Merkblatt 893Edelstahl Rostfreifür die Wasserwirtschaft

Informationsstelle Edelstahl Rostfrei

Die Informations-stelle Edelstahl Rostfrei

Die Informationsstelle Edelstahl Rost-frei (ISER) ist eine Gemeinschaftsor-ganisation von Unternehmen undInstitutionen aus den Bereichen– Edelstahlherstellung,– Edelstahlhandel und Anarbeitung,– Edelstahlverarbeitung,– Oberflächenveredelung,– Legierungsmittelindustrie,– Marktforschung und Verlage für

nichtrostende Stähle.

Die Aufgaben der ISER umfassen diefirmenneutrale Information überEigenschaften und Anwendung vonEdelstahl Rostfrei. Schwerpunkte derAktivitäten sind

– praxisbezogene, zielgruppenorien-tierte Publikationen,

– Online-Informationsplattform unterwww.edelstahl-rostfrei.de,

– Pressearbeit für Fach- und Publi-kumsmedien,

– Messebeteiligungen,– Durchführung von Schulungsveran-

staltungen,– Errichtung von Kompetenzzentren

"Edelstahl Rostfrei-Verarbeitung"– Information über Bezugsmöglich-

keiten von Produkten aus EdelstahlRostfrei,

– individuelle Bearbeitung techni-scher Anfragen.

Ein aktuelles Schriftenverzeichnis wirdauf Anforderung gerne übersandt –oder ist einsehbar unter www.edelstahl-rostfrei.de/Publikationen.

ImpressumMerkblatt 893Edelstahl Rostfrei für dieWasserwirtschaft1. Auflage 2007

Herausgeber:Informationsstelle Edelstahl RostfreiPostfach 10 22 0540013 DüsseldorfTelefon: 0211 / 67 07-8 35Telefax: 0211 / 67 07-3 44Internet: www.edelstahl-rostfrei.deE-Mail: info@edelstahl-rostfrei.de

Autoren:Dr.-Ing. U. Heubner, WerdohlDipl.-Ing. E. Hini, Berching

Die Autoren danken den Firmen H. Butting GmbH & Co. KG, WittingenUgitech GmbH, Renningenfür die Vorschläge zur Manuskript-gestaltung.

Titelfoto: Ugitech GmbH, Renningen

Die in dieser Broschüre enthaltenenInformationen vermitteln Orientie-rungshilfen. Gewährleistungsansprü-che können hieraus nicht abgeleitetwerden. Nachdrucke aus dieser Doku-mentation bzw. Veröffentlichungen imInternet, auch auszugsweise, sind nurmit schriftlicher Genehmigung desHerausgebers und mit deutlicher Quellenangabe gestattet.

InhaltSeite

1 Einführung 1

2 Gruppeneinteilung nichtrostender Stähle 1

2.1 Nichtrostende ferritische Stähle 1

2.2 Nichtrostende austenitische Stähle 2

2.3 Nichtrostende austenitisch-ferritische Stähle 3

2.4 Nichtrostende martensitische Stähle 4

2.5 Übergreifende Aussagen zu den mechanischen Eigenschaften 5

3 Korrosionsbeständigkeitgegenüber Wässern und ihre Einflußgrößen 6

3.1 Allgemeines 63.2 Werkstoffbedingte

Einflußgrößen 73.3 Wasserseitige

Einflußgrößen 73.4 Bauseitige Einflußgrößen 73.5 Betriebliche Einflußgrößen 9

4 Praktische Erfahrungen 104.1 Gewinnung, Behandlung

und Verteilung von Trinkwasser 10

4.2 Abwässer 124.3 Andere Anwendungen

in der Wasserwirtschaft 15

5 Lebensdauer/Kostenrechnung 15

6 Häufig gestellte Fragen 15

7 Literatur 16

1

1 EinführungEdelstahl Rostfrei ist ein Sammelbegrifffür nichtrostende Stähle. Sie enthaltenmindestens 10,5 % Chrom und weisengegenüber unlegierten Stählen einedeutlich bessere Korrosionsbeständig-keit auf. Das Legierungselement Chrom(Cr) führt mit diesem Mindestanteil zurAusbildung einer sehr dünnen, aberfest haftenden und bei Verletzung auchselbst heilenden so genannten Passiv-schicht, die das darunter liegendeMetall vor dem Angriff durch die umge-benden Medien schützt.

Die traditionelle Namensgebung "nicht-rostende Stähle" hat ihren Ursprungdarin, dass diese Werkstoffe bei Aus-lagerung an normaler Atmosphärenicht rosten. Dies bedeutet jedochnicht, dass sie beliebigen Medien ohneKorrosionserscheinungen ausgesetztwerden können. Mit einer Erhöhungdes Chrom-Gehalts über den obengenannten Mindestgehalt hinaus unddem Hinzufügen von Legierungsbe-standteilen wie z.B. Nickel (Ni) undMolybdän (Mo) kann die Korrosions-beständigkeit in Anpassung an dasjeweils umgebende Medium weiter ver-bessert werden. Durch ein Hinzulegie-ren bestimmter anderer Elemente, wiez.B. Stickstoff (N), wird die Festigkeitohne Beeinträchtigung der Duktilitäterhöht. Zugleich erhöht Stickstoff auchdie Beständigkeit gegenüber örtlichemKorrosionsangriff.

Daneben ist als herstellungsbedingteBeimengung immer etwas Kohlenstoff(C) vorhanden. Dieser kann insbeson-dere nach dem Schweißen zu interkri-stalliner Korrosion führen, sofern ernicht sehr niedrig gehalten oder durchdie Zugabe von Titan (Ti) oder alternativNiob (Nb) oder Zirkonium (Zr) abgebun-den ist. Man bezeichnet diese Werk-stoffe dann als stabilisiert. Umgekehrtdient Kohlenstoff jedoch auch als Legie-rungselement, um mittels einer Wärme-behandlung (Vergütung) eine beson-ders hohe Festigkeit zu erzielen.

Damit kann die Wasserwirtschaft überEdelstahl Rostfrei in einer Vielzahl unter-schiedlicher Sorten für mannigfacheAnwendungen verfügen. Bei richtigerAuswahl und Verarbeitung sind nichtro-stende Stähle in der Wasserwirtschaftwartungsarm und langlebig. Sie sindzugleich vollständig recyclingfähig.

Aus dem insgesamt sehr weiten undvielfältigen Feld der Wasserwirtschaftbetreffen die Anwendungen vor allemdie Gewinnung, Speicherung und Ver-teilung von Trinkwasser und dieBehandlung der daraus resultierendenAbwässer, gleichfalls aber auch die zurWasserwirtschaft von Industriebetrie-ben gehörende Versorgung mit Pro-zess-, Kühl- und Feuerlöschwasser.Aus den Möglichkeiten und Erfahrun-gen mit der Anwendung von EdelstahlRostfrei im Trink-, Betriebs- undAbwasserbereich lassen sich vieleandere Anwendungsmöglichkeitenvon nichtrostenden Stählen in derWasserwirtschaft sinngemäß ableiten.

2 Gruppen-einteilung nichtrostender Stähle

2.1 Nichtrostende ferritische Stähle

Von der Verarbeitbarkeit her gesehenmuß von rein ferritischen Chrom-stählen ohne Zusätze stabilisierender

Legierungselemente im Anlagenbauund damit auch in der Wassertechnikabgeraten werden. Dagegen findet dieGruppe der stabilisierten ferritischenChromstähle mit 11 bis 18 % ChromAnwendung für einfache Anlagentei-le, sofern der vergleichsweise gerin-gen Kaltumformbarkeit sowie der Not-wendigkeit einer erhöhten Aufmerk-samkeit beim Schweißen entsprochenwerden kann.

Aus der großen Zahl der in der Europäi-schen Norm EN 10088-1 genanntenstabilisierten ferritischen Chromstäh-le sind in Tabelle 1 diejenigen gelistet,die laut EN 10312 für geschweißteRohre aus nichtrostenden Stählen fürden Transport wässriger Flüssigkeiteneinschließlich Trinkwasser vorzugs-weise verwendet werden sollten, unddie damit unter sinngemäßer Orientie-rung an EN 12502-4 generell für Was-serverteilungs- und -speichersystemein Betracht gezogen werden können.Man erkennt, dass die Chromgehaltedieser Edelstähle im Mittel bei etwa 17bzw. 18 % liegen, und dass der Edel-stahl 1.4521 zusätzlich rund 2 %Molybdän enthält. Die drei Edelstählesind ferner mit Titan bzw. Niob stabili-siert.

