Der Einsatz von Duplex-Stählen hat verschiedene Vorteile, die in einigen Branchen von erheblicher Wichtigkeit sind. Hierzu gehört auf jeden Fall die Schifffahrt mit dem Transport von korrosiven beziehungsweise kryogenen Medien. Die hohen Festigkeitswerte, kombiniert mit der hohen Korrosionsbeständigkeit der Duplex-Güten, erlauben erhebliche Gewichtseinsparungen, die nicht nur in der Beschaffung eine wichtige Rolle spielen.
Tanks für die Schifffahrt
Aufgrund der Globalisierung werden immer mehr Güter per Schiff auf unseren Weltmeeren transportiert. Dazu gehören zum Beispiel:
Rohöl, Ölprodukte, Chemikalien, verflüssigte Gase, Schwefelsäure, Phosphorsäure, Fischöl, Schmiermittel, Methanol, Speiseöle, Biodiesel, Essigsäure aber auch Honig, Orangensaft, Mehl oder Wein und vieles mehr.
Abhängig von der Art der Ladung müssen besondere Formen des Aufbaus und der Ausstattung konstruiert werden. Einige Ladungen, wie zum Beispiel Flüssigerdgas LNG (kommt von der englischen Bezeichnung Liquified Natural Gas) werden bei sehr niedrigen Temperaturen von bis zu -164 Grad Celsius transportiert. Geschmolzenes Bitumen muss bei hohen Temperaturen von bis zu 250 Grad Celsius in unabhängigen Tanks transportiert werden, die durch spezielle Verfahren unterstützt werden.
Die Materialauswahl für diese Vielfalt an Verwendungszwecken ist von vielen Faktoren geprägt:
- Gewichtseinsparung, um die Ladekapazität zu erhöhen, zum Beispiel für Lagertanks, Brandschutzwände, Rohrleitungen, Pumpen sowie Konstruktionsteile aus Blechen oder strukturelle Profile
- Baukosten (je geringer die Wanddicken, desto billiger sind der Transport der Bauteile sowie die Kosten für das Schweissen)
- Instandhaltungskosten (Life Cycle Costs); diese werden für einen Verwendungszeitraum von bis zu 50 Jahren kalkuliert
- Korrosionsbeständigkeit gegen Meerwasser und gegen die Vielfalt der o. a. Medien
- Zukunftsorientierte Materialauswahl nachdem davon auszugehen ist, dass immer mehr korrosive Produkte transportiert werden müssen, die die Einführung strengerer Umweltschutzauflagen zur Folge haben, welche auch einzuhalten sind
Duplex-Edelstahl im Schiffbau
Im Bereich der Schifffahrt werden mehr und mehr Duplex-Güten eingesetzt. Die Gründe dafür sind:
- sehr gute Korrosionsbeständigkeit gegen verschiedenste Medien
- die hohen Festigkeiten, die es den Konstrukteuren erlauben, geringere Wanddicken bei Blechen und strukturellen Handelsprofilen im Gegensatz zu anderen Stahlsorten einzusetzen und somit das Einsatzgewicht zu verringern
- Beim Einsatz von Duplex-Stählen für Lagertanks kann das bei einigen Bausegmenten eine Gewichtsreduktion von bis zu 40 Prozent im Vergleich zu herkömmlichen Austeniten bedeuten
- massgeschneiderte Sonderprofile können projektbezogen gefertigt werden
- gute Schweisseigenschaften
In vielen Fällen ist es aus Umweltschutz- bzw. Sicherheitsgründen unumgänglich doppelwandige Transportbehälter zu verwenden.
Bei dieser Art von Tanks ist es häufig notwendig, Spezialprofile (zum Beispiel Profile aus Duplex-Güten) einzusetzen, da Standardprofile aus austenitischen Güten den Anforderungen in Bezug auf Korrosion und Festigkeit nicht entsprechen würden.
Sonderprofile – wie es der Name schon sagt – bieten auch den großen Vorteil, dass sie projektbezogen in verschiedensten Geometrien gefertigt und massgeschneidert – „Just In Time“ – geliefert werden können.
Lagertanks
Nachdem mehr oder weniger alle oben genannten Medien auch zwischengelagert werden müssen, werden auch an Lagertanks sehr hohe Ansprüche gestellt. Die Vorteile der Duplex-Güten wurden bereits eingangs erwähnt.
In diesem Bereich ist es teilweise aber auch möglich, Tanks aus „herkömmlichen kommerziellen Güten“ durch Tanks aus Duplex-Güten zu ersetzen. Die Gründe dafür sind einerseits die Life Cycle Costs (Baukosten, Transportkosten, Schweisskosten, Instandhaltungskosten etc.) und andererseits natürlich auch das große Potential an Gewichtseinsparung.
Auch in diesem Segment werden für die Produktion mehr oder weniger alle gängigen Produktformen benötigt. Und natürlich auch Sonderprofile, da diese Tanks nicht standardisiert, sondern mehr oder weniger Sonderanfertigungen für jedes einzelne Projekt sind.
Tanks, Behälter, Druckbehälter und Kolonnen für die Öl- und Gasindustrie
Duplex-Stähle werden in der Öl- und Gasindustrie seit ca. 35 Jahren eingesetzt.
Begonnen hat man mit dem Einsatz von 1.4462/ UNS S32205 nach ASTM /ASME (ASTM A240, ASTM A789 / A790, ASTM A928). In der Zwischenzeit werden aber auch Lean Duplex- Super-Duplex- und Hyper-Duplex-Güten, je nach Anforderung in Bezug auf die Korrosionsbeständigkeit bzw. die geforderten Festigkeiten, eingesetzt.
Neben den bereits oben erwähnten Gründen für den Einsatz von Duplex-Stählen, wie hohe Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit, zeichnen sich die Duplex-Stähle mit zwei weiteren signifikanten Eigenschaften in der Öl- und Gasindustrie aus:
- ausgezeichnete Widerstandsfähigkeit im Vergleich zu austenitischen Güten gegenüber korrosiven Medien wie z.B. Kohlenstoffdioxid, Schwefelwasserstoff, Chloriden und gegenüber Medien mit niedrigem pH-Wert
- ausgezeichnete Widerstandsfähigkeit im Vergleich zu austenitischen Güten gegenüber Spannungsrisskorrosion in Medien mit hohem Chloridanteil
Auch hier geht es nicht in erster Linie um die Materialkosten der einzelnen Elemente, sondern um die bereits oben angeführten Life Cycle Costs. Entscheidend sind die Materialeigenschaften, da eventuelle Produktionsausfälle speziell in der Öl- und Gasindustrie enorm hohe Kosten verursachen.
Aus heutiger Sicht kann und muss man davon ausgehen, dass Duplex-Güten in den oben aufgeführten Industriesegmenten „first choice“ bleiben werden. Weiter ist zu erwarten, dass die verschiedenen Produzenten dieser Werkstoffe an Weiterentwicklungen und Verbesserungen arbeiten und somit auch für neue Herausforderungen die dafür benötigten Werkstoffe bereitstellen werden können.