Mit neuen Werkstoffen und Trends Marktpositionen halten und ausbauen! Beispiel Edelstahl Rostfrei in der Befestigungstechnik

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1 Mit neuen Werkstoffen und Trends Marktpositionen halten und ausbauen! Beispiel Edelstahl Rostfrei in der Befestigungstechnik 1

2 Zu meiner Person - Gelernter Großhandelskaufmann - Inhaber und Geschäftsführer des gleichnamigen Unternehmens aus Spenge - Vorstandsmitglied der Informationsstelle Edelstahl Rostfrei (ISER) im Stahlzentrum Düsseldorf - Tätig im Fachausschuss für chemisch beständige Stähle beim Stahlinstitut VDEH (Verein deutscher Eisenhüttenleute), Stahlzentrum Düsseldorf - Tätig bei mehreren Forschungsvorhaben der Bundesanstalt für Materialforschung, BAM Berlin, in Zusammenarbeit mit verschiedenen Hochschulen und Prüfinstituten 2 z.b. Vorhaben Technische und wirtschaftliche Alternativen zu den klassischen nichtrostenden, austenitischen Stählen unter atmosphärischen Einsatzbedingungen

3 Kurzporträt Prof. Dr.-Ing. Wolf-Berend Busch Schweißfachingenieur Herstellerqualifikation Klasse E, auch für dynamische Lasten Schneidservice Wasserstrahl-, Laser-, Scheren-, Sägezuschnitte Edelstahlprofile Abkant-, Rund-, Biegeteile, Serien vom Spaltband Baugruppenfertigung Gehäuse, Wannen, Verkleidungen, Rahmen, Gestelle Oberflächenbearbeitung Schleifen, Entgraten, Strahlen, Beizen, Passivieren, Rommeln 3 mehr unter:

4 Kurzporträt Fundamentring aus Lean Duplex Lampenhalter Herkules Kassel Metro Moskau Rathausmann und Frauenkirche Dresden Mauerwerksbewehrung Mauerwerksabfangung Betonbefestigungen Ankerschienen + Dübel MOSO-Fassadenbefestigungen 4 mehr unter:

5 Informationsstelle Edelstahl Rostfrei (ISER), Düsseldorf Die Aufgaben der ISER umfassen die firmenneutrale Information über Eigenschaften und Anwendungen von Edelstahl Rostfrei. Schwerpunkttätigkeiten: praxisbezogene, zielgruppenorientierte Publikationen, Online-Informationsplattform, Pressearbeit für Fach- und Publikumsmedien, Messebeteiligungen, Durchführung von Schulungsveranstaltungen, Errichtung von Kompetenzzentren, Informationen über Bezugsmöglichkeiten von Produkten aus Edelstahl Rostfrei, individuelle Bearbeitung technischer Anfragen. Informationsstelle Edelstahl-Rostfrei Geschäftsführung Dr. Hans-Peter Wilbert Sohnstraße Düsseldorf Deutschland Düsseldorfer Edelstahltage 2010 und fon fax Angegliedert ist auch der Warenzeichenverband Edelstahl Rostfrei e.v. 5 info@warenzeichen-edelstahl-rostfrei.de

6 Viele Begriffe für wenig Standardsorten Übliche Bezeichnungen am Markt: - V2A und V4A - Markennamen NIROSTA, REMANIT, CROMAGARN sind keine exakten Bezeichnungen mit denen man im Bereich Edelstahl-Rostfrei Werkstoffgruppen oder einzelne Legierungen spezifizieren kann! Regelwerke für die richtige Werkstoffbezeichnung und -auswahl im Bauwesen : - DIN EN T1 5 Nichtrostende Stähle - Allgemeine bauaufsichtliche Zulassung Z vom DIBT (Deutsches Institut für Bautechnik) Erzeugnisse, Verbindungsmittel und Bauteile aus nichtrostenden Stählen. Üblicherweise ist zum Beispiel die Bezeichnung V2A der Wst. Nr (A2) / (A2L). Die Normteilebezeichnungen nach DIN EN ISO 3506 Mechanische Eigenschaften von Verbindungsmitteln aus nichtrostenden Stählen. A1 A5, C1 C4, F1 Die voran gestellten Buchstaben bezeichnen die Gefügearten: A = Austenit, C = Martensit, F = Ferrit es fehlt das Mischgefüge ferritisch/austenitisch Fa. Modersohn benutzt werksintern seit 4 Jahren die Bezeichnung D2 und D4 Siehe Broschüre von Fa. Modersohn Die Edelstahl-Experten 6

