine übermäßige Oxidation wertvoller Legierungselemente begrenzt wird. Gasstrom, Druck, Schlackenzusammensetzung, Temperatur und Durchmischung werden so gesteuert, dass der erforderliche niedrige Kohlenstoffgehalt und eine saubere Schmelze erreicht werden.

Sekundäres Umschmelzen

Zur Verbesserung der Reinheit der Barren, zur Verringerung von Einschlüssen und zur Steuerung des Erstarrungsprozesses können das Elektroschlacke-Umschmelzen oder das Vakuumbogen-Umschmelzen eingesetzt werden. Ein sekundäres Umschmelzen wird nicht von jeder C22-Produktnorm vorgeschrieben, kann jedoch für kritische Anwendungen in der Luft- und Raumfahrt, der Energiewirtschaft oder in Bereichen mit hohen Integritätsanforderungen vorgeschrieben sein.

Produktionsphase	Hauptziel	Mögliches Problem bei mangelnder Kontrolle
Vorbereitung der Ladung	Präzise Chemie und reine Rohstoffe	Restverunreinigungen oder falsche Legierungszusammensetzung
Primärschmelze	Vollständige Auflösung und chemische Homogenität	Entmischung, Verunreinigung durch hochschmelzende Stoffe oder Gasaufnahme
Raffination	Kontrolle von Kohlenstoff, Silizium, Schwefel und Einschlüssen	Verminderte Schweißbarkeit oder Korrosionsbeständigkeit
Sekundäres Umschmelzen	Verbesserung der Reinheit und der Struktur der Barren	Interne Unstetigkeiten oder inkonsistente Eigenschaften

Guss und Barrenherstellung

Nachdem die Zusammensetzung und die Reinheit überprüft wurden, wird die geschmolzene Legierung zu einem Block, einer Elektrode, einer Bramme oder einer anderen Zwischenform gegossen. Die Gießtemperatur, der Zustand der Gussform, die Gießgeschwindigkeit, die Isolierung und das Abkühlmuster beeinflussen das Erstarrungsgefüge.

Chrom, Molybdän, Wolfram und andere Elemente verteilen sich beim Erstarren nicht gleichmäßig. Insbesondere bei großen Barren kann es zu einer interdendritischen Ausscheidung kommen. Der Hersteller steuert die Barrengröße, die Erstarrungsgeschwindigkeit und die anschließende Homogenisierung, um diese Unterschiede zu verringern.

Homogenisierung

Bei der Homogenisierung wird der Block auf einer kontrollierten, erhöhten Temperatur gehalten, damit durch Diffusion chemische Entmischungen verringert werden können. Die Temperatur muss hoch genug sein, um eine Umverteilung zu fördern, ohne dass es zu lokal begrenztem Schmelzen, übermäßiger Oxidation oder unkontrolliertem Kornwachstum kommt.

Aufbereitung von Barren

Die Gussoberfläche wird geprüft und durch Schleifen, Zerspanen, Schrägen oder ein anderes zugelassenes Verfahren aufbereitet. Oberflächenrisse, Überlappungen, tiefe Zunder und lokale Gussfehler müssen beseitigt werden, da sie sich bei der Warmumformung ausbreiten und in den Endprodukten als Nähte oder Schichten auftreten können.

Erkennung von Hitze

Jede Schmelze erhält eine eindeutige Chargennummer. Diese Kennzeichnung begleitet das Material durch alle Prozessschritte – vom Schmieden über das Walzen, die Wärmebehandlung, das Schneiden und die Prüfung bis hin zum Versand. Rückverfolgbarkeitsdaten verknüpfen das Endprodukt mit seiner chemischen Analyse und seinem Verarbeitungsverlauf.

Warmschmiede- und Warmwalzverfahren

Durch Warmschmieden, Koggen, Strangpressen oder Walzen wird die Gussstruktur aufgebrochen und der Barren in Knüppel, Brammen, Bleche, Stangen, Ringe oder Hohlrohre umgewandelt. Durch kontrollierte Verformung wird die Struktur verfeinert, segregierte Bereiche werden verteilt und geeignete innere Diskontinuitäten werden geschlossen.

