Träger aus Alloy 800H für die Abstützung in Hochtemperaturöfen
Ein Chemie- und Pharmaunternehmen benötigte einen Träger, der einen Chemiebehälter in einem kontinuierlich bei 600 Grad Celsius betriebenen Wärmebehandlungsofen abstützt. Bei dieser Temperatur wird ein Tragprofil nicht mehr allein nach seiner Korrosionsbeständigkeit ausgewählt, denn die Legierung muss ihre mechanischen Eigenschaften unter dauerhafter thermischer Belastung behalten, und der Fertigungsweg muss diese Eigenschaften unverändert lassen. Montanstahl bestimmte Alloy 800H als den für diese Umgebung am besten geeigneten Werkstoff und fertigte die Profile durch Hybrid-Laserschweissen; geliefert wurden kundenspezifische Träger von 70×60 mm und 63,5×60 mm mit 8 mm Flanschdicke, in zwölf verschiedenen Längen zugeschnitten.
Ein Tragelement im Inneren eines Wärmebehandlungsofens
In der chemischen und pharmazeutischen Produktion ist Edelstahl oft unverzichtbar. Hygieneanforderungen, Korrosionsbeständigkeit, Langlebigkeit und leichte Reinigung weisen meist auf dieselbe Werkstofffamilie hin, und genau diese Vielseitigkeit ist der Grund, warum Edelstahlgüten die Anlagenkonstruktion im Sektor Petrochemie, Chemie und Pharmazie dominieren. Das hier angefragte Bauteil war ein Träger als Auflage für einen Chemiebehälter in einem Ofen. Der Ofen dient der Wärmebehandlung und läuft konstant bei 600 Grad Celsius, was die Art der Spezifikation grundlegend verändert. Eine solche Stütze ist dauerhaft belastet, während sie auf Temperatur ist; entscheidend ist also nicht, wie sich der Werkstoff bei einer kurzen Temperaturspitze verhält, sondern nach Tausenden von Stunden unter denselben thermischen Bedingungen. Übliche austenitische Güten, die an anderer Stelle in der Anlage verwendet werden, verlieren in diesem Bereich nach und nach an Festigkeit und werden kriechanfällig, weshalb die Wahl auf eine Hochtemperaturlegierung fallen musste.
Drei Anforderungen, die gleichzeitig erfüllt werden mussten
Der Kunde suchte eine Legierung, die korrosionsbeständig ist und ihre mechanischen Eigenschaften bei konstanten Betriebstemperaturen zwischen 500 und 700 Grad Celsius beibehält. Hinzu kam eine zweite, leicht übersehene Bedingung: Die Fertigungstechnologie für das Profil darf die Eigenschaften des gewählten Werkstoffs nicht verändern, denn eine für Hochtemperaturleistung gewählte Legierung ist wenig wert, wenn das Fügeverfahren sie lokal schwächt. Die dritte Anforderung war dimensional. Der Kunde benötigte Sondermasse einer Standard-Trägerform statt eines Katalogprofils, mit 70 mm Gesamthöhe, 26 mm Flanschbreite, 8 mm Flanschdicke und Winkeln innerhalb von 1,5 Grad, damit der Träger in die im Ofen verfügbare Geometrie passt. Die Kombination der drei Bedingungen schliesst die meisten konventionellen Wege aus, denn Lichtbogenschweissen bringt in einen dünnen Flansch so viel Wärme ein, dass sich das Gefüge im Nahtbereich verändert, und das Walzen eines Sondermasses in einer Hochtemperaturlegierung ist für eine begrenzte Menge selten wirtschaftlich.
Anwendungskontext
Das technische Team bestimmte Alloy 800H als die für diese Umgebung am besten geeignete Güte, dank ihrer Kombination aus Korrosionsbeständigkeit und Stabilität bei hohen Betriebstemperaturen. Die Fertigungsfrage wurde nach mehreren Versuchen mit Hybrid-Laserschweissen gelöst, bei dem eine Lichtbogenquelle mit dem Laser zusammenarbeitet, um den Wärmeeintrag zu verringern, den Verzug zu kontrollieren und den Fügespalt zwischen den Blechen zu überbrücken, sodass die mechanischen Eigenschaften des Ausgangsmaterials im fertigen Träger erhalten bleiben. Montanstahl lieferte Träger von 70×60 mm und 63,5×60 mm mit 8-mm-Flanschen, in zwölf verschiedenen Längen zugeschnitten. Derselbe Ansatz gilt immer dann, wenn ein Projekt einen Träger in einem Mass benötigt, das kein Walzprogramm abdeckt, oder in einer Legierung, die konventionelles Fügen beeinträchtigen würde. Weitere Hintergründe zu Wärmeeintrag und Nahtqualität bietet unser Artikel über die Vorteile des Laserschweissens, und spezifische Fragen beantworten die technischen Q&A von Montanstahl.