Foto: Schneidringe aus Duplex ohne und mit SuperExpanite Behandlung
Das Festfressen von Edelstahlfittings ist jedem Monteur ein Dorn im Auge. Ein Tropfen Öl auf das Gewinde hilft; aber was tun, wenn etwa aus hygienischen Gründen keine Schmiermittel verwendet werden dürfen oder der Tropfen Öl schlichtweg vergessen wird?
Edelstahl hat mit seiner hervorragenden Korrosionsbeständigkeit den Nachteil, dass er beim Verschrauben zum Fressen neigt. Um diesem Effekt entgegenzuwirken, haben sich neben auftragenden Beschichtungen wie DLC auch klassische Diffusionshärteverfahren wie Kolsterisieren® oder Plasmanitrieren bewährt. Diese Verfahren sind jedoch nicht nur aufwendig und teilweise zeitintensiv, sondern wirken sich in der Regel auch negativ auf die Korrosionsbeständigkeit aus. Das dänische Unternehmen Expanite hat speziell für Edelstähle Verfahren entwickelt, die einerseits die Korrosionsbeständigkeit von Bauteilen verbessern und andererseits die Bauteile widerstandsfähig gegen Verschleiß und Fressen machen.
Dr. Holger Selg, Expanite Sales Director DACH erläutert das Verfahren zur Oberflächenhärtung von Edelstahl: „Der Expanite-Prozess entfernt die passivierende Oxidschicht von Edelstählen. Dadurch wird eine kontrollierte Eindiffusion von Kohlenstoff- und Stickstoffatomen in die Randzone des Bauteils möglich.“ Die Oberflächenschicht sei dabei durch eine expandierte Gefügestruktur gekennzeichnet, die von Expanite „expandierter Austenit, expandierter Martensit oder einfach Expanite“ genannt wird.
Expanite-Technologie für das-Härten von Edelstahl
Drei Verfahren bietet Expanite für die verschiedenen Anforderungen der Kunden an. Der Expanite-Hochtemperatur-Prozess, auch Hochtemperatur-„Solution-Nitriding“-Prozess genannt, lässt Stickstoff tief in den Grundwerkstoff eindiffundieren. Der Vorteil laut Dr. Selg: „Dieses Verfahren vereint die Vorteile des Glühens mit dem gleichzeitigen Erhalt der Kernhärte und Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit.“
Beim Expanite-Niedertemperatur-Prozess, der bei vergleichsweise tiefen Temperaturen durchgeführt wird, wird eine Doppelschicht bestehend aus Stickstoff und Kohlenstoff erzeugt. Stickstoff, um die Oberflächenhärte zu erhöhen, Kohlenstoff, um die Brücke zum weicheren Grundwerkstoff zu schließen.
SuperExpanite® ist die Kombination des Expanite-Hochtemperatur- und -Niedertemperatur-Prozesses. Das Resultat so Dr. Selg: „Eine ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit gepaart mit exzellenter Verschleiß- und Ermüdungsbeständigkeit.“
Langzeitkorrosionstest
Expanite veröffentlichte nun die Ergebnisse eines Langzeitkorrosionstests, der die Expanite-Technologie herkömmlichen Verfahren gegenüberstellt. Hierfür hat die Firma TCW Anlagenbau umfassende Langzeitkorrosionstests an unterschiedlichen Edelstahlgüten durchgeführt.
Während die traditionell gehärteten Bauteile aus 316Ti (1.4571) (Foto 1) bereits nach kurzer Zeit einen vergleichsweise starken Korrosionsangriff im Salzbad verzeichnen, zeigen die mit SuperExpanite behandelten Fittings 316Ti (1.4571) und Schneidringe 316Ti (1.4571 & 1.4462) nach zwei Monaten in 10%iger Salzbadlösung keine Spuren von Korrosion. Beim grundsätzlich weniger beständigen 303 (1.4305) konnte eine tendenzielle Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit belegt werden: Die ungehärtete Düse (Foto 3) zeigt einen deutlich stärkeren Korrosionsangriff als das mit dem Expanite-Verfahren behandelte Bauteil (Foto 4).
Nachhaltig gegen Verschleiß und Fressen
„Das Kaltverschweißen von Edelstahlkomponenten ist ein bekanntes Problem und wir hören regelmäßig von unseren Kunden, dass durch das Festfressen einer klassischen Schraubverbindung komplette Anlagenteile mit großem Aufwand ausgetauscht werden müssen,“ so Dr. Holger Selg, Er ergänzt: „Im Idealfall werden beide Reibpartner mit dem SuperExpanite-Verfahren behandelt, aber auch schon das Härten nur einer Komponente bringt bereits eine deutliche Verbesserung der Fressbeständigkeit.“
Die relativ geringe Härte des Edelstahls macht entsprechende Bauteile außerdem anfällig für abrasiven Verschleiß. Auch hier schaffe die Oberflächenhärtung von Expanite Abhilfe und verlängere die Standzeit gegenüber ungehärteten Edelstahlbauteilen deutlich. „Das Thema Nachhaltigkeit spielt eine immer größere Rolle,“ so Dr. Selg. „Dabei punktet Expanite gegenüber vergleichbaren Verschleißschutz-Verfahren zusätzlich mit einem deutlich energieeffizienteren und umweltschonenderen gasbasierten Diffusionsprozess, der ohne aufwändige Reinigung der Teile z.B. mit aggressiven Chemikalien nach der Härtung auskommt.“
Die speziell für korrosionsbeständige Werkstoffe entwickelte Expanite-Technologie biete sowohl für austenitische, martensitisch, ferritische und Duplex-Edelstähle aber auch für Nickel-Basislegierungen wie zum Beispiel Inconel und Hastelloy eine Lösung. Für Titanwerkstoffe werde der neue Spezialprozess ExpaniteHard-Ti eingesetzt, den das Expanite- -Team in Dänemark in den letzten Jahren zur Marktreife entwickelt habe.
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