7 Duplex Rostfrei Stahl, der Trendsetter! - Seit 2003 wurden sehr viele neue nichtrostende Werkstoffe entwickelt - Am stärksten durchgesetzt haben sich aber die sog. Lean Duplex Rostfrei Stähle Man unterteilt die Duplex Rostfrei Stähle in: Lean Duplex Rostfrei Stähle (z.b. für konstruktive Anwendungen - sonst mit A2 -, oder tragende Konstruktionen - sonst mit A4 -, im Bauwesen / Anlagenbau etc.) Wst. Nr , , , , AL2003 (Allegheny Ludlum, USA) Standard / Common Duplex Rostfrei Stähle (z.b. für tragende Konstruktionen im Bauwesen in Meeresnähe oder im Offshore-Bereich) Wst. Nr , Super-Duplex Rostfrei Stähle (z.b. Anlagenbauteile in der Chemieindustrie mit erhöhter Korrosionsbelastung) Wst. Nr , , , Zeron 100 (Allegheny Ludlum, USA) Hyper-Duplex Rostfrei Stähle (z.b. Tiefseeanwendungen, für extreme korrosionstechnische und mechanische Belastungen) Wst. Sandvik SAF 2707 HD, Sandvik SAF 3207 HD 7

8 Idee und Voraussetzungen für die Einführung und den Einsatz der neuen Lean Duplex Rostfrei Stähle im Bauwesen Ziel 2002: Wirtschaftliche Alternativen zu Wst. Nr (A5), (A4) oder (A4L). Standardwerkstoffe zu diesem Zeitpunkt in der Befestigungstechnik im Bauwesen. Anspruch: - Vergleichbarkeit bei Mindestkorrosionsbeständigkeit - höhere Grundfestigkeit - ähnlich gute Verarbeitungseigenschaften - Materialpreis höchstens auf gleichem Niveau Ergebnis: Duplex Rostfrei Stahl SAF 2304 (1.4362, X2CrNiN23-4), Erfinder: Sandvik, Schweden C 0,03%; Cr = 22-24%; Mo = 0,1-0,6%; Ni = 3,5-5,5%; Cu = 0,1-0,6%; N=0,05-0,20% (Grobauswahl über Wirksummenformel: W = % Cr + 3,3 x % Mo + 16 x % N) ,5 Probleme: - Kaum Vormaterial verfügbar, nur ein paar Bleche für Versuchszwecke von AVESTA - Andere Edelstahlwerke lehnen Mitarbeit und Produktion (hohe Warmfestigkeit) ab - noch Patentschutz (bis 2006) bei Sandvik - Der SAF 2304 (Wst. Nr ) muss die Grundbedingungen für nichtrostende Stähle der bauaufsichtlichen DIBT-Zulassung Z Erzeugnisse, Verbindungsmittel und Bauteile aus nichtrostenden Stählen erfüllen 8 Partner: - Informationsstelle Edelstahl Rostfrei (ISER), Stahlzentrum Düsseldorf - Bundesanstalt für Materialforschung (BAM), Berlin - Versuchsanstalt für Stahl, Holz und Steine (MPA Universität Karlsruhe)

9 Wesentliche Prüfbedingungen und kriterien Prüfgrundlage Allgemeine bauaufsichtliche Zulassung Z (seit dem , damals Nr. I/ Nichtrostende Stähle ) Antragsteller: Informationsstelle Edelstahl Rostfrei (ISER, Stahlzentrum Düsseldorf) Zulassungsstelle: DIBT (Deutsche Institut für Bautechnik, Berlin) Korrosionsbeständigkeit Elektrochemische Tests Auslagerungsversuche, z.b. in Meeresnähe Salzsprühkammertests Korrosionsverhalten bei Raumtemperatur und 50 C Mechanische Eigenschaften Dehngrenze R p0,2 N/mm² (=MPa) Bruchdehnung A 5 % Kerbschlagarbeit J bei - 40 C Elastizitätsmodul (E)/ Schubmodul (G) N/mm² (Temperaturbeständigkeit, Verhalten im Brandfall) Verarbeitungseigenschaften Fügetechnik (Verfahrensprüfung) Kaltverformbarkeit (Spanbarkeit) 9 Die Zulassung Z liegt hier in einigen Exemplaren aus, kann aber auch unter kostenlos als PDF-Datei unter Sonderdruck Nr. 862 heruntergeladen werden.

10 Ergebnisse der Prüfungen die Vorteile I Mit dem Wst haben wir einen nichtrostenden Stahl gefunden, der für das Bauwesen in fast allen Bereichen den bis dahin eingesetzten Werkstoffen Nr , , überlegen ist: technisch ca. doppelt so hohe Grundfestigkeit ca. 18 % höhere Steifigkeit (E-Modul) aufgrund der geringeren Kaltverfestigungsneigung deutlich höhere Dauerschwingfestigkeit geringere Wärmeausdehnung höhere Korrosionsbeständigkeit, insbesondere bei chlorid- und wasserstoffinduzierter Spannungsrisskorrosion deutlich besserer Haftgrund für Beschichtungen höhere Belastbarkeit bei Temperaturen bis 300 C und sehr wahrscheinlich auch darüber! Prüfungen bis 850 C (bei 50 Stunden) zeigen bei dem ein günstigeres Temperaturverhalten als bislang vom bekannt. Ursache: Geringerer Mo-Gehalt beim kaufmännisch Preisvorteile am Beispiel von Blech, ca %, je nach Marktverfügbarkeit der Austenite und Börsenkurse an der LME, London (Ni, Mo). Momentan ca %! deutlich höhere Preisstabilität aufgrund von niedrigeren Legierungszuschlägen (Beispiel Juni 2010 Bleche, LZ für = 2,94 EUR/kg für = 1,35 EUR/kg) Materialeinsparung bei Schwerlastbefestigungskonstruktionen aus Blech, ca % durch filigranere Konstruktionen bei gleicher Tragfähigkeit!