C22 weist eine hohe Verformungsbeständigkeit auf und erfordert leistungsstärkere Maschinen als herkömmlicher Edelstahl. Der zulässige Warmbearbeitungstemperaturbereich hängt von der Produktform, der Verformungsgeschwindigkeit, der Querschnittsgröße und den Herstellungsverfahren ab. Das Material darf nicht bearbeitet werden, sobald es unter die zulässige Endbearbeitungstemperatur abgekühlt ist.

Warmschmieden

Das Schmieden wird zur Herstellung von Stangen, Knüppeln, Ringen, Flanschen, Fittings und Bauteilen in nahezu endgestalteter Form eingesetzt. Das Werkstück wird gleichmäßig erhitzt und in einer kontrollierten Abfolge reduziert. Bei starken Reduktionen kann ein erneutes Erhitzen erforderlich sein, um Kantenrisse und übermäßige Presskräfte zu vermeiden.

Übermäßige Erwärmung kann zu einer Kornvergröberung, starker Oxidation oder lokalem Schmelzen führen. Eine Verformung bei niedrigen Temperaturen erhöht das Rissrisiko und kann zu ungleichmäßigen Restdehnungen führen.

Warmwalzen

Brammen werden warmgewalzt zu Blechen oder Zwischencoils. Die Walzreduktion, die Walzkraft, die Temperatur, der Kantenzustand, die Wölbung und die Ebenheit werden während des gesamten Prozesses überwacht. Durch das Entzundern wird verhindert, dass dicke Oxidschichten in die Oberfläche eingewalzt werden.

Warmstrangpressen

Die Herstellung nahtloser Rohre beginnt in der Regel mit der Extrusion eines erhitzten Rohlings zu einem Hohlkörper. Die Vorbereitung des Rohlings, das Anstechen, die Schmierung, die Auslegung der Matrize, die Temperatur und das Extrusionsverhältnis beeinflussen die Maßhaltigkeit und die Beschaffenheit der Innenoberfläche.

Kaltumformungs- und Formgebungsverfahren

C22 ist duktil und kann kaltgewalzt, gezogen, gebogen, gepresst, gedreht oder mit Anlagen umgeformt werden, die für hochlegierte Nickelwerkstoffe ausgelegt sind. Da es sich schnell kaltverfestigt, sind die Umformkräfte höher als bei vielen rostfreien Stählen.

Kaltwalzen

Durch Kaltwalzen werden Bleche und Bänder auf ihre Enddicke gewalzt, wobei gleichzeitig die Maßtoleranz und die Oberflächengüte verbessert werden. Ein zwischengeschaltetes Lösungsglühen kann erforderlich sein, wenn die kumulierte Kaltverformung die Duktilität verringert oder die Leistungsfähigkeit der Walzanlage übersteigt.

Kaltziehen und Pilgern

Rohr- und Drahtprodukte können durch Ziehwerkzeuge kaltgezogen werden. Nahtlose Rohre können zudem kaltgepilgert werden, um Durchmesser, Wandstärke und Oberflächenbeschaffenheit zu steuern. Ziehschmiermittel und Rückstände müssen vor der Wärmebehandlung entfernt werden.

Biegen und Pressformen

C22 lässt sich zu Behälterböden, Zylindern, Kegeln, Rohrleitungskomponenten und komplexen Baugruppen verarbeiten. Die Werkzeuge sollten glatte Oberflächen und geeignete Radien aufweisen. Konstrukteure müssen die Rückfederung berücksichtigen, insbesondere bei stark kaltverformtem Material.

Auswirkungen der Kaltumformung

Kaltverformung erhöht die Härte, die Streckgrenze und die Eigenspannung, während sie gleichzeitig die Duktilität verringert. Auch wenn eine höhere Festigkeit zunächst vorteilhaft erscheinen mag, kann eine unkontrollierte Kaltverformung das Korrosions- und Spannungskorrosionsverhalten verändern. Kritische Bauteile sollten in ihrem endgültigen Fertigungszustand bewertet werden.

