Werkstoff 1.4520 für Heizungsinstallationen und geschlossene Wasserkreisläufe

System aus Edelstahlrohren und Pressverbindern im Langzeitversuch

Dr. rer. nat. Jochen Müller, Dr. Roland Nolte, Dr. Georg Uhlig, Sven Pitzer, Axel Vogel

Für die Hausinstallationen werden bereits seit vielen Jahren nichtrostende Stähle eingesetzt. Das Trinkwasser-Leitungsrohr besteht heute entweder aus einem austenitischen Stahl der Sorte 1.4401 oder aus einem ferritischen Stahl der Sorte 1.4521. Beide Werkstoffe haben sich hervorragend bewährt. Für Heizungssysteme wurde die Eignung des ferritischen Werkstoffs 1.4520 im Rahmen einer Feldstudie in Kooperation mit dem IWW Zentrum Wasser in Mülheim an der Ruhr untersucht. Im Gegensatz zu den Trinkwasser-Installationen bestehen Heizungssysteme aus einem geschlossenen Wasserkreislauf. Dieser wirkt weniger korrosiv, da der für eine Korrosionsreaktion erforderliche Sauerstoffgehalt im Wasser mit der Zeit verbraucht wird. Für metallische Rohrleitungen von Heizungssystemen werden heute überwiegend Kupfer und unlegierte C-Stähle eingesetzt. Ziel der Untersuchungen sollte es sein, die Eignung des Werkstoffs 1.4520 für Heizungssysteme nachzuweisen.

Werkstoff 1.4520 – Ferritischer Chromstahl
Der Werkstoff 1.4520 wurde bereits vor mehr als 25 Jahren entwickelt und wird seitdem vor allem in der Hausgeräteindustrie erfolgreich eingesetzt. Zu den typischen Anwendungsgebieten gehören zum Beispiel Waschmaschinentrommeln oder Teleskoprohre für Staubsauger. Der Werkstoff 1.4520 weist nach der zugehörigen Norm DIN EN 10088-2 einen Mindestgehalt an Chrom von 16,0 % auf, Abb. 1.
Bedingt durch eine Stabilisierung mit dem Legierungselement Titan, ist er auch im geschweißten Zustand beständig gegen interkristalline Korrosion. Die Maximalwerte für die Elemente Kohlenstoff und Stickstoff sind nach Norm auf niedrige Gehalte begrenzt. Dadurch verfügt der Werkstoff 1.4520 auch über ein vergleichsweise gutes Umformvermögen.

Rohrherstellung
Für die Erprobung am IWW Zentrum Wasser hat die Esta Rohr GmbH längsnahtgeschweißte Rohre mit Durchmessern von 15 bis 54 mm nach DIN EN 10312, Reihe 2 und von 76,1 bis 108 mm nach DIN EN 10312, Reihe 1 und zusätzlicher Werksvorschrift gefertigt. Ausgehend vom Spaltband der Outokumpu Nirosta GmbH erfolgte zunächst die Rohreinformung und anschließend das Verschweißen mittels Laserstrahl ohne Zusatz. Das typische Erscheinungsbild einer Laserschweißnaht ist in Abb. 2 dargestellt. Kennzeichnend ist eine sehr schmale Ausbildung der Aufschmelzzone und ebenso eine nur sehr geringe Wärmeeinflusszone. Nach dem Schweißen erfolgte noch eine zusätzliche Wärmebehandlung in Linie unter Wasserstoff als Schutzgas. Im Herstellungsprozess wurde auch die Innenseite des Rohrs mit Schutzgas geflutet, um den Sauerstoff zu entfernen und damit die Bildung von Anlauffarben auf der Rohrinnenseite sicher zu vermeiden. Nach dem Schweißen erfolgte eine umfangreiche Prüfung der Rohre mit Hilfe der zerstörungsfreien Prüfmethoden. Hierzu zählt die genormte Prüfung der Schweißnaht und ebenso des Rohrumfangs mit Hilfe der Wirbelstromprüfung. Weiterhin erfolgte eine Prüfung auf Querrisse im Nahtbereich mittels der Fernfeld-Wirbelstromtechnik. […]