Stahl-gruppe

Kurz-name

Werkstoff-nummer

Hauptlegierungselemente in Masse-%

Cr Mo C max. Titan/Niob

Ferrite

X3CrTi17 1.4510 16,0-18,0 0,05 Ti:[4 x (C+N) + 0,15] bis 0,80

X3CrNb17 1.4511 16,0-18,0 0,05 Nb:12xC bis 1,00

X2CrMoTi18-2 1.4521 17,0-20,0 1,8-2,5 0,025 Ti:[4 x (C+N) + 0,15] bis 0,80

Auf Grund seines zusätzlichen Molyb-dängehalts bei gleichzeitig angeho-benem Chromgehalt hat der Edelstahl1.4521 eine bessere Beständigkeitgegenüber Lokalkorrosion in chlorid-haltigen Medien als die Edelstähle1.4510 und 1.4511.Im Vergleich zu den nichtrostendenaustenitischen Stählen besitzen

die nichtrostenden ferritischen Stählejedoch eine deutlich geringere Kalt-umformbarkeit, wie es in den in Tabelle 2 angegebenen Werten zumAusdruck kommt. Auch dasSchweißen erfordert eine erhöhte Auf-merksamkeit in Hinblick auf Schweiß-zusatz, -verfahren und Wärmeein-bringung, um Risse zu vermeiden.

Tabelle 1: Auswahl gebräuchlicher nichtrostender ferritischer Stähle und deren Haupt-legierungselemente gemäß EN 10088-1

Tabelle 2: Mechanische Eigenschaften nichtrostender ferritischer Stähle für den geglüh-ten Zustand bei Raumtemperatur an kaltgewalztem Band gemäß EN 10088-2

Stahl-gruppe

Kurzname Werkstoff- nummer

0,2 %-Dehn-grenze

Rp0,2

N/mm2, min.

ZugfestigkeitRm

N/mm2, min.

Bruch-dehnung

A%, min.

Ferrite

X3CrTi17 1.4510 230 420 23

X3CrNb17 1.4511 230 420 23

X2CrMoTi18-2 1.4521 300 420 20

Tabelle 4: Auswahl gebräuchlicher hoch legierter nichtrostender austenitischer Stähle und deren Hauptlegierungselemente gemäßEN 10088-1

Tabelle 3: Auswahl gebräuchlicher nichtrostender austenitischer Stähle und deren Hauptlegierungselemente gemäß EN 10088-1

2

2.2 Nichtrostende austenitische Stähle

Bei den nichtrostenden austeniti-schen Stählen nimmt die Gruppe derim deutschen Sprachgebrauch häufigals V2A bezeichneten Edelstähle men-genmäßig den bedeutendsten Anteilein, gefolgt von der Gruppe der als V4Abezeichneten Edelstähle. Für beson-dere Korrosionsansprüche gibt esdaneben die Vielfalt der hoch legier-ten austenitischen Edelstähle.

Tabelle 3 zeigt eine Auswahl aus denals V2A und V4A bezeichneten nicht-rostenden austenitischen Stählen. Essei ausdrücklich darauf hingewiesen,dass es sich dabei nicht um genormteBezeichnungen handelt. Die Zuord-nung ist aber dann sinnvoll, wenn siesich an die Einteilung in die nichtro-stenden Stähle vom Typ 304 und 316der international weithin gebräuch-lichen US-amerikanischen Normunganlehnt. Man erkennt in Tabelle 3,dass es sich bei V2A um austenitische

Stahl-gruppe

Kurz-name

Werk-stoff-

nummer

Hauptlegierungselemente in Masse-%

Cr Ni Mo C max. Andere

Austenite

(V2A)

X5CrNi18-10 1.4301 17,5-19,5 8,0-10,5 0,07

max. 0,11 NX2CrNi18-9 1.4307 17,5-19,5 8,0-10,5 0,03

X2CrNi19-11 1.4306 18,0-20,0 10,0-12,0 0,03

X6CrNiTi18-10 1.4541 17,0-19,0 9,0 - 12,0 0,08 Ti: 5 x C - 0,70

Austenite

(V4A)

X5CrNiMo17-12-2 1.4401

16,5-18,5

10,0-13,0

2,0-2,5

0,07

max. 0,11 N

X2CrNiMo17-12-2 1.4404 10,0-13,0 0,03

X6CrNiMoTi17-12-2 1.4571 10,5-13,5 0,08 Ti: 5 x C - 0,70

X2CrNiMo18-14-3 1.4435 17,0-19,0 12,5-15,0 2,5-3,0 0,03 max. 0,11 N

Edelstähle mit im Mittel 18 % Chromund 10 % Nickel handelt, die im Fallvon V4A zusätzlich noch 2 bis 3 %Molybdän enthalten. Die V4A-Stähleweisen eine bessere Beständigkeitgegenüber Lokalkorrosion in chlorid-haltigen Medien auf als die V2A-Stäh-le. Als typische Vertreter sind traditio-nell die Edelstähle 1.4301 und 1.4571in Deutschland heute am weitestenverbreitet und in vielerlei Produkt-formen verfügbar.

Die Vielfalt der in Tabelle 3 genanntenWerkstoffe darf allerdings nicht darü-ber hinweg täuschen, dass im Zugeder Globalisierung und einer verein-fachten Lagerhaltung ein Trend zur

Verwendung ausschließlich der Edel-stähle 1.4307 und 1.4404 erfolgt, dadiese sich mit den international übli-cheren Typen der US-amerikanischenNormung AISI 304L und 316L am

besten in Einklang bringen lassen. Fürhohe Korrosionsbeanspruchung gibtTabelle 4 eine Auswahl höher legier-ter nichtrostender austenitischerStähle.

Stahl-gruppe

Kurzname Werk-stoffnummer

(Alloy)

Hauptlegierungselemente in Masse-%

Cr Ni Mo C max. Andere

Hoch-

legierte

Austenite

X2CrNiMoN17-13-5 1.4439 (317LN) 16,5-18,5 12,5-14,5 4,0-5,0 0,03 0,12-0,22 N

X1NiCrMoCu25-20-5 1. 4539 (904L) 19,0-21,0 24,0-26,0 4,0-5,0 0,02 1,2-2,0 Cu

X1CrNiMoCuN20-18-7 1.4547 (254SMO) 19,5-20,5 17,5-18,5 6,0-7,0 0,020,18-0,25 N

0,5-1,0 Cu

X1NiCrMoCuN25-20-7 1.4529 (926) 19,0-21,0 24,0-26,0 6,0-7,0 0,020,15-0,25 N

0,5-1,5 Cu

X2CrNiMnMoN25-18-6-5 1.4565 (24) 24,0-26,0 16,0-19,0 4,0-5,0 0,03

5,0-7,0 Mn

max.0,15 Nb

0,3-0,6 N

3

Tabelle 6: Auswahl gebräuchlicher nichtrostender austenitisch-ferritischer Stähle und deren Hauptlegierungselemente gemäß EN 10088-1

Tabelle 5: Mechanische Eigenschaften nichtrostender austenitischer Stähle für den lösungsgeglühten Zustand bei Raumtemperaturan kaltgewalztem Band gemäß EN 10088-2

Die wichtigen mechanischen Eigen-schaften der nichtrostenden austeni-tischen Stähle verdeutlicht Tabelle 5.

Die in den Bruchdehnungswerten zumAusdruck kommende Kaltumform-barkeit der austenitischen Edelstähle

ist in allen Fällen sehr viel besser alsbei den ferritischen Edelstählen.

Stahl-gruppe

Kurzname Werkstoffnummer 0,2 %-DehngrenzeRp0,2

N/mm2, min.

ZugfestigkeitRm

N/mm2, min.

BruchdehnungA

%, min.

Austenite

(V2A)

X5CrNi18-10 1.4301 230 540 45

X2CrNi18-9 1.4307 220 520 45

X2CrNi19-11 1.4306 220 520 45

X6CrNiTi18-10 1.4541 220 520 40

Austenite

(V4A)

X5CrNiMo17-12-2 1.4401 240 530 40

X2CrNiMo17-12-2 1.4404 240 530 40

X6CrNiMoTi17-12-2 1.4571 240 540 40

X2CrNiMo18-14-3 1.4435 240 550 40

Im Trinkwasserbereich sind für dieWasser führenden Leitungen häufigdie V4A-Stähle, beispielsweise1.4404, anzuraten, während imAbwasserbereich in der Regel die V2A-Stähle, beispielsweise 1.4307,Anwendung finden können. Bei Chlo-ridwerten größer 200 mg/l wird jedochder Einsatz der V4A-Stähle empfohlen,wobei die nicht das Medium berühren-den Teile aus V2A sein können. Für Fäl-le besonders hoher Korrosionsbean-spruchung, beispielsweise infolgeeiner über das Trinkwasser weit hin-aus gehenden Belastung des Wassersmit Chlorid-Ionen, haben sich sehrhoch legierte austenitische Edelstäh-le wie z.B. 1.4529 bewährt. Bei Vor-handensein von Schwefelwasserstoff

in Feuchträumen von Abwasseranla-gen helfen allerdings weniger höher-wertige Edelstähle als vielmehr geeig-nete Be- und Entlüftungsmaßnahmen,um Korrosionsschäden zu vermeiden.