Lösung: Wärmebehandlung und Abkühlung

Durch eine Lösungsglühbehandlung wird nach der Warm- oder Kaltumformung wieder eine gleichmäßige, korrosionsbeständige Mikrostruktur hergestellt. C22 wird üblicherweise bei etwa 1120 °C oder höher lösungsgeglüht, worauf eine schnelle Abkühlung folgt. Die genaue Temperatur, Haltezeit, Transportzeit und Abkühlmethode müssen der geltenden Produktnorm entsprechen.

Der Zweck des Lösungsglühens besteht darin, unerwünschte Sekundärphasen aufzulösen, die Duktilität wiederherzustellen und Chrom, Molybdän und Wolfram in der Matrix zu binden. Bei unzureichender Temperatur oder Haltezeit können schädliche Phasen ungelöst bleiben, während eine übermäßige Behandlung zu Kornwachstum oder Verformungen führen kann.

Schnellkühlung

Durch schnelles Abkühlen wird die Verweildauer in Temperaturbereichen, in denen sich Karbide oder intermetallische Phasen bilden können, auf ein Minimum reduziert. Das Wasserabschrecken wird üblicherweise für Bleche, Stangen, Schmiedeteile und schwere Konstruktionen eingesetzt. Dünne Produkte können durch ein anderes zugelassenes Verfahren ausreichend schnell abgekühlt werden, dies muss jedoch durch die Spezifikation und ein qualifiziertes Verfahren belegt sein.

Profilstärke und Ofenbeladung

Die Haltezeit beginnt erst, nachdem der gesamte Querschnitt die erforderliche Temperatur erreicht hat. Dicht gepackte Ofenbeladungen oder große Unterschiede in der Wandstärke können zu ungleichmäßiger Erwärmung und Abkühlung führen. Daher sind die Anordnung der Thermoelemente, die Gleichmäßigkeit der Ofenausheizung, die Übertragungszeit und die Rührbewegung beim Abschrecken von großer Bedeutung.

Wärmebehandlungsatmosphäre

Je nach gewünschter Oberflächenbeschaffenheit können Vakuum-, Inertgas-, Reduktionsatmosphären- oder kontrollierte Luftöfen verwendet werden. Eine Verunreinigung des Ofens durch Schwefel muss vermieden werden. Starke Zunderablagerungen und chromarme Oberflächenschichten müssen vor dem Einsatz unter kritischen Korrosionsbedingungen entfernt werden.

Bearbeitungseigenschaften und empfohlene Verfahren

Hastelloy C22 lässt sich mit herkömmlichen Dreh-, Fräs-, Bohr-, Ausbohr-, Gewindeschneid- und Schleifmaschinen bearbeiten. Die Bearbeitung ist anspruchsvoller als bei Kohlenstoffstahl, da C22 eine hohe Festigkeit, Duktilität, geringe Wärmeleitfähigkeit und eine schnelle Kaltverfestigung vereint.

Verwenden Sie starre Ausrüstung

Werkzeugmaschinen, Vorrichtungen und Werkstückspannvorrichtungen sollten steif sein. Der Werkzeugüberhang sollte so gering wie möglich gehalten werden, und das Werkstück sollte in der Nähe des Schneidbereichs abgestützt werden, um Schwingungen und Ruckeln zu vermeiden.

Achten Sie auf einen positiven Schnitt

Das Schneidwerkzeug sollte unterhalb der zuvor kaltverfestigten Oberfläche bleiben. Reiben, Verweilen und wiederholte leichte Durchgänge sollten vermieden werden. Der Vorschub muss ausreichend sein, um eine positive Schneidwirkung aufrechtzuerhalten, ohne die Leistungsfähigkeit der Maschine oder des Werkzeugs zu überschreiten.

Werkzeugauswahl

Scharfe Hartmetallwerkzeuge mit positiver Geometrie werden üblicherweise für die Serienbearbeitung eingesetzt. Schnellarbeitsstahl kann für bestimmte Bearbeitungen mit niedriger Drehzahl, komplexe Werkzeuge oder unterbrochene Züge geeignet sein. Werkstoffsorte, Beschichtung, Spanwinkel und Spanbrecher sollten auf die jeweilige Bearbeitung abgestimmt sein.

