Extreme Temperaturen, thermische Zyklen und korrosive Umgebungen prägen die Prozesse zahlreicher Schlüsselindustrien. Ob in der Chemie-, Glas-, Nahrungsmittel-, Papier-, Stahl-, Zellstoff- oder Zementindustrie, in Müllverbrennungsanlagen, Kraftwerken oder in der Metall verarbeitenden Industrie: Hier eingesetzte kritische Komponenten brauchen Werkstoffe, die diesen Belastungen dauerhaft standhalten. Hochtemperaturkorrosions- und Temperaturwechselbeständigkeit – unter Berücksichtigung des Versprödungsrisikos -, Kriechfestigkeit, Zunderbeständigkeit durch Bildung einer Oxidschicht, hohe mechanische Belastbarkeit sowie Druckbeständigkeit qualifizieren hitzebeständige Edelstähle für ein breitgefächertes Anwendungsspektrum. Durch erhöhte Legierungsgehalte an Chrom, Nickel, Silizium oder Aluminium erhält nichtrostender Edelstahl die jeweils erforderliche chemische, thermodynamische und mechanische Stabilität.
Hitzebeständige ferritische oder austenitische Edelstähle kommen üblicherweise in Temperaturbereichen von 500 bis 1.150°C zum Einsatz – als Bleche, Fittings, Präzisionsbänder, Profile, Rohre, Sonderarmaturen, Träger und Schweißzusatzstoffe. Anwendung finden diese Edelstähle unter anderem in Wärmetauschern, Industrieöfen, Reaktionskesseln, Rohrleitungen, Tanks, Hochtemperaturspeichern oder Abscheidern.
Unverzichtbar für Wärmetauscher
Wärmetauscher unterschiedlicher Art haben in Hochtemperaturprozessen vielfältige Funktionen. In Kraftwerken kommen bei der Energieerzeugung je nach Umgebungsbedingung Platten-, Rohrbündel-, Rippenrohr- oder auch Spiralwärmetauscher aus hochtemperaturbeständigem Edelstahl zum Einsatz.
Im Kühlturm kühlen sie das Prozesswasser wieder ab, sie dienen als Leckdampfkondensator zur Verflüssigung des Abdampfes, als Vorwärmer für das Speisewasser der Dampferzeuger, als Überhitzer für den Dampf vor dessen Eintritt in die Turbine oder zur Rückgewinnung von Abwärme. Dabei müssen sie aggressiven Medien, hohen Temperaturen und starker Strömung von festen, gasförmigen oder flüssigen Medien im Dauerbetrieb standhalten. Der austenitische Edelstahl 1.4841 ist dank seines höheren Siliziumgehaltes durch gute Oxidationsbeständigkeit und Festigkeit bei extremen Temperaturen bis zu 1.150°C für diese Anwendung bewährt. Für die Herstellung von Wärmetauschern, Generatoren und Kondensatorrohren sowie in Absorptionstürmen wird auch der nichtrostende Chrom-Nickel-Molybdän- Edelstahl 1.4438 vielfach eingesetzt. Bei Kesselleitblechen oder Abhitzekesseln überzeugt der hitzebeständige ferritische Chromstahl 1.4762 durch hohe Heißkorrosions- und Oxidationsbeständigkeit. Ein typischer Werkstoff für Wärmetauscher und damit verbundene Rohrsysteme ist auch der nichtrostende austenitische Chrom-Nickel-Edelstahl 1.4835.
Hochbelastet in CSP-Kraftwerken und LNG-Anlagen
Der austenitische SonderEdelstahl 1.4546.9 ist bei Hochtemperaturen bis zu 1.050°C besonders beständig gegen interkristalline Korrosion und mechanisch beständig. Er wird deshalb oftmals von solarthermischen Kraftwerken mit Strahlungsbündelung (CSP, concentrated solar power) in Wärmetauschern und Rohrleitungen für geschmolzene Salze eingesetzt. Hitzebeständige Edelstähle sind in CSP-Kraftwerken auch für die Tanks und deren Träger zum Lagern des heißen Nitratsalzes sowie als Verankerungsbolzen der Heliostate in großem Umfang praxisbewährt.
Aus hitzebeständigen Edelstählen gefertigte Hochleistungsrohre der Rohrbündelwärmetauscher von Vorkühlkreisen tragen in LNG-Großanlagen oder in Anlagen zur Ethylenproduktion der kohlenwasserstoffverarbeitenden Industrie zur Einhaltung höchster Sicherheitsanforderungen bei.
Schweißkonstruktionen aus hochhitzebeständigen Chrom-Nickel-Edelstählen sind in Stahlwerken für Rohrtragplatten, Fackelköpfe, Strahlheizrohre, Retorten und Muffeln gängige Praxis. Das gilt auch für Abschirmbleche, die zur Seiten-, Decken- und Bodenabschirmung der bis zu 2.800°C heißen Hochtemperaturöfen eingesetzt werden. Sie müssen nicht nur hitzefest, sondern auch besonders formstabil sein.
