Oberflächenbehandlung

Luft- und Thermotechnik Bayreuth GmbH Werknorm Seite 1 von 5 von nichtrostenden, austenitischen und austenitisch-ferritischen Stählen nach dem Schweißen und Wärmebehandeln Inhaltsverzeichnis 1. Geltungsbereich... 1 2. Zweck... 1 3. Durchführung... 2 4. Vorbehandlung... 2 5. Mechanische VERFAHREN... 2 5.1. BÜRSTEN... 2 5.2. SCHLEIFEN... 2 5.3. BOHREN, DREHEN, FRÄSEN... 3 5.4. STRAHLEN... 3 6. Chemische VERFAHREN... 4 6.1. VORBEMERKUNGEN... 4 6.2. BEIZEN MIT CHLORFREIEN BEIZMITTELN... 4 6.2.1. Beizen mit Beizbädern... 4 6.2.2. für 18-10-CrNi-Stahl... 4 6.2.3. für 17-12-2 CrNiMo-Stahl... 4 6.2.4. Beizen mit Pasten... 5 6.2.5. Nachbehandeln... 5 6.2.5.1. Spülen... 5 6.2.5.2. Neutralisieren... 5 6.2.5.3. Wasserqualität... 5 1. Geltungsbereich Die Werknorm gilt für die von nichtrostenden, austenitischen und austenitisch-ferritischen Stählen nach dem Schweißen und Wärmebehandeln. Sie bezieht sich auf nichtrostende, austenitische Stähle, wie z:b. 18-10 CrNi-Stähle, z.b. WNr. 1.4301, 1.4541 und z.b. 17-12-2 CrNiMo-Stähle, wie z.b. WNr. 1.4404 und 1.4571. Dabei ist es unerheblich, ob es sich um stabilisierte oder unstabilisierte Stähle mit oder ohne Stickstoff- Zusatz handelt. 2. Zweck Die im Geltungsbereich erwähnten Stähle überziehen sich bereits unter Einfluß des Luftsauerstoffs mit einer nicht sichtbaren Schutzschicht, der Passivschicht. Oxidschichten, Zunder, Anlauffarben und Schweißschlackenreste, wie sie beim Glühen oder Schweißen entstehen, sind keine Passivschichten. Sie setzen die chem. Beständigkeit des Stahls herab und müssen deshalb entfernt werden. Dies kann mechanisch durch Bürsten, Schleifen und Strahlen oder chemisch durch Beizen erfolgen. Erstellt: Bernd Rüskamp 23.09.2005 Geändert: Sven Wagner 26.10.2011 Geprüft: Klaus Adelsberger 21.05.2012 Freigegeben: Klaus Adelsberger 21.05.2012 F:\QM\94_Originale von PDFs\LTB_Normen\LTB_WN_35_0610 nicht_rostende_stähle.dotx

Seite 2 von 5 3. Durchführung Das für die an Schweißnähten austenitischer Apparate, Rohrleitungen und sonstiger Bauteile vorgesehene Verfahren muß zwischen dem Auftraggeber und dem Auftragnehmer vereinbart werden. Falls diese Vereinbarung nicht eingehalten werden kann, ist der Auftraggeber rechtzeitig zu informieren. 4. Vorbehandlung Bei Anwendung mechanischer Verfahren zur Entfernung von Anlauffarben und Zunder ist eine Oberflächenvorbehandlung nicht erforderlich. Stoffe, die eine gleichmäßige Benetzung der Oberfläche verhindern (z. Bsp.: Öl, Fett, Klebstoff, Farbe), sind bei mechan. Verfahren durch eine entsprechende Vorbehandlung zu entfernen. 5. Mechanische Verfahren 5.1. Bürsten Die Behandlung muss mit austenitischen Drahtbürsten erfolgen und kann überall dort angewendet werden, wo keine höheren Anforderungen an die chemische Beständigkeit gestellt werden. Das betrifft z. B. die Außenwände von Apparaten und Rohrleitungen, soweit diese lediglich der Atmosphäre des Chemiebetriebes ausgesetzt sind. Die austenitischen Drahtbürsten dürfen nicht zum Reinigen anderer Werkstoffe verwendet werden. Dieses Verfahren ist nicht geeignet, Zunderschichten und festhaftende Schlackenreste vollständig zu entfernen. 5.2. Schleifen Zum Abschleifen von Schweißzunder und Schweißperlen werden gewöhnliche Schleifscheiben und Rotorfächer-Schleifer benutzt. Die zu wählende Korngröße ist dem Reinigungseffekt anzupassen. Wenn keine höheren Anforderungen an die Oberflächengüte vereinbart werden, ist es ausreichend, den Endschliff mit Körnung 100 vorzunehmen. Es ist darauf zu achten, dass keine zugesetzten oder stumpfen Schleifwerkzeuge verwendet werden und dass durch den Schleifdruck und die dadurch bedingte Wärmeeinbringung keine Gefügeveränderungen entstehen. Durch partielle Überhitzung der Oberfläche bilden sich neue Oxidschichten, die erst ab einer bestimmten Dicke zu erkennen sind. Sie verhindern den Aufbau einer Passivschicht, wodurch die Korrosionsbeständigkeit erheblich reduziert wird. Anlauffarben sind nicht zulässig. Die Schleifwerkzeuge dürfen für andere als austenitische Werkstoffe nicht eingesetzt werden. Beim Schleifen mit einer Körnung gröber als 180 können in einer dünnen Oberflächenzone so hohe Eigenspannungen (Zugspannungen) und Kaltverformungen im Stahl entstehen, daß dieser eine größere Anfälligkeit für Spannungsrisskorrosion erhält. Dadurch kann auch die Beständigkeit gegen allgemeine Korrosion und Lochfraß verringert werden.

