Hyper-Duplex-Stähle gelten als die nächste Entwicklungsstufe innerhalb der Duplexfamilie. Sie überzeugen durch hohe Festigkeit, herausragende Korrosionsbeständigkeit und geringes Gewicht. Während Lean-Duplex inzwischen im Bauwesen und in der Infrastruktur zum Einsatz kommt, hat sich am oberen Ende der Werkstoffskala eine Güteklasse etabliert, die dort verwendet wird, wo Super-Duplex an seine physikalischen Grenzen stößt: in Offshore- und Tiefseeanwendungen unter Hochdruck.
Die Anforderungen an Rohrleitungen und Verbindungssysteme in Offshore-Anlagen steigen kontinuierlich. Mit der zunehmenden Tiefe der Fördergebiete und den komplexeren Medienmischungen aus CO₂, H₂S, Chloriden und Wasserstoff braucht es Werkstoffe, die dauerhaft stabil bleiben. Hyper-Duplex-Stähle wie UNS S32707 (3207) oder S33207 (33207) wurden genau dafür entwickelt. Sie erreichen PRE-Werte von 50 bis 55 und damit ein deutlich höheres Maß an Lochfraß- und Spaltkorrosionsbeständigkeit als klassische Super-Duplex-Güten. Gleichzeitig behalten sie die hohe Streckgrenze bei und erlauben so dünnere Wanddicken. Das ist ein Vorteil, der sich in Subsea-Systemen direkt in Gewichtseinsparung und vereinfachtes Handling übersetzt.
Anwendungen unter realen Bedingungen
Mehrere Hersteller berichten über den erfolgreichen Einsatz von Hyper-Duplex-Rohren in Umbilicals und Flowlines in der Nordsee, im Golf von Mexiko und vor der brasilianischen Küste. Hier werden Drücke von über 600 bar erreicht – eine Belastung, die bisher nur Nickelbasislegierungen in Kombination mit hohen Chloridanteilen dauerhaft ausgehalten haben. Die neue Werkstoffgeneration verschiebt somit technische und ökonomische Grenzen. Der Umstieg auf Hyper-Duplex-Stahl kann in vielen Fällen teure Nickellegierungen ersetzen, ohne dass dabei an Sicherheit gespart werden muss.
In der Offshore-Windindustrie wächst derzeit das Interesse an hochlegierten Duplexgüten für sekundäre Strukturen, Laufstege und Anbauteile. Der Hintergrund ist klar. Größere Turbinen, höhere dynamische Lasten und eine dauerhaft salzhaltige Atmosphäre verlangen nach Materialien, die sowohl korrosionsbeständig als auch leicht sind. Hersteller berichten, dass sich Duplex-Gitterroste und -Tragprofile in diesen Bereichen zunehmend durchsetzen, da sie im Vergleich zu verzinktem Stahl bis zu 40 Prozent Gewicht einsparen und den Wartungsaufwand über die geplante Lebensdauer der Anlage reduzieren. Diese Argumentation – hoher Korrosionswiderstand bei gleichzeitig hoher Streckgrenze – wird inzwischen auch auf Hyper-Duplex übertragen. Hyper-Duplex-Güten wie SAF 3207 HD wurden ursprünglich für Tiefsee-Umgebungen mit hohem Druck und chloridhaltigem Wasser qualifiziert und kombinieren eine sehr hohe Lochfraß- und Spaltkorrosionsbeständigkeit mit einer hohen Festigkeit. Deshalb prüfen Hersteller, ob sich diese Reserven künftig auch in Offshore-Wind-Bauteilen nutzen lassen, insbesondere an Stellen, an denen Spritzwasser, Salzsprühnebel und Schwingbelastung zusammentreffen.
Prüfverfahren und Qualifizierung
Parallel zur Werkstoffentwicklung haben sich auch die Prüfmethoden gewandelt. Hersteller und Prüflabore setzen heute auf elektrochemische Schnelltests, um die Lochfraßgrenze zu bewerten, sowie auf In-situ-Korrosionsmessungen an geschweißten Proben. Das Ziel ist eindeutig. Die Qualifizierung zielt heute auf reproduzierbare Eigenschaften im Bauteil ab und nicht nur auf Chemieangaben im Datenblatt. Ein Beispiel hierfür ist NORSOK M-650, ein Standard, der Hersteller von Duplex-, Super-Duplex- und inzwischen auch Hyper-Duplex-Güten über vollständige Fertigungsrouten qualifiziert und die Gefügestabilität nach dem Schweißen und der Wärmebehandlung überprüft. Parallel dazu ordnen aktuelle ISO-Ansätze Duplex-Stähle in vier Kategorien ein: Lean, Standard, Super- und Hyper-Duplex, die jeweils eigene Anforderungsniveaus an Korrosions- und Festigkeitseigenschaften haben.
Perspektiven für den Markt
Das Einsatzfeld für Hyper-Duplex wächst kontinuierlich. Die größten Chancen liegen in der Offshore- und Prozessindustrie, also überall dort, wo hohe Drücke, Chloride und mechanische Dauerlast zusammentreffen. Langfristig ist auch der Wasserstoffsektor ein realistisches Ziel. Hyper-Duplex-Werkstoffe wie SAF 3207 HD wurden für extreme Betriebsbedingungen in Öl- und Gasleitungen, Umbilicals und Injektionssystemen qualifiziert. Sie kombinieren eine hohe Streckgrenze, eine sehr hohe Lochfraß- und Spaltkorrosionsbeständigkeit sowie eine ausgewiesene Beständigkeit gegenüber spannungsrissinduzierter Korrosion in schwefelwasserstoffhaltigen, chloridhaltigen Medien unter Druck. Damit decken sie Betriebsfälle ab, für die früher oft Nickelbasislegierungen vorgesehen waren. Der Einsatz in wasserstoffführenden Systemen wird derzeit geprüft, ist aber noch nicht in gleichem Maße industriell abgesichert wie der Einsatz in klassischer Subsea-Prozesstechnik.
Fazit
Hyper-Duplex stellt eine logische Fortsetzung der Duplexentwicklung dar. Die Güten erweitern den Anwendungsbereich nach oben, während Lean-Duplex ihn nach unten hin öffnet. Zwischen diesen Polen entsteht ein Werkstoffspektrum, das den gesamten industriellen Bedarf abdeckt – von der Infrastruktur bis zur Tiefsee. Duplex ist ein fein abgestimmtes System. Wer das Potenzial seiner Varianten kennt und seine Prozessfenster beherrscht, wird die Grenzen der Anwendung künftig nicht mehr vom Material her definieren, sondern von der Frage, was technisch möglich ist.
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Anett Leonhard
Redaktion