SEW 400 standardsed valtsitud ja sepistatud roostevabad terased

SEW 400 standard – valtsitud ja sepistatud roostevabad terased, klassid, omadused ja rakendused

SEW 400:1997-02 on Saksa tehniline dokument pealkirjaga "Nichtrostende Walz- und Schmiedestähle" ehk "Valtsitud ja sepistatud roostevabad terased", mis avaldati 1997. aasta veebruaris. See kuulub Stahl-Eisen-Werkstoffblätter (SEW) sarja, mis hõlmab Saksamaa terase-, masina- ja metallurgiatööstuses kasutatavate materjalide nõudeid.

Dokument SEW 400 määrab nõuded valitud korrosioonikindlatele teraseklassidele, mis on ette nähtud valts- ja sepistatud toodete tootmiseks. See hõlmab nii suhteliselt madala legeermaterjali sisaldusega teraseid kui ka spetsiaalseid teraseklasse, mis on loodud spetsiifiliste töötingimuste jaoks.

SEW 400 oluline omadus on selle täiendavus Euroopa standardite perekonnale EN 10088. Dokument on asjakohane eelkõige eriklasside, ajalooliste materjalinimetuste ja spetsiifiliste kuumtöötlustingimuste puhul, millel ei ole alati otseseid vasteid praegustes Euroopa standardites.

SEW 400 standardi ulatus

SEW 400 käsitleb valitud roostevabade teraste materjaliomadusi. Nende identifitseerimisel ja valikul tuleks arvesse võtta keemilist koostist, mehaanilisi omadusi, metallograafilist struktuuri, tarnetingimusi ja eeldatavaid töötingimusi.

1. Roostevabade teraste keemiline koostis

Terase klassifitseerimise üks põhielemente on keemiline koostis, mis mõjutab korrosioonikindlust, karastamisvõimet, mehaanilist tugevust, keevitatavust ja töödeldavust.

Kõige olulisemate legeerivate elementide hulka kuuluvad:

• Süsinik (C): mõjutab terase kõvadust ja karastatavust. Selle suurenenud sisaldus võimaldab martensiitsete klasside puhul suurt kõvadust, kuid võib kahjustada korrosioonikindlust, eriti kroomkarbiidide sadestamisel.
• Kroom (Cr): Roostevaba terase korrosioonikindluse eest vastutav peamine element. See võimaldab pinnale passiivse kihi moodustumist, mis piirab edasist keskkonnamõju. Kaitse tõhusus sõltub ka teistest legeerkomponentidest ja töötingimustest.
• Nikkel (Ni): Stabiliseerib austeniitse struktuuri, parandades venivust, löögitugevust ja korrosioonikindlust paljudes keskkondades. Sellel on oluline roll austeniitsete ja kahefaasiliste teraste puhul.
• Molübdeen (Mo): Suurendab vastupidavust punkt- ja pragukorrosioonile, eriti kloriide sisaldavas keskkonnas. Teatud klasside puhul parandab see ka kõvastuvust ja mehaanilisi omadusi kõrgetel temperatuuridel.
• asot (N): Suurendab tugevust ja vastupidavust punktkorrosioonile. See on eriti oluline komponent tänapäevastes dupleksterastes ja kõrglegeeritud austeniitsetes terastes.
• Titaan (Ti) i nioobium (Nb): siduda süsinik stabiilseteks karbiidideks, vähendades struktuuri sensibiliseerimise ohtu teradevahelise korrosiooni suhtes sobivalt valitud klassides ja töötlemistingimustes.

Keemilist koostist tuleks alati viidata konkreetsele klassi tähistusele ja materjali dokumendi väljaandele. Kroomi, nikli või molübdeeni olemasolu üksi ei taga vastupidavust igat tüüpi korrosioonile.

2. Mehaanilised omadused

Mehaanilised omadused on aluseks terase sobivuse hindamisel masinaosade, konstruktsioonielementide ja tööstusseadmete tootmiseks.

Sõltuvalt liigist, materjalivajadusest ja tarnetingimustest on oluline järgmine:

• Tõmbetugevus (Rm) – määrab tõmbekatse ajal saavutatava maksimaalse pinge.
• Tavapärane voolavuspiir (Rp0,2) – võimaldab hinnata materjali vastupidavust jäävdeformatsioonidele.
• Venivus pärast purunemist (A) – iseloomustab terase võimet plastiliselt deformeeruda.
• Kõvadus (HB, HRC) – on eriti oluline martensiitteraste puhul, mis on ette nähtud tööriistade, lõikeelementide ja kulumiskindlate osade tootmiseks.
• Löögitugevus – oluline dünaamiliselt koormatud või madalatel temperatuuridel töötavate elementide projekteerimisel.

