Winkelprofile aus Super-Duplex 1.4410 für chloridreiche Umgebungen in Papierfabriken
Die Papierherstellung umfasst zwei unterschiedliche Prozesszonen: die Siebpartie, in der der Faserstoff Wasser verliert und sich die nasse Bahn bildet, und die Trockenpartie, in der die Bahn getrocknet, geglättet und auf eine Rolle aufgewickelt wird. Die Trockenpartie ist eine chloridreiche Umgebung, und die kleinen Winkelprofile in den Papierrollen-Wickelmaschinen dieser Zone sind dauerhaft den chemisch aggressiven Prozessbedingungen ausgesetzt. Ein Kunde aus der Zellstoff- und Papierindustrie benötigte Winkelprofile 25×25×3 mm aus einem Werkstoff, der dieser Umgebung über die gesamte Lebensdauer der Maschine zuverlässig standhält. Austenitische Standardgüten reichten für die vorhandenen Chloridgehalte nicht aus, und Super-Duplex 1.4410 (2507) wurde wegen seiner aussergewöhnlichen Beständigkeit gegen Lochfrass, Spaltkorrosion und Spannungsrisskorrosion in chloridreichen Medien spezifiziert. Montanstahl fertigte die Profile durch Laserschweissen mit präzise kontrollierten Parametern, um sowohl die Korrosionsbeständigkeit als auch die Geradheit eines sehr kleinen Querschnitts zu gewährleisten.
Warum Super-Duplex 1.4410 und nicht der Standard 316L für diese Anwendung
Die Zellstoff- und Papierindustrie setzt chlorbasierte Bleichmittel und Prozesschemikalien ein, die in der gesamten Trockenpartie der Maschine chloridreiche Bedingungen schaffen. In dieser Umgebung sind austenitische Standardgüten, einschliesslich 316L, bei Betriebstemperatur anfällig für Lochfrass, Spaltkorrosion und Spannungsrisskorrosion, besonders bei geringen Wanddicken, bei denen das Verhältnis von Oberfläche zu Materialvolumen den Angriff beschleunigt. Super-Duplex 1.4410 (S32750 / 2507) enthält höhere Anteile an Chrom, Molybdän und Stickstoff als austenitische Standard- und Duplexgüten, was zu einer Wirksumme (PREN) von über 40 führt. Damit gehört er zu einer Korrosionsbeständigkeitsklasse, die in den Prozessumgebungen der Trockenpartien von Papierfabriken stabil bleibt, wo Standardgüten häufig ersetzt werden müssten. Das zweiphasige austenitisch-ferritische Gefüge bietet zudem etwa die doppelte Streckgrenze von 316L, was bei kleinen Profilen wichtig ist, die mechanische Lasten tragen müssen, ohne sich zu verformen. Ein ausführlicher Vergleich der Duplex- und Super-Duplex-Güten und ihrer Anwendungen findet sich im Montanstahl-Blog.
Zwei technische Herausforderungen: Integrität der Schweisszone und Verdrillung bei einem Profil 25×25×3 mm
Das Laserschweissen von Super-Duplex-Edelstahl bringt eine besondere Herausforderung mit sich, die bei austenitischen Güten nicht in gleicher Weise auftritt: Der Wärmeeintrag beim Schweissen verändert das Austenit-Ferrit-Phasengleichgewicht in der Wärmeeinflusszone, und wenn dies nicht präzise kontrolliert wird, sinkt die Korrosionsbeständigkeit der Schweisszone unter das Niveau des Grundwerkstoffs. Bei einem Profil, das gerade wegen seiner Korrosionsbeständigkeit in Super-Duplex spezifiziert wird, macht jede Beeinträchtigung an der Schweisslinie den Zweck der Werkstoffwahl zunichte. Die zweite Herausforderung war geometrischer Art: Mit 25×25×3 mm ist das Profil extrem klein (im Querschnitt vergleichbar mit einer Ein-Euro-Münze), und die thermischen Spannungen des Schweissens können entlang der Stablänge zufällige Verdrillungen erzeugen, die sich mechanisch nicht korrigieren lassen, ohne den Querschnitt selbst zu verformen. Montanstahl löste beide Probleme durch eine präzise Abstimmung von Laserleistung und Schweissgeschwindigkeit: Der Wärmeeintrag wurde so weit reduziert, dass das Phasengleichgewicht erhalten bleibt, und gleichzeitig entsteht eine gleichmässige Naht, die den Stab über die gesamte Länge gerade hält.
Anwendungskontext
Dieses Projekt gehört zum Segment Zellstoff und Papier von Montanstahl, in dem lasergeschweisste Winkelprofile aus Edelstahl in Duplex- und Super-Duplex-Güten für Maschinenkomponenten, Tragelemente und Verschleissteile in chloridreichen Prozessumgebungen spezifiziert werden. Die Papier- und Zellstoffindustrie ist einer der wichtigsten Sektoren für Super-Duplex 1.4410, da Chloridbelastung, saure Prozesschemikalien und lange Wartungsintervalle der Maschinen die Wahl korrosionsbeständiger Werkstoffe zu einer direkten Massnahme zur Kostensenkung machen. Montanstahl fertigt lasergeschweisste Sonder-Winkelprofile aus 1.4410 und weiteren Duplexgüten in jeder Abmessung, von sehr kleinen Querschnitten bis zu 1 000 mm Höhe, und liefert sie an Hersteller von Zellstoff- und Papiermaschinen weltweit.