Was ist Edelstahl?

Eine Eisenlegierung mit mindestens 10,5 % Chrom, geschützt durch eine selbstheilende Chromoxidschicht, und warum das für Prozessanlagen wichtig ist.

Edelstahl ist eine Eisen-Kohlenstoff-Legierung mit einem Chromanteil von mindestens etwa 10,5 %. Das Chrom reagiert mit Sauerstoff und bildet auf der Oberfläche eine dünne, unsichtbare Chromoxidschicht. Wird diese Schicht zerkratzt oder beschädigt, bildet sie sich von selbst neu, solange Sauerstoff vorhanden ist: das verleiht Edelstahl seine Korrosionsbeständigkeit und erklärt, warum dieselbe Legierung in einer Umgebung jahrzehntelang „rostfrei” bleiben und in einer anderen, in der sich diese Schicht nicht schnell genug erneuern kann, stark lochfraßartig korrodieren kann.

Güten und warum es so viele gibt

Es gibt mehr als 150 Edelstahlgüten, von denen etwa fünfzehn industriell weit verbreitet sind. Sie lassen sich in einige Familien einteilen, die sich im Einsatz deutlich unterschiedlich verhalten:

• Austenitische Güten (304, 316 und ihre kohlenstoffarmen „L”-Varianten) sind die Arbeitspferde der Prozessanlagen: nicht magnetisch, schweißbar und mit insgesamt guter Korrosionsbeständigkeit. 316/316L enthält zusätzlich Molybdän, was die Chloridbeständigkeit deutlich verbessert: deshalb ist es die Standardwahl in Küstennähe, bei der CIP-Reinigung mit chloridhaltigen Desinfektionsmitteln oder bei Sole- und meeresnahen Anwendungen.
• Duplex-Güten kombinieren ein austenitisch-ferritisches Gefüge für höhere Festigkeit und bessere Beständigkeit gegen chloridinduzierte Spannungsrisskorrosion als Standard-Austenite: bei höheren Kosten; sie kommen dort zum Einsatz, wo 316 nicht ganz ausreicht.
• Ferritische und martensitische Güten sind bei Behältern seltener, finden sich aber bei Verbindungselementen, Pumpenwellen und Verschleißteilen, wo Härte wichtiger ist als Verarbeitbarkeit.

Die Wahl der Güte für einen Behälter oder Reaktor hängt vom aufzunehmenden Produkt, dem Reinigungsregime (chloridhaltige Desinfektionsmittel sind besonders aggressiv), der Betriebstemperatur und davon ab, ob im Prozessstrom oder auch nur in der Umgebungsluft Chloride vorhanden sind.

Die Oberflächenbeschaffenheit ist keine Kosmetik

Bei Prozessanlagen ist die Oberflächenbeschaffenheit eine funktionale, keine ästhetische Spezifikation. Eine 2B-Walzoberfläche genügt für viele nicht-hygienische industrielle Anwendungen. Eine gebürstete (Nr. 4) oder mechanisch polierte Oberfläche verringert die Rauheit so weit, dass sie für die Reinigungsvalidierung in der Lebensmittel- und Pharmaindustrie relevant wird. Elektropolieren geht noch weiter: Eine dünne Oberflächenschicht wird abgetragen, wodurch eine glattere, chromreichere Oberfläche entsteht, die Produktanhaftung und bakterieller Besiedlung besser widersteht, Standardpraxis bei Behältern und Rohrleitungen in Pharmaqualität. Die Oberfläche muss auch das Schweißen überstehen: Wärmeeinflusszonen dunkeln nach und verlieren an Korrosionsbeständigkeit, bis sie gebeizt und passiviert werden, deshalb ist dieser Schritt bei einem Behälter, der mehr als nur Wasser aufnehmen soll, nicht optional.

Über Prozessanlagen hinaus

Edelstahl wird weit über Prozessanlagen hinaus eingesetzt (in der Luft- und Raumfahrt, bei Besteck, medizinischen und chirurgischen Instrumenten, Automobilteilen, Haushaltsgeräten und im Bauwesen) und ist vollständig recycelbar: Rund 60 % des heute produzierten Edelstahls stammt aus recyceltem Schrott und ausgedienten Produkten, was einer der Gründe ist, warum sich seine Lebenszykluskosten im Vergleich zu günstigeren Materialien, die früher ersetzt werden müssen, gut behaupten.

Für Makfens Kunden sind die praktischen Fragen immer dieselben: welche Güte, welche Oberflächenbeschaffenheit und wie die Schweißnähte behandelt werden. Diese drei Entscheidungen bestimmen, wie sich die Anlage in den nächsten zwanzig Betriebsjahren verhält.