2.3 Nichtrostende austenitisch-ferritische Stähle

Wenn in die Ferritphase eine Austenit-phase eindispergiert wird, gelangt manzu den so genannten Duplex-Edel-stählen. Bei den in Tabelle 6 genann-ten Duplex-Edelstählen 1.4362 und1.4462 handelt es sich um diejenigennichtrostenden austenitisch-ferriti-schen Stahlsorten, die laut EN 10312

für geschweißte Rohre aus nichtro-stenden Stählen für den Transportwässriger Flüssigkeiten einschließlichTrinkwasser vorzugsweise verwendetwerden sollten, und die damit untersinngemäßer Orientierung an EN12502-4 generell für Wasservertei-lungs- und -speichersysteme inBetracht gezogen werden können. Manerkennt, dass die Chromgehalte dieserbeiden Duplex-Edelstähle im Mittel bei23 bzw. 22 % liegen, und dass derDuplex-Edelstahl 1.4462 im Mittelzusätzlich 3 % Molybdän enthält. Bei-de Duplex-Edelstähle sind ferner mitStickstoff legiert. Darüber hinaus ent-hält Tabelle 6 mit dem Werkstoff1.4410 ein Beispiel für einen sogenannten Superduplex-Edelstahl.

Stahl-gruppe

Kurzname Werk-stoffnummer

Hauptlegierungselemente in Masse-%

Cr Ni Mo C max. Andere

Duplex

X2CrNiN23-4 1.4362 22,0-24,0 3,5-5,5 0,1-0,6 0,030,10-0,60 Cu

0,05-0,20 N

X2CrNiMoN22-5-3 1.4462 21,0-23,0 4,5-6,5 2,5-3,5 0,03 0,10-0,22 N

Superduplex X2CrNiMoN25-7-4 1.4410 24,0-26,0 6,0-8,0 3,0-4,5 0,03 0,24-0,35 N

4

Tabelle 7: Mechanische Eigenschaften nichtrostender austenitisch-ferritischer Stähle für den lösungsgeglühten Zustand bei Raum-temperatur an kaltgewalztem Band gemäß EN 10088-2

Tabelle 8: Auswahl gebräuchlicher nichtrostender martensitischer Stähle und deren Hauptlegierungselemente gemäß EN 10088-1

Die Legierungselemente der Duplex-Edelstähle sind so aufeinander abge-stimmt, dass sich beim Lösungs-glühen ein Austenit/Ferrit-Verhältnisvon etwa 50:50 ergibt. Man hat alsoeinen Austenit/Ferrit-Verbundwerk-stoff mit einer Eigenschaftskombina-tion dieser beiden Phasen. Das sindu.a. die hohe Beständigkeit der Fer-rit-Phase gegenüber Spannungs-risskorrosion und die höhere Festig-

keit der Ferritphase im Raumtempe-raturbereich. Obwohl für die Mehrzahlder Anwendungen der hoch legiertenEdelstähle in der Wassertechnik dieFestigkeit kein primäres Kriterium ist- primäre Kriterien sind hier bestim-mungsgemäß die Korrosionsbestän-digkeit und Schweißbarkeit - gibt esdoch Anwendungen, wo die höhereFestigkeit von Interesse ist, um damitGewicht und auch Materialkosten zu

sparen. Allerdings bedeutet im Fallder austenitisch-ferritischen Edel-stähle die erhöhte Festigkeit auchwieder eine geringere Duktilitätfür die Kaltumformung, wie die inTabelle 7 angegebenen Werte für dieBruchdehnung im Vergleich zu den in Tabelle 5 für die austenitischenEdelstähle gemachten Angaben ver-deutlichen.

Stahl-gruppe

Kurzname Werk-stoffnummer

0,2 %-DehngrenzeRp0,2

N/mm2, min.

ZugfestigkeitRm

N/mm2, min.

BruchdehnungA

%, min.

Duplex

X2CrNiN23-4 1.4362 450 650 20

X2CrNiMoN22-5-3 1.4462 500 700 20

Superduplex X2CrNiMoN25-7-4 1.4410 550 750 20

In Hinblick auf seine Korrosionsbe-ständigkeit liegt der Duplex-Edelstahl1.4462 oberhalb der austenitischenV4A-Stähle. Auf dieser Basis findet erheute eine recht breite Anwendung.Der Duplex-Edelstahl 1.4362 eignetsich für solche Anwendungen, indenen die Anforderungen an die Kor-rosionsbeständigkeit etwa denen derV4A-Stähle entsprechen, während derSuperduplex-Edelstahl 1.4410 mitseiner Korrosionsbeständigkeit in derNachbarschaft hoch legierter Aus-tenite liegt, was auch die BezeichnungSuperduplex verdeutlicht. Nicht-rostende austenitisch-ferritische Stähle bieten sich in der Abwasser-

behandlung sowohl für den Unter-wasser- als auch für den Überwasser-bereich an.

2.4 Nichtrostende martensitische Stähle

Neben den hier vor allem auf Flacher-zeugnisse und längsnahtgeschweiß-te Rohre abzielenden nichtrostendenferritischen, austenitischen und aus-tenitisch-ferritischen Stählen sindauch die nichtrostenden martensiti-schen Stähle zu erwähnen, die alsLangprodukte in der Wasserwirtschaft

beispielsweise für Pumpenwellen,Spindeln, Ventile und Armaturen Verwendung finden. Neben ihrer Kor-rosionsbeständigkeit sind die Ver-schleißfestigkeit und die hohe Festig-keit im vergüteten Zustand maßge-bend für ihre Anwendung. Tabelle 8gibt eine Auswahl nichtrostender martensitischer Stähle und Tabelle 9benennt deren mechanischen Eigen-schaften im vergüteten Zustand. IhreKorrosionsbeständigkeit in Wässernorientiert sich gemäß der jeweiligenchemischen Zusammensetzung ent-sprechend an derjenigen der vorste-hend genannten ferritischen Edel-stähle.

Stahl-gruppe

Kurzname Werk-stoff-

nummer

Hauptlegierungselemente in Masse-%

Cr Mo C Andere

Martensite

X20Cr13 1.4021 12,0-14,0 0,16-0,25

X17CrNi16-2 1.4057 15,0-17,0 0,12-0,22 1,5-2,5 Ni

X39CrMo17-1 1.4122 15,5-17,5 0,8-1,3 0,33-0,45 ≤1,0 Ni

5

Tabelle 9: Mechanische Eigenschaften nichtrostender martensitischer Stähle im wärmebehandelten (vergüteten) Zustand bei Raum-temperatur gemäß EN 10088-3

Bild 1: Verfestigungsverhalten einiger nichtrostender Stähle - Austenit X5CrNi18-10(1.4301) in Vergleich zum stark kalt verfestigenden Austenit X10CrNi18-8 (1.4310)und zum Ferrit X6Cr17 (1.4016) (aus ISER-Merkblatt 821)

Stahl-gruppe

Kurzname Werk-stoff-

nummer

Dicke t oder ∅ ,

mm

Wärme-behandlungs-

Zustand

0,2 %-Dehn-grenze

Rp0,2

N/mm2, min.

ZugfestigkeitRm

N/mm2, min.

Bruch-dehnung

A%, min.

Martensite

X20Cr13 1.4021 ≤160 +QT800 600 800 12

X17CrNi16-2 1.4057 60 < t ≤160 +QT900 700 900 10

X39CrMo17-1 1.4122 60 < t ≤160 +QT750 550 750 12

2.5 Übergreifende Aussagen zu den mechanischen Eigenschaften

Wie man den Tabellen 2 und 5 ent-nehmen kann, liegen die 0,2 %-Dehn-grenzen der ferritischen und der aus-tenitischen Edelstähle bei wenig-stens 220 bis 240 N/mm2 und damiteher im unteren Bereich der allge-meinen Baustähle. Bemerkenswertist aber die hohe Duktilität der nicht-rostenden austenitischen Stähle,welche gemäß Bild 1 weit über derje-nigen der allgemeinen Baustähleliegt und gemäß Tabelle 5 in derBruchdehnung von wenigstens 40 %für die Stahlgruppen V2A und V4Aihren Ausdruck findet. Diese hoheDuktilität der austenitischen Edel-stähle macht sie besonders verarbei-tungsfreundlich.

Eine weitere Besonderheit der nicht-rostenden austenitischen Stähle liegtdarin, dass ihre hohe Duktilität miteiner hohen Kaltverfestigung ver-bunden ist. Diese Besonderheiterlaubt es, die 0,2 %-Dehngrenzemittels einer der Produktform ange-passten Kaltformgebung beispiels-weise durch Ziehen, Recken oderWalzen, erheblich anzuheben, wieBild 1 deutlich macht. Die allgemei-ne bauaufsichtliche Zulassung nicht-rostender Stähle Z-30.3-6 kann zurOrientierung über die hier bestehen-den Möglichkeiten herangezogenwerden. Es müssen dann allerdings

andere Füge- und Verbindungstech-niken als das Schweißen zur Anwen-dung kommen. Unter diesem Aspektist auf die sich immer noch weiterentwickelnden Möglichkeiten desKlebens von nichtrostendem Stahlhinzuweisen.

Ferner muss auf die von Natur aussehr hohen 0,2 %-Dehngrenzen deraustenitisch-ferritischen Stähle auf-merksam gemacht werden, welchegemäß Tabelle 7 im lösungsgeglühtenZustand mit mindestens 450 N/mm2

deutlich über derjenigen der allge-meinen Baustähle liegt.