Seite 3 von 5 5.3. Bohren, Drehen, Fräsen Ähnliche Nachteile wie beim Schleifen können auch durch spangebende Bearbeitung oder durch mechanische Verletzungen, z.b. in der Form von Kratzriefen, entstehen. Um den negativen Einfluß solcher Oberflächenverletzungen völlig zu beseitigen, ist es erforderlich, eine Oberflächenzone von bestimmter Dicke durch eine chemische Behandlung abzutragen (sh. Abschnitt 6). Praktische Erfahrungen haben gezeigt, daß es genügen kann, 3-10 µm dicke Schichten abzulösen, um die erhöhte Anfälligkeit hinreichend zu reduzieren. Genaue Werte müssen gegebenenfalls durch Versuche ermittelt werden. 5.4. Strahlen Für das Strahlen austenitischer Werkstoffe dürfen nur Glaskugeln verwendet werden. Die Wahl der Kugelgröße ist dem gewünschten Behandlungseffekt anzupassen. Kleine Kugeln bewirken eine bessere Reinigung; große Kugeln führen zu stärkeren Oberflächenverdichtungen. Die Oberfläche des Werkstoffes soll nicht unnötig aufgeraut werden. Im Allgemeinen genügen Kugeln mit einem Durchmesser von 100 bis 200 µm. Dieses Verfahren führt zu Kaltverfestigungen und zu elastischen plastischen Verformungen, welche dann in Druckeigenspannungen in der Werkstoffoberfläche resultieren. Außerdem sind Einschlüsse feiner Strahlmittelteilchen nicht zu vermeiden. Die Beständigkeit gegen Lochfraß kann hierdurch vermindert, die Beständigkeit gegen Spannungsrisskorrosion verbessert werden. Um mit dem Glaskugelstrahlen einen guten Reinigungseffekt ( ähnlich dem des Beizens ) zu erzielen, müssen folgende Bedingungen eingehalten werden: Der Strahldruck muss mindestens 4 bar betragen. Der Auftreffwinkel des Strahlgutes muss größer als 30 und kleiner als 150 sein. Das Strahlgut darf nicht verunreinigt sein, d.h. beim Arbeiten mit Druckstrahlanlagen muss eine Aufbereitungsanlage benutzt und beim Arbeiten nach dem Injektionsprinzip nur neuwertiges Strahlgut eingesetzt werden. Nach dem Strahlen muss die Oberfläche metallisch blank sein (Anlauffarben und Schweißschlackenreste dürfen mit bloßem Auge nicht mehr zu erkennen sein). Wenn der entsprechende Reinigungseffekt nicht erzielt wird, muss gebeizt werden. Wenn durch das Glaskugelstrahlen Druckvorspannungen zum Verhindern von Spannungsrisskorrosionen aufgebaut werden sollen, muss ein Strahlwinkel von annähernd 90 eingehalten werden. Strahldruck, Strahlzeit und Abstand des Düsenkopfes von der Stahloberfläche sind durch Vorversuche an geeigneten Proben zu ermitteln.