Kühlmittel und Spanabfuhr

Eine großzügige Zufuhr geeigneter Schneidflüssigkeit leitet Wärme ab und spült Späne aus dem Schneidbereich weg. Bei der Auswahl des Kühlmittels sollte der Endanwendungszweck berücksichtigt werden, da schwefel- oder chlorhaltige Rückstände die Oberfläche verunreinigen können, wenn die Reinigung unzureichend ist.

Bearbeitungsfaktor	Empfohlene Vorgehensweise	Zu vermeidende Vorgehensweise
Maschineneinrichtung	Stabile Aufspannung und kurzer Werkzeugüberstand	Flexible Aufbauten, die ein Rattern zulassen
Werkzeugkontakt	Kontinuierliche positive Schneidwirkung	An der Oberfläche kratzen oder darauf herumreiten
Werkzeugzustand	Verwenden Sie scharfe Kanten und tauschen Sie abgenutzte Werkzeuge aus	Weiterbearbeitung von Werkzeugen mit Absplitterungen oder Glasur
Wärmeregulierung	Geeignetes Kühlmittel auftragen und Späne entfernen	Übermäßige Wärmeentwicklung zulassen

Schweißverfahren und Überlegungen zur Fertigung

C22 weist eine gute Schweißbarkeit auf, sofern die entsprechenden Verfahren für Nickellegierungen eingehalten werden. Wolfram-Inertgas-Schweißen, Metall-Inertgas-Schweißen, Schutzgas-Schweißen, Plasma-Schweißen und Unterpulverschweißen können angewendet werden, sofern dies durch ein qualifiziertes Schweißverfahren abgesichert ist.

Empfohlene Schweißzusätze

Zu den geeigneten Schweißzusätzen gehören üblicherweise ERNiCrMo-10 für Schutzgasverfahren und ENiCrMo-10 für das Lichtbogenschweißen. Bei der Auswahl des Schweißzusatzes müssen außerdem die Verdünnung, unterschiedliche Grundmetalle, die chemischen Betriebsbedingungen, die Verbindungsfestigkeit sowie die maßgebende Fertigungsnorm berücksichtigt werden.

Oberflächenreinheit

Die Fugenflächen und die angrenzenden Bereiche müssen frei von Öl, Fett, Feuchtigkeit, Farbe, Oxid, Schwefelverbindungen und eingebetteten Eisenpartikeln sein. Spezielle Edelstahlbürsten, saubere Schleifmittel und Werkzeuge, die ausschließlich für Nickellegierungen verwendet werden, tragen dazu bei, Verunreinigungen zu vermeiden.

Wärmeeintrag und Zwischenlagentemperatur

Die Wärmezufuhr sollte so gesteuert werden, dass die Breite der Wärmeeinflusszone begrenzt und eine unnötige thermische Belastung vermieden wird. Die Zwischenschichttemperatur muss innerhalb der im qualifizierten Verfahren festgelegten Grenzen bleiben. Eine Vorwärmung ist in der Regel nicht erforderlich, es sei denn, es geht darum, Feuchtigkeit zu entfernen oder eine Verbindung aus unterschiedlichen Metallen herzustellen.

Wärmebehandlung nach dem Schweißen

Viele C22-Konstruktionen können im geschweißten Zustand in Betrieb genommen werden, da die Legierung einen geringen Kohlenstoff- und Siliziumgehalt aufweist. Ein vollständiges Lösungsglühen kann nach starker Umformung, zur Erfüllung bestimmter Normvorgaben oder bei höchsten Anforderungen an die Korrosionsbeständigkeit in Betracht gezogen werden.

Schweißen von unterschiedlichen Metallen

C22 kann unter Verwendung eines Schweißzusatzes, der so ausgewählt ist, dass er eine Verdünnung zulässt, an Edelstahl, Nickellegierungen oder andere Werkstoffe geschweißt werden. Die Schweißverbindung muss hinsichtlich galvanischer Korrosion, thermischer Ausdehnungsunterschiede, Betriebstemperatur und der Korrosionsbeständigkeit der verdünnten Schweißzone bewertet werden.