Einige Angaben zur zulässigenSchwingbelastung verschiedenerStähle für unterschiedliche Bean-spruchungsformen sind beispielhaftin Bild 2 wiedergegeben, u.a. für denhäufig verwendeten austenitischenEdelstahl 1.4571. Technische Regelnfür die Berechnung auf Wechselbe-anspruchung geben die AD 2000-Merkblätter S 1 und S 2. Insbeson-dere ist in diesem Zusammenhangauf eine Konstruktion mit glattenÜbergängen zu achten.

6

Bild 2: Zulässige Schwingbelastung nichtrostender Stähle in Vergleich mit unlegiertem Stahl (aus U. Gramberg, E.M. Horn, P. Mattern)

3 Korrosions-beständigkeitgegenüber Wässern und ihreEinflussgrößen

3.1 Allgemeines

Die Korrosionsbeständigkeit als daswichtigste Kriterium nichtrostenderStähle ist keine Werkstoffeigenschaft,sondern ergibt sich aus der von derOberfläche des Werkstoffs ausgehen-den Wechselwirkung mit dem jeweilsumgebenden Medium. Maßgebend istdeshalb neben der eigentlichen Wahldes Werkstoffs auch seine gesamteAusführung, d.h. seine Oberflächen-beschaffenheit, die angewendetenVerbindungsverfahren und die korrek-te Oberflächenbehandlung. Auf deranderen Seite steht das umgebendeMedium, in der Regel gleichfalls miteiner Vielfalt zu beachtender Parame-ter, in die auch die jeweiligen Betriebs-bedingungen eingehen. In Hinblick aufdie Korrosionsbeständigkeit nichtro-stender Stähle in der Wasserwirtschaftsind für die unterschiedlichen Artender Korrosion jedoch einige uneinge-schränkt positive Aussagen möglich.

Gemäß EN 12502-4 ist die Geschwin-digkeit der gleichförmigen oderFlächenkorrosion der vorstehendgenannten nichtrostenden Stähle inVerteilungs- und Speichersystemen fürTrinkwasser gemäß der Trinkwasser-Richtlinie 98/83/EG und in Wässernähnlicher Zusammensetzung wegenihres passiven Zustandes vernachläs-sigbar gering. Abgesehen von mög-lichen Verschmutzungen bleibt dasmetallisch-blanke Aussehen der nicht-rostenden Stähle im Betrieb erhalten.Die Beständigkeit wird auch durch saure Wasserinhaltsstoffe in weitenBereichen bis herunter zu pH-Wertenvon etwa 4 nicht beeinträchtigt. EineVerfärbung der Oberfläche infolge derAblagerung von Fremdkorrosionspro-dukten ist kein Anzeichen für Korrosi-on des nichtrostenden Stahls. Aufgrundder Beständigkeit gegen Flächenkorro-sion spielt diese in der Praxis beim Ein-satz von nichtrostenden Stählen inWässern keine Rolle.

Gegenüber Erosionskorrosion weisennichtrostende Stähle in Wässern eben-falls eine vergleichsweise hohe Bestän-digkeit auf, so dass ihre Anwendungauch im Fall hoher Fliessgeschwindig-keiten bis herauf zu beispielsweise 30m/s in Betracht gezogen werden kann.

Unter den Bedingungen, die in Was-serverteilungsystemen vorliegen,stellen nichtrostende Stähle übli-cherweise den edleren Werkstoff darund sind deshalb selbst nicht durchKontakt- oder Bimetallkorrosiongefährdet, wohl aber die unedlerenPartner.

Laut EN 12502-4 ist auch die Wahr-scheinlichkeit für interkristalline Korrosion in Verteilungs- und Spei-chersystemen für Trinkwasser und inWässern ähnlicher Zusammensetzungvernachlässigbar gering.

In einigen Fällen kann jedoch die Pas-sivschicht der nichtrostenden Stählelokal zerstört werden. Dies kann einenlokalen Korrosionsangriff zur Folgehaben, welcher zu einem Korrosions-schaden führen kann. Deshalb sinddie Korrosionsarten Lochkorrosionund Spaltkorrosion eingehender zubetrachten.

Spannungsrisskorrosion kann für dienichtrostenden Stähle in der Wasser-wirtschaft bei korrekter Verarbeitung -Vermeidung von Sensibilisierung undvon sehr extremen Kaltverformungs-graden - in den meisten Fällen außerBetracht bleiben.

7

3.2 Werkstoffbedingte Einflussgrößen

Die Beständigkeit der nichtrostendenStähle gegenüber örtlicher Korrosionin der Form von Loch- und Spaltkorro-sion in chloridhaltigen Wässern ist u.a.abhängig von ihrer chemischenZusammensetzung und nimmt zu mitder so genannten Wirksumme W = % Cr + 3,3 % Mo + x % N. Diese Bezie-hung gilt für Werkstoffe mit im Liefer-zustand üblichem homogenem Gefü-ge. Wie man erkennt, geht der Molyb-dängehalt in die Wirksumme mit demFaktor 3,3 sehr gewichtig ein. Dane-ben kann auch der Stickstoffgehaltvon Einfluss sein, der sich allerdingsbei den Stählen der Gruppen V2A undV4A nicht auswirkt, dessen Faktorjedoch für die Duplex-Edelstähle meistmit 16 und für hoch legierte Edelstäh-le mit 30 angenommen wird.

Die Wahrscheinlichkeit für das Auf-treten von Lochkorrosion ist erhöht beimit Schwefel legierten nichtrostendenStählen (Automatenstähle), vielfacheingesetzt für Ventile und Fittings. Siesollten deshalb nicht ständig Wässernausgesetzt werden.

3.3 Wasserseitige Einflussgrößen

Die Wahrscheinlichkeit nichtrostenderStähle für Lochkorrosion und Spalt-korrosion steigt mit zunehmendemGehalt des Wassers an Chlorid-Ionen,wenn die anderen Betriebsbedingun-gen konstant bleiben. Deshalb sinddie zulässigen Grenzgehalte an Chlo-rid-Ionen abhängig von pH-Wert, Tem-peratur, den Fließbedingungen, demAusmaß der Anwesenheit von Oxida-tionsmitteln sowie anderer Wasserin-haltsstoffe wie Nitrate, Sulfate usw.,die gleichfalls einen und zwar meistpositiven inhibierenden Einflussausüben können.

Man kann auf Grund der bisherigenErfahrungen und in Anlehnung an EN12502-4 sagen, dass die Wahrschein-lichkeit für Lochkorrosion bei molyb-dänfreien nichtrostenden Stählenhoch ist, wenn in Kaltwasser die Kon-zentration an Chlorid-Ionen über etwa6 mmol/l (entsprechend etwa 200mg/l) und in erwärmtem Wasser überetwa 1,5 mmol/l (entsprechend etwa50 mg/l) liegt.

Die Atmosphäre geschlossenerAbwasseranlagen zeichnet sich all-gemein durch eine hohe Feuchtigkeitmit Neigung zur Kondenswasserbil-dung aus. Die Anwesenheit vonSchwefelwasserstoff führt an feuch-ten Stellen oberhalb des Wasserspie-gels zur Bildung von Schwefelsäuremit einem entsprechend sehr starkenAngriffsgrad bei zementgebundenenund ungeschützten metallischenWerkstoffen. Die biogene Schwefel-säure-Korrosion (BSK) wird vorwie-gend durch die biologische Umset-zung von Sulfatschwefel zu Sulfidenunter anaeroben Bedingungen imUnterwasserbereich induziert, selte-ner durch Sulfide (H2S, HS- und S2-),die von Industriebetrieben eingelei-tet wurden. Zur Vermeidung derBedingungen, die zur biogenenSchwefelsäure-Korrosion führen, gibtdas ATV-Merkblatt M 168 Hinweise füreine sinnvolle Planung und einensachgerechten Betrieb. Vereinfachtlässt sich der Mechanismus desSulfatumsatzes und der biogenenSchwefelsäure-Korrosion folgender-maßen beschreiben:- Biologische Reduktion von Sul-

faten und anderen Schwefelkom-ponenten im Abwasser unter ana-eroben Bedingungen zu Sulfiden(H2S, HS- und S2-);

- Freisetzung von Schwefelwasser-stoffgas in die Kanalatmosphäre,das sich an der feuchten Kanal-wand löst;

- Biologische Oxidation des auf Bau-stoffen oberhalb des Abwasser-spiegels gelösten H2S zu Schwefelsäure und elementarem Schwefel.

3.4 Bauseitige Einflussgrößen

Konstruktive Vorgaben

Für die Korrosionsbeständigkeit nicht-rostender Stähle gegenüber Wässernist die Vermeidung von Spalten wich-tig. Sind sie unvermeidbar, sollten siemöglichst weit sein. Spalte mit einerWeite von mehr als 0,5 mm gelten imAllgemeinen als unkritisch. Auch sindMetall/Metall-Spalte in der Regelweniger kritisch als Metall/Kunststoff-Spalte. Bei kritischen Spalten lässtsich die erhöhte Korrosionsgefahr inder Regel durch Wahl eines korrosi-

onsbeständigeren Werkstoffs auf-fangen.