Martensiitteraste puhul võivad mehaanilised omadused karastamis- ja noolutusparameetritest olenevalt suuresti varieeruda. Seetõttu võib ainult teraseklasside tähistuste võrdlemine ilma nende kuumtöötlusstaatust arvestamata viia ekslike järeldusteni.

3. Metallurgiatoodete vormid

SEW 400 kehtib valtsitud ja sepistatud teraste kohta. Praktikas kasutatakse nende rühmade materjale mitmesuguste pooltoodete ja konstruktsiooniosade valmistamiseks.

Tüüpiliste materjalide vormide hulka kuuluvad:

• ümmargused, kandilised ja lamedad vardad,
• kuumvaltsitud tooted,
• edasiseks mehaaniliseks töötlemiseks mõeldud pooltooted,
• vabavormilised sepised ja maatriks
• sepistatud materjalist masinaelemendid,
• pooltooted võllide, spindlite, rõngaste ja tööstusseadmete osade tootmiseks.

Märkus: Konkreetse tootevormi nõuded tuleks kindlaks määrata asjakohases materjali- ja tarnestandardis. Näiteks roostevabast terasest torudele võivad kehtida eraldi standardid EN 10216-5 või EN 10217-7. SEW 400 ei tohiks pidada universaalseks tarnestandardiks kõigile roostevabast terasest toodetele.

4. Kuumtöötlus ja tarnetingimused

Roostevabade teraste omadused ei sõltu mitte ainult keemilisest koostisest, vaid ka tootmise ja kuumtöötluse käigus saadud struktuurist.

Sõltuvalt liigist kasutatakse muuhulgas järgmisi vahendeid:

• Lõõmutamine: vajaliku struktuuri saamiseks, plastilisuse parandamiseks või materjali edasiseks töötlemiseks ettevalmistamiseks.
• Kõvenemine: eriti oluline martensiitteraste puhul, mille funktsionaalsed omadused sõltuvad jahutamisel toimuvast struktuurimuutusest.
• Lahti laskmine: võimaldab teil kujundada karastatud terase kõvaduse, tugevuse ja venivuse vahelist suhet.
• Küllastus: kasutatakse muuhulgas austeniitsete ja dupleksteraste puhul sobiva struktuuri ja korrosioonikindluse saavutamiseks.

Protsessiparameetrid tuleb valida individuaalselt. Vale temperatuur või kuumutusaeg võib vähendada korrosioonikindlust, eralduda ebasoodsaid faasid või halvendada mehaanilisi omadusi.

Näiteid teraseklassidest vastavalt standardile SEW 400

Dokument SEW 400 hõlmab erinevate jõudlusomadustega terasetüüpe, alates mõõdukalt agressiivsesse keskkonda mõeldud feriitsetest terastest kuni martensiitsete teraste ja kõrglegeeritud eriterasteni.

X2CrNi12 (1.4003) – feriitsest terasest

X2CrNi12 (1.4003) on ferriitse struktuuriga roostevaba teras, mille kroomisisaldus on ligikaudu 10,5–12,5%. See sisaldab ka vähesel määral niklit. See klass esineb nii SEW 400 dokumentatsioonis kui ka Euroopa EN 10088 standardites, kuigi materjali tingimuste nõuded võivad erineda.
1.4003 teras on tüüpiliste konstruktsiooniteraste ja kõrglegeeritud roostevabade teraste vahepealne variant. Võrreldes tavapäraste süsinikterastega pakub see paremat vastupidavust niiskusele ja kergelt korrodeerivale keskkonnale.
Tüüpilised rakendused: transpordikonstruktsioonid, konveieri elemendid, põllumajandustehnika, masinaosad, korpused ja mõõduka atmosfäärimõjuga konstruktsioonid.
Siiski ei asenda see kõrglegeeritud happekindlaid teraseid väga agressiivses keskkonnas, eriti kõrge kloriidikontsentratsiooni korral.

X65Cr13 (1.4037) – suure kõvadusega martensiitteras

X65Cr13 (1.4037) et roostevaba teras martensiitne, mis sisaldab ligikaudu 0,58–0,70% süsinikku ja 12,5–14,5% kroomi.
Kõrge süsinikusisaldus võimaldab pärast sobivat karastamist ja noolutamist saavutada suure kõvaduse. Materjali iseloomustab hea võime säilitada terav lõikeserv ja vastupidavus abrasiivsele kulumisele.
Tüüpilised rakendused: tööstuslikud noad, lõikeriistad, terad ja elemendid, mis nõuavad suurt pinna kõvadust.
Selle terase korrosioonikindlus on madalam kui paljudel austeniitsetel klassidel. See sõltub kuumtöötlusest, pinna seisundist ja töökeskkonnast. Lihvimine ja poleerimine võivad positiivselt mõjutada selle käitumist korrosioonilistes tingimustes.