Oberflächenbehandlung, Beizen und Endbearbeitung

Durch Warmumformung, Schweißen und Wärmebehandlung mit Druckluft können Zunder und Hitzeverfärbungen entstehen. Diese Oxide können Fehler verdecken oder einen chromarmen Bereich unter der Oberfläche hinterlassen. Vor dem Einsatz unter kritischen chemischen Bedingungen ist eine gründliche Reinigung erforderlich.

Mechanische Reinigung

Durch Schleifen, Bürsten, maschinelle Bearbeitung und kontrolliertes Strahlen lassen sich Oxidschichten und Oberflächenfehler entfernen. Die Schleifmittel müssen sauber sein und ausschließlich für Nickellegierungen bestimmt sein. Bürsten aus Kohlenstoffstahl, verunreinigte Schleifscheiben und gewöhnliches Stahlgranulat können Eisenrückstände hinterlassen und Rostflecken verursachen.

Chemisches Beizen

Durch geeignete Beizverfahren werden anhaftende Oxidschichten entfernt und eine saubere Legierungsoberfläche freigelegt. Industrielle Beizlösungen für Nickellegierungen können Salpetersäure, Flusssäure oder firmeneigene chemische Mischungen enthalten. Dabei handelt es sich um hochgefährliche Stoffe, die spezielle Ausrüstung, Belüftung, Schutzmaßnahmen und eine entsprechende Abfallentsorgung erfordern.

Polieren und hochreine Oberflächenbearbeitung

Bei pharmazeutischen und hochreinen Anlagen können eine bestimmte Oberflächenrauheit, richtungsgebundenes Polieren oder Elektropolieren erforderlich sein. Bei den Oberflächenbehandlungsverfahren sollten eingebettete Schleif- und Poliermittel entfernt werden, ohne dass dabei Chloride, Schwefel oder freies Eisen eingebracht werden.

Eine Oberflächenbehandlung kann eine fehlerhafte Wärmebehandlung oder tiefgreifende Materialschäden nicht beheben. Wenn ein Defekt oder eine abgetragene Schicht durch Schleifen oder chemische Reinigung nicht vollständig entfernt werden kann, kann ein weiterer Materialabtrag oder ein Austausch des Bauteils erforderlich sein.

Qualitätsprüfung und geltende Normen

Durch die Prüfung wird sichergestellt, dass das fertige C22-Produkt die Anforderungen hinsichtlich chemischer Eigenschaften, mechanischer Eigenschaften, Maßhaltigkeit, Oberflächenbeschaffenheit und Rückverfolgbarkeit erfüllt. Der Prüfplan hängt von der Produktform, der Beanspruchung, den Bauvorschriften und den Anforderungen des Käufers ab.

Chemische und mechanische Prüfungen

Die Wärmeanalyse bestätigt die Schmelzchemie, während die Produktanalyse das fertige Material überprüfen kann. Bei Zugversuchen werden in der Regel Streckgrenze, Zugfestigkeit und Dehnung gemessen. Es können Härte-, Biege-, Schlag-, Korrosions-, Abflachungs-, Aufweitungs- oder andere Prüfungen vorgeschrieben werden.

Zerstörungsfreie Prüfung

Mit einer Ultraschallprüfung lassen sich innere Unregelmäßigkeiten in Blechen, Stangen und Schmiedeteilen feststellen. Bei Rohren können Wirbelstrom- oder Ultraschallprüfungen zum Einsatz kommen. Die Eindringprüfung dient zur Erkennung von oberflächennahen Fehlern, und mit der Durchstrahlungsprüfung lassen sich geeignete Schweißnähte untersuchen.

Maß- und Oberflächenprüfung

Dicke, Durchmesser, Wandstärke, Geradheit, Ovalität, Ebenheit, Länge und Oberflächenbeschaffenheit werden anhand der jeweiligen Norm gemessen. Bei Rohren und Rohrleitungen können zudem hydrostatische, pneumatische oder Dichtheitsprüfungen erforderlich sein.