In Hinblick auf die Vermeidung vonSpaltkorrosion ist die Vermeidung vonAblagerungen wichtig. Deshalb ist beider Verlegung von Abwasserkanälenund -leitungen gemäß ATV-ArbeitsblattA 110 ein kritisches Gefälle in Abhän-gigkeit vom Rohrdurchmesser, z.B.1,40 0/00 bei DN 500, vorgeschrieben.Im Fall der Handhabung von Schläm-men darf die Konstruktion keine strömungstechnischen Toträume vor-sehen, in denen sich Ablagerungenansammeln könnten.

Bei Verbindungselementen aller Art,wie Flanschen, Klemm- und Pressfit-tingen oder Muffen ist ferner darauf zuachten, dass Dichtungswerkstoffegewählt werden, aus denen keine odernur geringe Mengen an Chlorid freige-setzt werden können. Generell müs-sen Bauteile aus nichtrostendenStählen vor Kontakt mit chloridhalti-gen Baustoffen bewahrt werden.Ebenso ist die Einwirkung chlor- bzw.chloridhaltiger Gase oder Dämpfe zuvermeiden oder ggf. bei der Werkstoff-auswahl zu berücksichtigen. Dämm-stoffe dürfen einen Massenanteil anwasserlöslichen Chlorid-Ionen von0,05 % nicht überschreiten. Bei Mine-ralwolle darf der Massenanteil an was-serlöslichen Chlorid-Ionen nicht mehrals 6 mg/kg betragen. Die Isolierein-lagen der Befestigungselemente fürRohrleitungen müssen frei vonauslaugbaren Chloriden sein.

Fertigungsseitige Einflussgrößen

Hier kann es unter anderem zu einerErhöhung der Wahrscheinlichkeit fürLochkorrosion als Folge einer Sensibi-lisierung kommen. UnsachgemäßeWärmebehandlungen oder Schweiß-prozesse, bei denen der Werkstoff füreine längere Zeit im Temperaturbe-reich von 500 °C bis 800 °C verbleibt,führen zur Ausscheidung chromreicherKarbide auf den Korngrenzen undeiner entsprechenden Chromverar-mung in den korngrenzennahen Berei-chen. Diese Werkstoffveränderungwird als Sensibilisierung bezeichnet.Sie kann mit einer Prüfung nach ENISO 3651-2 nachgewiesen werden.Eine Sensibilisierung der nichtrosten-den austenitischen Stähle wird in der Regel vermieden, wenn beim

8

Schweißen dicker Querschnitte - über6 mm Blechdicke oder 20 mm Durch-messer - oder bei anderweitigem entsprechenden Wärmeeinbringenwährend der Verarbeitung, Edelstählemit max. 0,03 % Kohlenstoff verwen-det werden, beispielsweise 1.4307oder 1.4404. Alternativ finden auchdie mit Titan stabilisierten Edelstähle1.4541 oder 1.4571 Verwendung.

Ferner hat die Oberflächenbeschaf-fenheit einen wesentlichen Einflussauf die Korrosionsbeständigkeit. Diehöchste Beständigkeit wird mit einersauberen und metallisch blankenOberfläche erzielt, die darüber hinausfrei ist von Spalten und spaltähnli-chen Erscheinungen wie Einbrand-kerben und Poren als Schwachstellenfür das Entstehen von Spaltkorrosion.Von besonderer Bedeutung istdaher auch das werkstoffgerechteSchweißen. Erfahrungsgemäß weisenmechanisierte Schweißungen mit aus-reichender Schutzgashinterführungund Vermeidung von Kantenversatz

eine größere Korrosionsbeständigkeitauf als Handschweißungen. AnSchweißverbindungen sind jeglicheAnlauffarben, Verzunderungen, Sprit-zer und Schlackenreste sorgfältig zuentfernen, und es ist auf einwandfreieWurzeldurchschweißung zu achten.Die Bildung von Oxid- und Zunder-schichten ist durch angepassteSchutzgaszufuhr möglichst zu ver-hindern.

Oxidfilme mit dunkleren Farben alsstrohgelb erhöhen laut EN 12502-4die Wahrscheinlichkeit für Lochkorro-sion. Sie können durch Beizen, Fein-schleifen oder Kugelstrahlen, z.B. mitGlasperlen, entfernt werden. Unter kri-tischen Bedingungen (abhängig z.B.von Werkstoff, Wasserzusammenset-zung und Temperatur) können laut EN12502-4 jedoch auch strohgelbe Oxid-filme die Wahrscheinlichkeit für Loch-korrosion erhöhen.

Bild 3 zeigt das Lochkorrosionspoten-tial zweier austenitischer Edelstähle in

Abhängigkeit von der Intensität derAnlauffarben. Dieses Lochkorrosions-potential ist ein Maß für die Lochkor-rosionsbeständigkeit. Man erkennt,dass das Lochkorrosionspotential mitzunehmender Intensität der Anlauf-farben zunächst stark und sodannschwächer abfällt. Aus dieser Darstel-lung wird zugleich deutlich, dassbereits gelbe Anlauffarben ausrei-chen, um die Lochkorrosionsbestän-digkeit des Edelstahls 1.4571 auf die-jenige des Edelstahls 1.4301 zu ver-mindern. Ob gelbe Anlauffarben nochzulässig sind oder nicht, hängt dem-nach alleine von der Höhe der jeweili-gen Korrosionsbeanspruchung ab.

Im Sinne der vorstehenden Aus-führungen versteht sich, dass Heft-schweißstellen ebenfalls Bereicheerhöhter Korrosionswahrscheinlich-keit darstellen, sofern nicht nach demSchweißen in ausreichendem Maßgebeizt wird.

Bild 3: Lochkorrosionspotential als Funktion des Oberflächenzustands (nach A.S.M.Diab, W. Schwenk)

Auch die mikrobiologisch beeinflus-ste Korrosion nichtrostender Stählesetzt in der Regel dort ein, wo eine ver-arbeitungsbedingte Schwächung derKorrosionsbeständigkeit durch Anlauf-farben auf und neben den Schweißver-bindungen vorliegt. Wie die Praxiszeigt, gilt es vor allem, die Bildung vonAnlauffarben beim Schweißen nicht-rostender Stähle unnachsichtig undkompromisslos zu vermeiden oderdiese vollständig und gründlich zu ent-fernen, am besten durch eine Beizungim Vollbad. In gleicher Weise müssenMetallabrieb, der beim Bearbeitenvom Werkzeug auf die Metallober-fläche gelangt ist, und alle fest haft-enden Ablagerungen anderer Art wiez.B. Fremdrost sorgfältig entfernt wer-den. Art und Umfang ggf. zu ergreifen-der Reinigungsmaßnahmen hängenvon der Art der Oberflächenbeein-trächtigung ab und können sehr unter-schiedlich ausfallen. Flanschverbin-dungen sind erfahrungsgemäß weni-ger gefährdet als unvollkommeneSchweißverbindungen, jedoch sollenauch diese so wenig wie möglich an engen Spalten und geflechtfreieDichtungen aufweisen.

Durch grobes Schleifen zur Entfernungvon Oxidfilmen oder Zunderschichtenim Bereich von Schweißnähten wer-den in einer oberflächennahen Schicht

700

600

500

400

300

UH

mV1.4571

1.4301

gebeizteOberfläche

strohgelbe rot/violetteAnlauffarben

violett/blaue

0,01 mol/l NaCl30 °C

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Bild 4: Verarbeitungsbedingte Oberflächendefekte: Einfluss von Schweißnahtanlauffarben und verschiedener Nahtnachbehandlun-gen auf das Korrosionsverhalten des nichtrostenden austenitischen Stahls 1.4401 (Oberfläche 2R) über 60 Zyklen einer Labor-klimaprüfung (Foto: ThyssenKrupp Nirosta GmbH, Krefeld)

des Werkstoffs Aufhärtungen undZugeigenspannungen erzeugt. Dieseführen zu einer erhöhten Wahrschein-lichkeit für transkristalline Span-nungsrisskorrosion bei nichtrosten-den Stählen. Die durch grobesSchleifen geschädigte oberflächen-nahe Schicht kann durch Beizen abgetragen werden.

Durch Kugelstrahlen werden in eineroberflächennahen Schicht Druckei-genspannungen erzeugt und Zugei-genspannungen verringert. Dadurchwird die Wahrscheinlichkeit für Span-nungsrisskorrosion verringert. Wennjedoch das Strahlgut Verunreinigungenaus ferritischem Material enthält, wer-den diese in die Oberfläche des nicht-

rostenden Stahles eingedrückt underhöhen die Korrosionswahrschein-lichkeit. In Zweifelsfällen ist einnochmaliges Strahlen mit frischemStrahlgut nicht hilfreich. Der geeigneteWeg, die Oberfläche zu reinigen, ist siezu beizen. Bild 4 zeigt einige Beispielefür Nachbehandlungen und ihren Einfluss bei einer Laborklimaprüfung.

Verarbeitungstechnische Maßnah-men, die dazu führen, dass Zugspan-nungen auf den nichtrostenden Stahlaufgebracht werden, beeinflussen dasLangzeitverhalten in Bezug auf Span-nungsrisskorrosion. Bei der Installati-on eines Wasserverteilungssystemskönnen Zugspannungen in einzelnenBauteilen entstehen, welche imZusammenhang mit spezifischen kor-rosiven Medien Spannungsrisskorro-sion auslösen können. Kritische Zug-spannungen können niedrig gehaltenwerden z.B. durch sorgfältiges Ver-schrauben von Gewinden und durchBeachtung der entsprechenden Instal-lationsempfehlungen.