X20CrMo13 (1.4120) – martensiitteras molübdeeniga

X20CrMo13 (1.4120) et martensiitse roostevaba teras molübdeeni lisandiga, mis on põhisulamite perekonna poolest sarnane X20Cr13 (1.4021).
Molübdeeni lisamine suurendab vastupidavust teatud tüüpi korrosioonile ja parandab materjali omadusi kõrgematel temperatuuridel.
See klass võib karastatud ja noolutatud olekus töötada temperatuuridel umbes 450–500 °C, eeldusel, et tööparameetrid vastavad projekteerimisnõuetele.
Tüüpilised rakendused: turbiini osad, auruventiilide komponendid, ventiilipesad ja ventiilikorgid, tööstusseadmete komponendid ning valitud tööriistad ja masinaosad.
Selle klassi valimisel on eriti olulised kuumtöötlustingimused ja töötemperatuuril nõutavad mehaanilised omadused.

Euroopa standardite perekonnaga EN 10088 seotud roostevabast terasest klassid

SEW ja EN standardite kohaselt terase tähistuste võrdlemisel võetakse sageli arvesse ka populaarseid austeniitseid ja kahefaasilisi terasemarke. Need on olulised tänapäevaste korrosioonikindlate materjalide valimisel, kuid nende nõudeid tuleks eelkõige kontrollida standardi EN 10088 ja tootestandardite asjakohastest osadest.

X6CrNiMoTi17-12-2 (1.4571) – titaaniga stabiliseeritud austeniitteras

X6CrNiMoTi17-12-2 (1.4571) on austeniitne roostevaba teras, mis sisaldab kroomi, niklit, molübdeeni ja titaani, tuntud ka kui 316Ti teras.
Molübdeen parandab kloriidi sisaldavas keskkonnas vastupidavust punktkorrosioonile, samas kui titaan stabiliseerib struktuuri süsiniku sidumise teel, vähendades sobivates töötingimustes vastuvõtlikkust teradevahelisele korrosioonile.
Tüüpilised rakendused: keemiaseadmed, mahutid, tööstusseadmed, soojusvahetid, naftakeemiaseadmete elemendid ja tehnoloogilised seadmed.
1.4571 teras on populaarne Euroopa keemia- ja energeetikatööstuses. See ei garanteeri aga universaalset vastupidavust kõikidele hapetele ja kloriidilahustele. Materjali sobivus sõltub keskkonna kontsentratsioonist, temperatuurist ja töötingimustest.

X2CrNiMoN22-5-3 (1.4462) – dupleksne roostevaba teras

X2CrNiMoN22-5-3 (1.4462) on kahefaasiline teras, mida nimetatakse dupleks 2205-ks ja mille struktuur koosneb ferriidist ja austeniidist.
Kroomi, nikli, molübdeeni ja lämmastiku kombinatsioon tagab suure mehaanilise tugevuse ning hea vastupidavuse punkt-, pragu- ja pingekorrosioonile paljudes kloriide sisaldavates keskkondades.
Võrreldes klassikaliste austeniitsete terastega tüüp 304 ja 316, iseloomustab dupleksterast 1.4462 oluliselt kõrgem voolavuspiir, mis võib võimaldada kergemate konstruktsioonide projekteerimist, säilitades samal ajal vajaliku kandevõime.
Tüüpilised rakendused: nafta- ja gaasitööstus, avamererajatised, keemiatööstus, soojusvahetid, mahutid, torujuhtmed ja kloriidikeskkonnas töötavad seadmed.
See klass nõuab keevitamisel ja kuumtöötlusel asjakohast lähenemist, kuna vale temperatuuritsükkel võib viia ebasoodsate faaside eraldumiseni ning löögitugevuse ja korrosioonikindluse halvenemiseni.

SEW 400-ga hõlmatud teraste kasutamine tööstuses

SEW 400-s kirjeldatud materjale kasutatakse seal, kus on vaja kombineerida spetsiifiline korrosioonikindlus sobiva mehaanilise tugevuse, kõvaduse või kulumiskindlusega.

• Masinatööstus: võllid, spindlid, puksid, ajamielemendid, täppisdetailid ja tööstustööriistad.
• Energiatööstus: ventiilikomponendid, turbiini osad ja kõrgendatud temperatuuridel töötavad seadmed, tingimusel et materjali tüüp ja seisukord vastavad projekteerimisnõuetele.
• Keemiatööstus: seadmete osad, tehnoloogilised liitmikud ja masinaelemendid, mis puutuvad kokku spetsiifiliste agressiivsete keskkondadega.
• Tööriistatööstus: terad, noad, lõikeosad ja elemendid, mis vajavad suurt kõvadust.
• Transport ja masinaehitus: konstruktsioonid ja komponendid, mis nõuavad mõõdukat korrosioonikindlust ja häid mehaanilisi omadusi.
• Terase- ja metallurgiatööstus: valtsitud pooltooted, sepised ja edasiseks töötlemiseks mõeldud osad.