11 Ergebnisse der Prüfungen - die Vorteile II strategisch (aus Sicht der Fa. Modersohn) Fügetechnik: Man benötigt aufgrund der hohen Festigkeit eine Herstellerqualifikation der Klasse D oder E nach DIN und eine Verfahrensprüfung. Das gilt auch International. Daher ergeben sich Wettbewerbsvorteile für qualifizierte Fachunternehmen! Sporadisch in diesem Segment tätige und ausländische Mitbewerber haben es seit dem erfahrungsgemäß deutlich schwerer, die mit diesem Material ausgeschriebenen geschweißten Befestigungen zu liefern. Vormaterialbeschaffung: Anfangs kaum Verfügbarkeit im Handel und damit so gut wie keine Beschaffungsmöglichkeit für Mitbewerber, insbesondere mit kleineren Bedarfsmengen. Verarbeitungsfähigkeit: Die Mitbewerber haben erhebliche Probleme die hohen Festigkeiten zu verarbeiten. Viele scheuen die zusätzlichen Investitionen in wesentlich leistungsfähigere Produktionsanlagen. Planungsbüros: Höhere Flexibilität im Einsatz bei verschiedenen Befestigungssituationen und damit höhere Akzeptanz bei den Planern (z.b. Statikern), damit insgesamt die Bevorzugung der Statiker für den Einsatz. 11

12 Trends setzen durch gezielte Forschung I Der Erfolg macht Mut. Jetzt verstärkt über Forschungsvorhaben der Bundesanstalt für Materialforschung (BAM), Berlin. Im Mittelpunkt dieser geförderten Forschungsvorhaben stehen Anwendungen für kleine und mittelgroße Unternehmen bis 125 Mio EUR Jahresumsatz, sog. KMU s. Derzeit laufende Forschungsvorhaben: Technische und wirtschaftliche Alternativen zu den klassischen nichtrostenden, austenitischen Stählen unter atmosphärischen Einsatzbedingungen Förderung: AiF N/1. (AiF=Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen "Otto von Guericke" e.v.) Schwerpunkt: Neue Lean Duplex Rostfrei Stähle, Ferrite, Manganaustenite Teilnehmer: Bekannte Industrieunternehmen und Institute Status: 3. Sitzung jetzt am 22. Oktober 2010 (Begann am 17. Juli 2009, Laufzeit ca. 2 Jahre) 12 Beeinträchtigung der Funktionalität nichtrostender Stähle durch unzureichende Passivschichtausbildung Förderung: IGF N/1 (IGF=Industrielle Gemeinschaftsforschung, Bund) Schwerpunkt: Untersuchung fehlerhafter Oberflächen und Werkstoffgefüge, die zur Korrosionsbildung an optisch relevanten Oberflächen geführt haben. Teilnehmer: Bekannte Industrieunternehmen und Institute Status: Ist jetzt nach 2 Jahren beendet Ergebnisse dokumentiert Publikationen folgen

13 Trends setzen durch gezielte Forschung II Forschungsvorhaben in der Beantragungsphase: Detektion korrosionsempfindlicher Oberflächen nichtrostender Stähle durch die Anwender Im Mittelpunkt steht das neu entwickelte KorroPad (Mit eingelagerten Chloriden für den Korrosionsangriff; Ausfällen mit rotem Blutlaugensalz [Kaliumhexacanidofferat (III)]; Nachweis Fe2+-Ionen). Weitere Forschungsvorhaben sind in Planung! Fazit für Fa. Modersohn: In der Zeit von 2004 bis 2008 konnte das Unternehmen Modersohn den Umsatz mit den gleichen Produkten fast verdoppeln. Ab dem Jahr 2008 gelang es dann auch mit neuen Produkten sehr schnell in angestammte Produktbereiche anderer Hersteller vorzudringen. Mit zunehmendem Einsatz des bei den Mitbewerbern ist natürlich zu beobachten, das dieser Kosten- und Technikvorsprung deutlich abgeschwächt wird. Selbstverständlich arbeiten wir deswegen schon an neuen Werkstoffen! 13

14 Vielen Dank für Ihr Interesse! Für weitere Fragen stehe ich Ihnen gerne zur Verfügung. Informationen zum Lieferprogramm der Wilhelm Modersohn GmbH & Co. KG finden Sie auf den Internetseiten oder Datenbanken und Broschüren (auch als PDF-Download) zu den verschiedensten Themen über Auswahl, Einsatz und Verarbeitung von Edelstahl Rostfrei finden Sie auf den Internetseiten: UND 14