Hartlöten kann für Bauteile aus nicht-rostenden Stählen, die bestimmungs-gemäß ständig Wässern ausgesetztsind, wegen der Gefahr der Messer-schnittkorrosion nicht empfohlen werden.

Um eine qualitativ hochwertige Verar-beitung sicherzustellen und Baustel-lennähte auf ein Minimum zu reduzie-ren, ist ein Vorfertigungsgrad von 95-100 % zwingend anzustreben. Vor-aussetzung ist eine optimale Planung,Projektierung und Ausschreibung derGesamtanlage in Zusammenarbeit mitFachfirmen im Bereich der Edelstahl-verarbeitung und Montage.

3.5 Betriebliche Einflussgrößen

Edelstahl Rostfrei ist in der Wasser-wirtschaft korrosionsbeständig beieinem konzeptionellen Angehen allerKorrosionsschutzfragen bereits in derPlanungs- und Projektierungsphase.Ein Korrosionsschutzkonzept, das indie Qualitätssicherung eingebettet ist,ermöglicht Kosteneinsparungen undKostentransparenz bei Bau und Unter-halt und enthält klare Qualitätsvor-

gaben für alle Projektphasen. Basis fürdie Bewertung und richtige Werkstoff-auswahl ist die Analyse der Auswir-kung aller hier wichtigen Einfluss-größen und Maßnahmen auf die Korrosionswahrscheinlichkeit, wie bei-spielsweise der Chloridgehalt desWassers, die Konzentration desSchwefelwasserstoffes in Feuchträu-men von Abwasser führenden Anla-gen, die vorbeugende Wartung undReinigung und anderes mehr.

Mit den in Abschnitt 3.3 aufgeführtenwasserseitigen Einflussgrößen istauch ein großer Teil der betrieblichenEinflussgrößen bereits genannt wor-den.

Da die Initiierung von Lochkorrosionvom Potential abhängt, nimmt die Kor-rosionswahrscheinlichkeit nichtro-stender Stähle bei Erhöhung desRedoxpotentials des Wassers zu,

unbehandelt

gestrahlt gebeizt

gebürstet

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z.B. als Folge einer oxidierenden Desinfektion neuer Rohrleitungs-systeme. Wenn eine erstellte Anlagefür einen begrenzten Zeitraum mitoxidierenden Desinfektionsmittelnbehandelt werden muss, ist keinezusätzliche Korrosionsgefährdung zu erwarten, sofern die Empfehlun-gen, die in den entsprechenden Normen enthalten sind, befolgt wer-den.

Eine weitere betriebliche Einfluss-größe ist neben der Temperatur derStrömungszustand. In strömendenWässern ist die Korrosionsbeständig-keit immer relativ hoch, während inStagnationsphasen Lochkorrosion ein-geleitet werden kann. Mit der Strö-mungsgeschwindigkeit in Zusammen-hang stehen kann darüber hinaus dieBildung von Ablagerungen, unterdenen die Gefahr von Spaltkorrosion

gegeben ist. Wirksame Vorkehrungenbestehen hier vor allem in einer regel-mäßigen gründlichen Reinigung undSpülung der Anlagenteile sowie dernormgerechten Lüftung der Abwas-serleitungen. Wo Schlämme zu hand-haben sind, sollte zur Vermeidung vonAblagerungen die Strömungsge-schwindigkeit hinreichend hoch gehal-ten werden und über beispielsweiseetwa 1 m/s liegen.

4 Praktische Erfahrungen

4.1 Gewinnung, Behandlungund Verteilung von Trinkwasser

Im Bereich der Gewinnung, Behand-lung und Verteilung von Trinkwasserwird Edelstahl Rostfrei für Verrohrun-gen, Einbauteile und Auskleidungenin Trinkwasserbehältern verwendet,daneben für eine Vielzahl periphererAusrüstungen wie Schachtab-deckungen, Einsteigleitern, Treppen,Geländer, Handläufe, Gitterroste,Loch- und Riffelbleche. Bild 5 zeigteine im Außenbereich häufig zurAbdeckung von Brunnen anzutref-fende Schachtabdeckung aus Edel-stahl Rostfrei und Bild 6 einen Trink-wasser-Hochbehälter, der für denObjektschutz mit Einbruch hemmen-den Türen aus Edelstahl Rostfrei versehen ist.

Wichtig für die Werkstoffwahl ist in die-sen Fällen die Korrosionsbeständig-keit an der Atmosphäre. In ländlicherUmgebung oder in normaler Stadtat-mosphäre dürften die in Tabelle 3genannten nichtrostenden austeniti-schen Stähle der Gruppe V2A, bei-spielsweise 1.4301 oder 1.4307,wahrscheinlich die beste Werkstoff-wahl im Hinblick sowohl auf die Kor-rosionsbeständigkeit als auch auf dieKosten sein. Bei höherer korrosiverBelastung, wie sie in Industrie- oderMeeresatmosphäre möglich ist, kannes jedoch erforderlich werden, Werk-stoffe der Gruppe V4A, die Duplex-Edelstähle 1.4362 bzw. 1.4462 oderden hoch legierten Austenit 1.4439 zu verwenden. Mehr Angaben hierzusind dem ISER-Merkblatt 828 zu ent-nehmen.

Bild 5: Verschließbare Schachtabdeckung aus Edelstahl Rostfrei mit Belüftungsstut-zen über einem Brunnen (Foto: Hans Huber AG, Berching)

Bild 6: Sicherheitstüren aus Edelstahl Rostfrei für den Objektschutz eines Trinkwasser-Hochbehälters, darüber Geländer aus Edelstahl Rostfrei (Foto: U. Heubner, Werdohl)

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Bild 7: Auskleidung eines Trinkwasser-Hochbehälters mit Edelstahl Rostfrei (Foto: NoellService und Maschinentechnik GmbH, Würzburg)

Bild 8: Oxidator aus nichtrostendem austenitischen Stahl 1.4571 im Wasserwerk Curs-lack für die Anreicherung von Rohwasser mit technischem Sauerstoff zur voll-ständigen Oxidation von zweiwertigem Eisen und Mangan sowie des Ammoni-ums, mit Einbindung an die Rohwasserleitung. Die wasserführenden Leitungenbestehen bis zur Nennweite kleiner DN 200 gleichfalls aus nichtrostendem aus-tenitischen Stahl 1.4571 (Foto: Hamburger Wasserwerke GmbH, Unternehmenvon Hamburg Wasser, Hamburg)

Auskleidungen von Trinkwasser-Hoch-behältern mit Edelstahl Rostfrei kom-men zur Anwendung sowohl im Fallvon Neubauten als auch um damitUndichtigkeiten dauerhaft zu sanieren.Bild 7 zeigt ein Beispiel für eine derar-tige Auskleidung eines Trinkwasser-Hochbehälters mit Edelstahl Rostfrei.In den meisten Fällen sind hier dienichtrostenden austenitischen Stähleder V4A-Gruppe beständig, so dass fürderartige Auskleidungen beispiels-weise 1,5 mm dicke Bleche der Edel-stähle 1.4404 oder 1.4571 mit 2B-Oberfläche verwendet werden können.

Auch für Rohrleitungen und Einbau-teile in Wasserkammern wird nichtro-stender Stahl aus der V4A-Gruppeempfohlen, der dann nicht nurgegenüber den Wässern, sondernauch im Fall einer Desinfektion undReinigung hinreichend beständig ist.

Bei der Trinkwasseraufbereitung ist zubeachten, dass das Einleiten von Sau-erstoff eine starke Sauerstoffübersät-tigung zur Folge haben kann. Wie Bild 8 am Beispiel eines Oxidators ausdem Edelstahl 1.4571 deutlich macht,ist nichtrostender Stahl der V4A-Gruppe hier beständig.

Ozon ist ein zunehmend verwendetesalternatives Oxidationsmittel, welchesentweder allein oder in Verbindungmit Chlor für die Wasseraufbereitungzur Anwendung kommt. Nichtrosten-de Stähle der V4A-Gruppe sind hierbeständig. So wird beispielsweise derEdelstahl 1.4404 vorzugsweise fürden Bau von Ozongeneratoren ver-wendet. Ferner ist Chlor, auch alshypochlorige Säure oder Hypochlorit-ion aus chlorhaltigen Desinfektions-mitteln als starkes Oxidationsmittelzu nennen.

Ebenso werden Druckrohre für einebei der Trinkwasseraufbereitung erfor-derlich werdende Membranfiltrationaus Edelstahl Rostfrei hergestellt. Sosind austenitische nichtrostende Stäh-le für die in einem Wasserwerk beste-henden Anforderungen nicht zuletztauch wegen ihrer hervorragenden Ver-arbeitbarkeit zu vielfältigen geometri-schen Formen bei zugleich hohemWiderstand gegenüber Erosionsbean-spruchung infolge hoher Strömungs-geschwindigkeiten hervorragendgeeignet.