Rakendusala sõltub konkreetsest klassist. Mitte kõik dokumendis loetletud terased ei sobi kasutamiseks kõrgetel temperatuuridel, merevees või väga agressiivses keemilises keskkonnas.

SEW 400 ja EN 10088 – erinevused ja dokumentide praegune staatus

Euroopa standardiseerimise areng on viinud paljude korrosioonikindlate terasetüüpide nimetuste ja nõuete ühtlustamiseni. Standardid moodustavad nüüdseks dokumentide põhiperekonna. ET 10088.
Selle perekonna kõige olulisemad osad on järgmised:

• EN-10088 1: Roostevabast terasest klasside, kuumakindlate ja roomekindlate teraste loetelu koos nende keemilise koostisega.
• EN 10088-2: Üldiseks otstarbeks mõeldud korrosioonikindlast terasest plaatide, lehtede ja ribade tehnilised tarnetingimused.
• EN 10088-3: Üldiseks kasutamiseks mõeldud korrosioonikindlast terasest pooltoodete, varraste, lattide, traatide, profiilide ja läikiva pinnaga toodete tehnilised tarnetingimused.

SEW 400:1997-02 ei ole Euroopa standardiseerimisega siiski täielikult kõrvaldatud. DIN Media kataloogi kohaselt säilitab dokument kehtiva tehnilise eeskirja staatuse.
Seetõttu tuleks SEW 400 ja EN 10088 standardeid teatud juhtudel pidada teineteist täiendavateks dokumentideks. See on eriti oluline erimarkide tuvastamisel, vanemate tehniliste dokumentide analüüsimisel ja tellimuste töötlemisel vastavalt Saksa materjalispetsifikatsioonidele.
Ei tohi automaatselt eeldada, et eri dokumentide kohaselt sama materjalinumbriga tähistatud klassil on alati identsed nõuded keemilise koostise, kuumtöötluse ja mehaaniliste omaduste osas.

Kuidas õigesti tellida terast vastavalt standardile SEW 400?

Terase tellimisel ei pruugi pelgalt klassinumbri esitamine olla piisav. Eriti eriteraste puhul tuleb täpselt määratleda tehnilised nõuded ja tarnetingimused.

Pakkumistaotluses on kasulik märkida:

• Terase klass: täielik tähtnumbriline tähistus ja materjali number, nt X20CrMo13 / 1.4120.
• Materjali dokument: SEW 400:1997-02 või muu asjakohane spetsifikatsioon koos väljaandega.
• Toote vorm: varras, sepis, pooltoode või muu vajalik vorm.
• Mõõtmed ja tolerantsid: läbimõõt, paksus, pikkus ja lubatud hälbed.
• Kohaletoimetamise staatus: nt lõõmutatud, kuumtöödeldud või edasiseks kuumtöötluseks ettevalmistatud.
• Mehaanilised omadused: nõutav kõvadus, tugevus, voolavuspiir või muud parameetrid.
• Kvaliteedi dokumentatsioon: nt standardi EN 10204 kohane punkti 3.1 kontrollsertifikaat, kui see on nõutav.

Erilist töökindlust nõudvate rakenduste puhul tuleb kokku leppida ka testimise ulatus, sisemise kvaliteedi nõuded, materjali jälgitavus ja mis tahes mittepurustav testimine.
Praktiline nipp: Kui seadme tehnilises dokumentatsioonis on täpsustatud vanem SEW- või DIN-standard, kontrollige enne materjali tellimist, kas kaasaegse EN-klassi kasutamine on lubatud. Keemilise koostise sarnasus ei ole materjalide täieliku vahetatavuse kinnitamiseks piisav.

Kokkuvõte – SEW 400 olulisus roostevabade teraste valikul

SEW 400:1997-02 jääb oluliseks teatmedokumendiks valitud valtsitud ja sepistatud roostevabade teraste, eriti Saksamaa tööstuses kasutatavate eriklasside puhul.
Selle spetsifikatsiooni tundmine võib olla eriti kasulik masinate ja seadmete tehnilise dokumentatsiooni analüüsimisel, sepiste tellimisel, ajalooliste märgistuste võrdlemisel ja sobivate jõudlusparameetritega kaasaegsete materjalide otsimisel.
Konkreetse terase valimisel on vaja arvestada mitte ainult selle tähistusega, vaid ka keemilise koostise, tarnetingimuste, mehaaniliste omaduste, töötlemismeetodi ja tegelike töötingimustega.
 
Lisateavet terasemärgistuse ja standardiseerimissüsteemide kohta:
Muud terasestandardid vastavalt standarditele EN, PN, ISO, GOST, OST, ASTM, AISI, TU, DSTU, SEW, DIN, UNS, AFNOR