Seite 4 von 5 6. Chemische Verfahren 6.1. Vorbemerkungen Die Zusammensetzung einer muss der chemischen Zusammensetzung des Werkstoffes, der gewünschten Arbeitstemperatur und dem beabsichtigten Effekt angepasst sein. Man unterscheidet zwischen schwachen und starken en, die je nach der zu entfernenden Materialdicke (Maßangabe in Mikrometer) eingesetzt werden sollten. Die Badtemperatur soll 50 C nicht überschreiten; im Allgemeinen reicht Raumtemperatur aus. Die Beizzeit ist von der Badzusammensetzung und der Temperatur abhängig und soll nur so lange ausgedehnt werden, bis der gewünschte Effekt erreicht ist. Ein Bewegen des Beizgutes oder des Bades unterstützt den Beizvorgang. 6.2. Beizen mit chlorfreien Beizmitteln 6.2.1. Beizen mit Beizbädern 6.2.2. für 18-10-CrNi-Stahl Einheit Schwache Starke 65 Gew.%ige Salpetersäure Vol.% 5 5 10 10 40 Gew.%ige Flußsäure Vol.% 1 1 3 3 Wasser Vol.% 94 94 87 87 Beiztemperatur C 20 30 20 30 Beizdauer h 1 0,5 1 0,5 Beizabtrag µm 1-2 1 2 5-10 5 10 6.2.3. für 17-12-2 CrNiMo-Stahl Einheit Schwache Starke 65 Gew.%ige Salpetersäure Vol.% 10 10 8 8 40 Gew.%ige Flußsäure Vol.% 3 3 23 23 Wasser Vol.% 87 87 69 69 Beiztemperatur C 20 30 20 30 Beizdauer h 1 1 1 0,5 Beizabtrag µm 1-2 1 2 5-10 5 10

Seite 5 von 5 6.2.4. Beizen mit Pasten Die unter Abschn. 6.2.1 angegebenen en lassen sich mit einem geeigneten, flusssäurebeständigen Verdickungsmittel, z.b. Bariumsulfat oder Aluminiumoxid, zu einer streichfähigen Paste ansetzen. Wegen des beschränkten Säureangebotes in einer Paste entstehen durch ein Überschreiten der jeweiligen Mindestbeizzeit, z.b. durch Einwirken über Nacht, keine Beizschäden. 6.2.5. Nachbehandeln 6.2.5.1. Spülen Nach dem Beizen ist so lange mit Wasser zu spülen, bis auch an kritischen Stellen, z.b. in Spalten, keine Säure mehr nachgewiesen werden kann. Die Neutralität kann durch Indikatorpapier nachgewiesen werden. Beim Spülen bildet sich unter der gleichzeitigen Einwirkung des Luftsauerstoffes auf dem Stahl die gewünschte Passivschicht aus. Eine zusätzliche Passivierung ist überflüssig. Nach dem Beizen und Spülen noch anhaftender, aber gelockerter Zunder kann mit einer Wurzelbürste oder einem Lappen abgerieben werden. Drahtbürsten dürfen nur verwendet werden, wenn sie aus austenitischem Werkstoff bestehen und frei von Verunreinigungen sind. 6.2.5.2. Neutralisieren Ein Neutralisieren ist bei der Verwendung chloridfreier en nicht erforderlich. 6.2.5.3. Wasserqualität Als Zusatzwasser für die en sind Flusswasser und Brunnenwasser ohne Trinkwasserqualität erfahrungsgemäß nicht geeignet, weil sie Stoffe mitführen können, die die Beizwirkung beeinträchtigen. Trinkwasser mit einem Chlor-Ionen-Gehalt bis zu 50 ppm kann im Normalfall zum Ansetzen der en und zum Spülen nach dem Beizen benutzt werden. Wenn zu erwarten ist, dass zurückbleibende Chloride beim Betrieb eines Apparates zu Schäden, z.b. zu Spannungsrisskorrosion führen, dann ist zum Ansetzen der en und zum Spülen nach dem Beizen vollentsalztes Wasser oder sauberes Kondensat zu verwenden. Alle aufgeführten Normen sind in der jeweils aktuellen Ausgabe anzuwenden. Die Verantwortung für die Anwendung der jeweils gültigen Ausgabe liegt beim Lieferanten.