Trinkwasser wird nicht nur aus natür-lichen Quellen, Grundwasser oderOberflächenwässern gewonnen undanschließend soweit wie erforderlichbehandelt und aufbereitet. Auch die

Meerwasserentsalzung kann derGewinnung von Trink- und Brauch-wasser dienen. Hierfür stehen unter-schiedliche Verfahren zur Verfügung.Bild 9 zeigt als Beispiel eine Anlage für

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die Meerwasserentsalzung mittelsUmkehrosmose. Als Werkstoffe für dieRohrleitungen sind hier hochlegierteAustenite wie die in Tabelle 4 genann-ten Edelstähle 1.4529 oder 1.4547

in Betracht zu ziehen. Auch der inTabelle 6 aufgeführte Superduplex-Edelstahl 1.4410 kann eine für der-artige Anwendungen hinreichendeKorrosionsbeständigkeit aufweisen.

In anderen Fällen der Meerwasserent-salzung hat sich der ebenfalls inTabelle 4 genannte Edelstahl 1.4565bewährt.

Bild 10: Technische Gebäudeausrüstung im Euregio Outlet Center Ochtrup mit EdelstahlRostfrei-Rohren und Edelstahl Rostfrei-Pressfittings in Verbindung mit Rot-guss-Ventilen (Foto: Geberit Vertriebs GmbH, Pfullendorf)

Bild 9: Meerwasserentsalzung mittels Umkehrosmose, gebaut von Preussag Noell Wassertechnik GmbH (Foto: ThyssenKrupp VDM GmbH, Werdohl)

Edelstahl Rostfrei ist auch ein bewähr-ter Werkstoff für die Verteilung vonTrink- und anderen Wässern in Gebäu-den und Fabrikanlagen.

Bild 10 zeigt einen Ausschnitt aus derInstallation von Rohrleitungen undPressfittings aus Edelstahl Rostfrei mitRotguss-Ventilen für das Trink- undBetriebswasser-Verteilungssystem im Euregio Outlet Center Ochtrup. Als Rohrwerkstoff kommt der nicht-rostende austenitische Stahl 1.4401zur Anwendung, der alle Anforderun-gen an die Loch-, Spalt- und Spannungsrisskorrosionsbeständig-keit unter derartigen Betriebsbe-dingungen erfüllt.

4.2 Abwässer

Im Bereich der Abwasserbehandlungfindet Edelstahl Rostfrei Verwendungin einer Vielzahl maschineller Einrich-tungen wie Rechen und Siebanlagen,Waschpressen, Sandklassierer, Sand-fänge, Räumer und Rotoren, Schlamm-entwässerungsausrüstung, Rohrlei-tungen und Armaturen, ferner in Formvon Ventilen, Rückschlagklappen,Befestigungselementen, Belüftungs-einrichtungen, aber auch großvolumi-gen Misch- und Ausgleichsbehältern,Belebungs- und Nachklärbecken undanderen Apparaten und installations-technischen Einrichtungen wie Flamm-rückschlagsicherung, Kondensatab-scheider, Gashauben und Faulraum.

Im Fall des in Abwasserbehandlungs-anlagen häufig als Fällungsmittelzugesetzten Eisen(III)-chlorids wurdenbei Gegenwart von 250-300 mg/l beinichtrostenden Stählen der GruppenV2A und V4A Anzeichen von Loch- undSpaltkorrosion beobachtet. Gegen-über dem gleichfalls häufig zugesetz-ten Eisen(II)-sulfat sind nichtrostendeStähle der V2A- und V4A-Gruppebeständig. Sondereinflüsse, welchein abwasserbeaufschlagten Anlagenmöglich sind, betreffen dort diezusätzlichen Belastungen durch feuchtes Schwefelwasserstoffgasund durch feuchte Chlordämpfe.

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Bild 11: Edelstahl Rostfrei in der Abwasserbehandlung (Foto: H. Butting GmbH & Co. KG, Knesebeck)

Bild 12: Verteilerrohre aus Edelstahl Rostfrei in einer Abwasserbehandlungsanlage (Foto: H. Butting GmbH & Co. KG, Knesebeck)

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Die nichtrostenden Stähle der inTabelle 3 genannten Gruppen V2Aund V4A sind gegenüber dem inabwasserbeaufschlagten Anlagenmöglichen Angriff durch feuchtesSchwefelwasserstoffgas nicht bestän-dig (ATV-Merkblatt M 168). Sie zeigenauch Oberflächenangriff und Lochfraßin Atmosphären, in denen sich feuch-te Chlordämpfe ansammeln und kon-densieren können. Es ist dort eineBelüftung notwendig oder ein regel-mäßiges Abwaschen und Reinigen mitWasser.

Die Bilder 11, 12, 13 und 14 zeigenPraxisbeispiele der Abwasserreini-gung. Bei Chloridgehalten höher als200 mg/l sollten nichtrostende Stäh-le der V4A-Gruppe eingesetzt werden.Abwasser ist nicht so eng definiert wiees bei Trinkwasser mit der Trinkwas-serrichtlinie 98/83/EG gegeben ist,vielmehr kann die Zusammensetzungdes Abwassers erheblichen zeitlichenSchwankungen unterworfen sein undder Gehalt an Chlorid-Ionen bei-spielsweise im Winterhalbjahr infolgedes Eintrags von Streusalz starkansteigen.

Bild 13: Schieber aus Edelstahl Rostfrei zwischen zwei Abwasserbecken (Foto: Nickel Institute, Toronto)

Bild 14: Siebanlagen aus Edelstahl Rostfrei im Zulauf einer Kläranlage (Foto: HansHuber AG, Berching)

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4.3 Andere Anwendungen in der Wasserwirtschaft

Wie beim Trink- und Abwasserbestimmt auch bei den Kühlwässernderen Zusammensetzung gemeinsammit den Betriebsbedingungen dieWerkstoffwahl. Das werden in derRegel nichtrostende austenitischeStähle der V2A- oder V4A-Gruppesein. Höhere Belastungen der Kühl-wässer mit Chloriden verlangenjedoch hoch legierte Edelstähle. So empfehlen beispielsweise dasISER-Merkblatt 830 und die VGB-Richtlinie VGB-R 455 P den EdelstahlX2CrNiMoN17-13-5 (1.4439) für denFall von Belastungen des Kühlwassersmit Chlorid-Ionen von > 1500 bis< 5000 mg/l. Noch höhere Belastun-gen mit Chlorid-Ionen, wie sie bei-spielsweise bei der Kühlung mitBrack- oder Meerwasser vorkommen,können die Anwendung entsprechendhöher legierter Austenite wie beispielsweise X1NiCrMoCu25-20-5(1.4539), X1NiCrMoCuN25-20-7(1.4529) oder des Superduplex-Edel-stahls X2CrNiNoN25-7-4 (1.4410)erforderlich machen.

Kommen für Kühl-, aber auch für Feu-erlöschwässer keine vorbehandeltenWässer, sondern aus Oberflächen-gewässern stammende Rohwässerzur Anwendung, kann neben einerVerminderung des Wärmedurch-gangs infolge biologischen Bewuch-ses auch die Wahrscheinlichkeit fürmikrobiologisch beeinflusste Korro-sion deutlich erhöht sein. DieBetriebsbedingungen sind entspre-chend auszulegen und müssen erfor-derlichenfalls ein von vorn herein ein-zuplanendes Biozid-Managementwie beispielsweise permanente odernach Bedarf zu wiederholendeChlorungen vorsehen, in dem Maß,wie die Umweltvorschriften solcheserlauben.

Aus den Möglichkeiten und Erfahrun-gen mit der Anwendung von EdelstahlRostfrei im Trink- und Abwasserbe-reich sowie mit Wässern in einer demTrinkwasser ähnlichen Zusammenset-zung lassen sich viele andere Anwen-dungsmöglichkeiten von EdelstahlRostfrei in der Wasserwirtschaft sinn-gemäß ableiten, wie z.B. für Zubehör-und Einbauteile bei Pumpspeicheran-lagen, Talsperren, Schleusen, im Hoch-

wasserschutz sowie in Bewässerungs-und Entwässerungseinrichtungen.Hinzu kommen die gesondert zuberücksichtigende Wasserwirtschaftin Kraftwerken, im Bergbau, und inSchwimmbädern. Über die Besonder-heiten der Wasserwirtschaft inSchwimmbädern wird in ISER-Merk-blatt 831 berichtet.

5 Lebensdauer/Kostenrechnung

Stehen vor allem die Erstanschaf-fungskosten im Vordergrund derÜberlegungen, wird man sich gernefür den vielfach bewährten verzink-ten Stahl entscheiden. Betrachtetman jedoch darüber hinaus auch diein der Folge anfallenden Kosten fürWartung und Instandhaltung undbringt die zu erwartende Lebensdau-er in Kostenrechnung und Investiti-onsentscheidung ein, so fällt dieRechnung zugunsten von EdelstahlRostfrei aus. Der wichtigste Faktor istdabei die Korrosionsbeständigkeitund damit die Lebensdauer der ausEdelstahl Rostfrei hergestellten Pro-dukte. Diese bringt auch eine Ver-minderung der Reinigungskostenund den Entfall von Wartungskostenmit sich. Zum Ende der Nutzungs-dauer ist Edelstahl Rostfrei schließ-lich ohne besondere Vorbereitungvoll recyclingfähig.