Standard	Typisches Produktangebot für Hastelloy C22
ASTM B575 / ASME SB-575	Platten, Bleche und Bänder
ASTM B574 / ASME SB-574	Stangen und Stäbe
ASTM B622 / ASME SB-622	Nahtlose Rohre
ASTM B619 / ASME SB-619	Geschweißtes Rohr
ASTM B626 / ASME SB-626	Geschweißtes Rohr
ASTM B564 / ASME SB-564	Schmiedeteile, Flansche, Fittings und ähnliche Produkte
AWS A5.14	Unbeschichtete Schweißdrähte und -stäbe aus Nickellegierungen, einschließlich ERNiCrMo-10
AWS A5.11	Umhüllte Schweißelektroden aus Nickellegierungen, einschließlich ENiCrMo-10

Die aktuellste Fassung sowie etwaige ergänzende Anforderungen müssen in der Bestellung angegeben werden. ASTM- und ASME-Fassungen weisen zwar möglicherweise ähnliche technische Inhalte auf, sind jedoch bei der Konstruktion nach Druckbehälternormen nicht automatisch austauschbar.

Anwendungen in der chemischen Verarbeitung und im Umweltschutz

C22 wird häufig in der chemischen Verarbeitung eingesetzt, da es sowohl oxidierenden als auch reduzierenden Bedingungen standhält. Diese Eigenschaft ist besonders wertvoll in Anlagen, in denen sich die chemische Zusammensetzung während des normalen Produktionsbetriebs, bei der Reinigung, beim Anfahren, beim Abschalten oder bei Prozessstörungen ändert.

Zu den Anwendungsbereichen zählen Reaktoren, Druckbehälter, Wärmetauscher, Kolonnen, Rührwerke, Rohrleitungen, Armaturen, Pumpen, Filter, Verdampfer, Kompensatoren und Lagersysteme. C22 wird für gemischte Säuren, Essigsäure, Ameisensäure, Chlorchemie, oxidierende Salze und chloridhaltige chemische Ströme in Betracht gezogen.

Nasschlor- und Chloridsysteme

Die Legierung weist eine hohe Beständigkeit gegenüber nassem Chlor, Hypochlorit, Chlordioxid und vielen chloridhaltigen oxidierenden Umgebungen auf. Temperatur, Konzentration, pH-Wert, Ablagerungen und die Geometrie der Spalten müssen noch geprüft werden.

Anlagen zur Schadstoffbekämpfung

C22 kann in Absorbern zur Rauchgasentschwefelung, in Waschbehältern, Rohrleitungen, Klappen, Sprühverteilern, Nacherhitzern, Kaminauskleidungen und Abwasseranlagen eingesetzt werden. In solchen Anlagen können saures Kondensat, Chloride, Schwefelverbindungen, Oxidationsmittel, Abrieb und Ablagerungen zusammenkommen.

Anwendungen in den Bereichen Öl, Gas, Schifffahrt und Stromerzeugung

Öl und Gas

C22 kann für Ventile, Instrumentenkomponenten, Dichtungen, Befestigungselemente, Rohrleitungen, Chemikalieneinspritzsysteme und Prozessanlagen verwendet werden, die Chloriden, Schwefelwasserstoff, Kohlendioxid und Aufbereitungschemikalien ausgesetzt sind. Die Eignung für den Einsatz in sauren Medien hängt von der Härte, der Kaltumformung, der Wärmebehandlung, der Temperatur, der Beanspruchung und den geltenden Qualifikationsanforderungen ab.

Anwendungen in der Schifffahrt

C22 weist im Vergleich zu herkömmlichen Edelstählen eine hohe Beständigkeit gegen Lochfraß und Spaltkorrosion in Meerwasser auf. Zu den möglichen Anwendungsbereichen zählen Meerwasserrohrleitungen, Bauteile im Spritzwasserbereich, Teile für Wärmetauscher, Befestigungselemente, Pumpen, Ventile sowie Anlagen, die verschmutztem Meerwasser ausgesetzt sind.

Biofouling, Ablagerungen, stagnierende Spalten, galvanischer Kontakt und Meerwasser mit hoher Temperatur müssen noch geprüft werden. Bei der Werkstoffauswahl sollten eher anwendungsspezifische Daten als eine allgemeine Meerwasserbewertung herangezogen werden.