Im Rohrleitungsbereich können sichRohre aus nichtrostenden Stählen vonvornherein kostengünstiger rechnenals solche aus verzinktem Stahl, weilsich Edelstahlrohre nach tatsächli-chem Betriebsdruck auslegen lassen,während Stahlrohre eine erheblichgrößere genormte Wanddicke habenund meistens nur in dieser beziehbarsind. So beträgt bei DN 200 die Wanddicke für Stahlrohre mindestens4,5 mm, für Lagerdimensionen meistjedoch 6,3 mm. Alternativ könnenaus nichtrostendem Stahl Rohre der Abmessungen 204 x 2,0 mm oder219 x 2,5 mm zur Verwendung kom-men. Die daraus resultierendeGewichtsdifferenz macht die Aus-führung in nichtrostendem Stahlkostengünstiger.

6 Häufig gestellteFragen

Eine Reihe häufig gestellter Fragenüber den korrekten Werkstoffeinsatzwerden nachfolgend aufgeführt undbeantwortet:

Frage:Welche Korrosionsursachen sind heute die häufigsten in der mechani-schen Vorreinigung von Abwasser?

Antwort:Ein zu hoher Chloridgehalt (>200 mg/l)des Abwassers bei Verwendung vonV2A-Stählen.

Frage:Was verstehen sie unter einem Korro-sionsschutzkonzept?

Antwort:Unter einem Korrosionsschutzkonzeptist die Betrachtung und Berücksichti-gung aller die Korrosionswahrschein-lichkeit möglicherweise erhöhendenEinflüsse mit den dagegen zu ergrei-fenden Maßnahmen, sowohl kon-struktiv als auch betrieblich, bereitsin der Planungs- und Projektierungs-phase zu verstehen. Diese Einflüsseund Maßnahmen betreffen unteranderem den Chloridgehalt des Was-sers, die entsprechende Werkstoff-auswahl, die Wartung und ggf. regel-mäßige Reinigung der Anlagen, sowieeine ausreichende Belüftung, sofernin Abwasseranlagen mit dem Auf-treten von Schwefelwasserstoff zurechnen ist.

Frage:Reichen höherwertige Edelstähle wiebeispielsweise 1.4404 oder 1.4571aus gegen einen Korrosionsangriffdurch hohe Schwefelwasserstoff-gehalte in Abwassersystemen?

Antwort:Nein, eine bedarfsgerechte Be- undEntlüftung ist notwendig.

Frage:Wann ist Schwefelwasserstoff inAbwasseranlagen zu erwarten?

Antwort:Bei langen Verweilzeiten im Zulauf-kanal und einem sauerstoffarmenAbwasser.

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Frage:Was ist zu beachten beim Transportvon Edelstahlprodukten im Winterbzw. per Schiff?

Antwort:Es ist eine geschlossene dichte Ver-packung als Schutz gegen Streusalzbzw. Meerwasser vorzusehen.

Frage:Was sind die Vorteile des Vollbadbei-zens und Passivierens gegenübereiner mechanischen Oberflächenbe-handlung?

Antwort:Auch nicht zugängliche Flächen wer-den passiviert und es bildet sich einestabilere Passivschicht aus.

Frage:Wann ist der Einsatz unterschiedlicherEdelstähle bei einem Produkt, unter-teilt nach Medium berührend undnicht berührenden Flächen, sinnvoll?

Antwort:Medium berührte Flächen aus V4A-Stahl, sofern die Konzentration vonChlorid dies erfordert, und Mediumnicht berührte Flächen aus V2A-Stahl,ermöglichen eine kostengünstigeKombination.

Frage:Ist Edelstahl Rostfrei 1.4404 gegenChlor beständig?

Antwort:Bedingt, bis ca. 4 mg/l.

Frage:Worauf muss beim Reinigen vonZementschleier geachtet werden inBerührung mit Edelstahlteilen?

Antwort:Berührung des in der Regel chlorid-haltigen Reinigers mit Edelstahlvermeiden bzw. sofortiges Abspülender Edelstahlflächen mit klarem Wasser.

Frage:Korrosionserscheinungen treten nuran bestimmten Edelstahl-Bauteileneiner Maschine auf - warum?

Antwort:Entweder liegen unterschiedlicheWerkstoffgüten oder unterschiedlicheOberflächenausführungen (warmge-walzt, kaltgewalzt) vor.

Frage:Welche Werkstoffe sind für Trink-wasserleitungen zu empfehlen?

Antwort:V4A-Stähle, beispielsweise EdelstahlRostfrei 1.4404, oder nichtrostendeStähle mit vergleichbarer Korrosions-beständigkeit.

7 Literatur

DIN EN 10088-1, Ausgabe 2005Nichtrostende Stähle – Teil 1: Ver-zeichnis der nichtrostenden Stähle

DIN EN 10088-2, Ausgabe 2005Nichtrostende Stähle – Teil 2: Techni-sche Lieferbedingungen für Blech undBand aus korrosionsbeständigenStählen für allgemeine Verwendung

DIN EN 10088-3, Ausgabe 2005Nichtrostende Stähle – Teil 3: Techni-sche Lieferbedingungen für Halbzeug,Stäbe, Walzdraht, gezogenen Draht,Profile und Blankstahlerzeugnisse auskorrosionsbeständigen Stählen für all-gemeine Verwendung

DIN EN 10312, Ausgabe 2002Geschweißte Rohre aus nichtrosten-den Stählen für den Transport wässri-ger Flüssigkeiten einschließlich Trink-wasser – Technische Lieferbedingun-gen

DIN EN 12502-1, Ausgabe 2005Korrosionsschutz metallischer Werk-stoffe – Hinweise zur Abschätzung derKorrosionswahrscheinlichkeit in Wasserverteilungs- und -speicher-systemen, Teil 1: Allgemeines

DIN EN 12502-4, Ausgabe 2005Korrosionsschutz metallischer Werk-stoffe – Hinweise zur Abschätzung derKorrosionswahrscheinlichkeit in Was-serverteilungs- und -speichersyste-men, Teil 4: Einflussfaktoren für nicht-rostende Stähle

EN ISO 3651-2, Ausgabe 1998Ermittlung der Beständigkeit nichtro-stender Stähle gegen interkristallineKorrosion - Teil 2: Nichtrostende aus-tenitische und ferritisch-austenitische(Duplex-)Stähle; Korrosionsversuch inschwefelsäurehaltigen Medien

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ISER-Publikationenkönnen kostenfrei bei der Informati-onsstelle Edelstahl Rostfrei abgerufenwerden bzw. stehen auch im Internetals Download zur Verfügung,E-Mail: info@edelstahl-rostfrei.deInternet: www.edelstahl-rostfrei.de/Publikationen

"Edelstahl Rostfrei – Eigenschaften"ISER-Merkblatt 821, 3. Auflage, 2003

"Die Verarbeitung von Edelstahl Rost-frei"ISER-Merkblatt 822, 3. überarbeiteteAuflage, 2001

"Schweißen von Edelstahl Rostfrei"ISER-Merkblatt 823, 4. überarbeiteteAuflage, 2004

"Die Reinigung von Edelstahl Rost-frei"ISER-Merkblatt 824, 1. Auflage, 1995

"Beizen von Edelstahl Rostfrei"ISER-Merkblatt 826, 3. überarbeiteteund erweiterte Auflage, 2006

"Korrosionsbeständigkeit nichtro-stender Stähle an der Atmosphäre"ISER-Merkblatt 828, 2. Auflage, 1996

"Edelstahl Rostfrei in Kontakt mitanderen Werkstoffen"ISER-Merkblatt 829, 4. überarbeiteteund erweiterte Auflage, 2005

"Edelstahl Rostfrei in chloridhaltigenWässern"ISER-Merkblatt 830, 2. Auflage, 1997

"Edelstahl Rostfrei in Schwimm-bädern"ISER-Merkblatt 831, 2. überarbeiteteAuflage und aktualisierter Nachdruck,2004

"Edelstahl Rostfrei in Erdböden"ISER-Merkblatt 833, 1. Auflage, 1997

Allgemeine bauaufsichtliche Zulas-sung Z-30.3-6 vom 5. Dezember 2003"Erzeugnisse, Verbindungsmittel undBauteile aus nichtrostenden Stählen"ISER-Sonderdruck 862, DeutschesInstitut für Bautechnik, Berlin, 2003

E. Hini"Werkstoffauswahl, korrekte Verar-beitung und Wirtschaftlichkeit in derTrinkwasserversorgung"in Neue Perspektiven mit EdelstahlRostfrei in der Trinkwasserversorgung,ISER-Dokumentation 883, Tagungs-band, 2003

"Dächer aus Edelstahl Rostfrei"ISER-Dokumentation 962, 1. Auflage,2002

"Edelstahl Rostfrei für Dachentwäs-serung und Dachzubehör"ISER-Merkblatt 964, 1. Auflage, 2005

Informationsstelle Edelstahl RostfreiPostfach 10 220540013 Düsseldorf

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