Stromerzeugung

Zu den Anwendungsbereichen in der Stromerzeugung zählen Gaswäscher, Anlagen zur Handhabung von Chemikalien, geothermische Anlagen, Müllverbrennungsanlagen, Rauchgasanlagen und ausgewählte Wärmerückgewinnungssysteme. C22 eignet sich besonders dort, wo oxidierende Verunreinigungen und reduzierende saure Spezies gemeinsam vorkommen.

Anwendungen in der Pharmaindustrie, der Zellstoff- und Papierindustrie sowie in der Abfallbehandlung

Pharmazeutische Anlagen

C22 kann für Reaktoren, Trockner, Filter, Rohrleitungen, Mischer, Zentrifugenkomponenten und Reinigungssysteme verwendet werden, die Halogeniden, Lösungsmitteln, Wirkstoffen oder aggressiven Reinigungschemikalien ausgesetzt sind. Dabei spielen die Glätte der Schweißnähte, die Oberflächenrauheit, die Entwässerbarkeit, die Dokumentation und die Kontaminationskontrolle eine wichtige Rolle.

Zellstoff- und Papierverarbeitung

Bei Bleichprozessen können Chlordioxid, Chloride, oxidierende Chemikalien, Säurelauge und organische Verbindungen anfallen. C22 kann für Rohrleitungen, Waschbehälter, Mischer, Ventile, Düsen, Behälter und Reparaturkonstruktionen in Bleichanlagen verwendet werden.

Abfallbehandlungssysteme

Industrie- und Gefahrenströme können sich im Laufe der Zeit erheblich verändern. C22 ist besonders dann von großem Nutzen, wenn Säuren, Oxidationsmittel, Chloride, Schwefelverbindungen, Lösungsmittel und Metallsalze gemeinsam auftreten können. Zu den Anwendungsbereichen zählen Verdampfer, Nasswäscher, Auslaugungsanlagen, Rohrleitungen, Mischer, Filteranlagen und Behandlungsbehälter.

Bei der Auswahl sollte eher die aggressivste plausible chemische Zusammensetzung als die durchschnittliche Abfallanalyse berücksichtigt werden. Verdunstung, Ablagerungen, Reinigungschemikalien und Kondensat bei Stillstand können Bedingungen hervorrufen, die härter sind als die in der Flüssigkeit als Ganzes gemessenen.

Häufig gestellte Fragen zur Herstellung und Anwendung von Hastelloy C22

Wie wird Hastelloy C22 hergestellt?

Hastelloy C22 wird durch kontrollierte Rohstoffaufbereitung, Schmelzen, Veredeln, Gießen, Konditionieren der Barren, Warmschmieden oder -walzen, gegebenenfalls Kaltumformung, Lösungsglühen, Schnellabkühlung, Oberflächenbearbeitung, Prüfung und Zertifizierung hergestellt. Der genaue Herstellungsablauf hängt davon ab, ob es sich bei dem Endprodukt um Platten, Bleche, Bänder, Stangen, Draht, Rohre oder Schmiedeteile handelt.

Wie hoch ist die Temperatur für die Lösungsglühung von Hastelloy C22?

C22 wird üblicherweise bei etwa 1120 °C oder höher lösungsgeglüht und anschließend schnell abgekühlt, um eine gleichmäßige, korrosionsbeständige Struktur zu erhalten. Die genaue Temperatur, die Haltezeit, die Ofenlaufzeit und das Abkühlverfahren müssen den geltenden Produktnormen und den qualifizierten Fertigungsverfahren entsprechen.

Was sind die wichtigsten Anwendungsbereiche von Hastelloy C22?

Hastelloy C22 wird in chemischen Reaktoren, Mischsäuresystemen, Nasschloranlagen, Rauchgaswäschern, Öl- und Gaskomponenten, Schiffsanlagen, pharmazeutischen Maschinen, Bleichanlagen für Zellstoff und Papier, Kraftwerksanlagen sowie in Anlagen zur Behandlung gefährlicher Abfälle eingesetzt. Die endgültige Auswahl sollte auf der Grundlage der tatsächlichen chemischen Konzentration, der Temperatur, der Verunreinigungen, der Spaltbedingungen, der Beanspruchung und der erforderlichen Lebensdauer erfolgen.