Bei einem geschweißten 304-Tank traten nach einem Jahr auf beiden Seiten der Schweißnaht "messerschnittartige" Korrosionsrinnen auf – das ist in der Regel kein Qualitätsproblem der Schweißnaht, sondern Sensibilisierung: Die Wärmeeinflusszone verweilte bei 450–850℃, an den Korngrenzen schied sich Chromcarbid aus, wodurch das Chrom in der Nähe der Korngrenzen verbraucht wurde und dieser Ring zu einer "chromverarmten Zone" wurde.
Beurteilung in einem Satz
Dünnblech kühlt beim Schweißen schnell ab, das Sensibilisierungsrisiko ist gering; bei Dickblech, Mehrlagenschweißen und langsamer Abkühlung nach dem Schweißen ist das Risiko hoch. Bei langfristigem Einsatz bei 400–800℃ oder Kontakt mit Salpetersäure/chlorhaltigen Medien oder Verwendung in Reinstwassersystemen muss 304L (oder 321/347) verwendet werden. Normales 304 ist bei gewöhnlichen Strukturbauteilen in kaltem Süßwasser bei Raumtemperatur in der Regel unproblematisch.
Die Unterschiede der drei Werkstoffgüten
- 304: Kohlenstoff ≤ 0,08 %, beim Schweißen am anfälligsten für Sensibilisierung;
- 304L: Kohlenstoff ≤ 0,03 %, der Kohlenstoff reicht nicht aus, um kontinuierliches Chromcarbid zu bilden, das Sensibilisierungsrisiko wird stark reduziert;
- 321 / 347: Zusatz von Titan oder Niob zur Stabilisierung – der Kohlenstoff bindet bevorzugt an Titan/Niob statt an Chrom. Für Hochtemperatureinsatz (400–800℃).
Beachten Sie: 304L "reduziert" das Risiko nur, es ist nicht "immun". Bei extrem dicken Blechen, hohem Wärmeeintrag und mehrfachen Reparaturen kann auch 304L sensibilisieren.
Wie beurteilt man, ob die eigenen Betriebsbedingungen eine Aufwertung erfordern
- Blechdicke: ≥6 mm oder Mehrlagig-Mehrdraht-Schweißen, die Wärmeeinflusszone befindet sich lange im Sensibilisierungstemperaturbereich, es wird empfohlen, direkt 304L zu verwenden;
- Einsatztemperatur: Langfristig 400–800℃ (z. B. Wärmetauscher, Abgassysteme) → 321/347 oder 310S verwenden; bei nur gelegentlicher kurzer Erwärmung reicht 304L;
- Medium: Salpetersäure, chlorhaltiges Wasser, Zellstoff, Reinstwasser (Wasser mit hohem spezifischem Widerstand korrodiert eher selektiv die chromverarmten Zonen) → empfindlich;
- Struktur: Wenn die Schweißnaht in einem Spannungskonzentrationsbereich liegt und keine Lösungsglühung nach dem Schweißen möglich ist, beim Werkstoff von vornherein Reserven einplanen.
Vier mögliche Maßnahmen (nach Kosten von niedrig bis hoch)
- Materialaufwertung: 304 → 304L, die Kostensteigerung ist sehr gering, der Schritt mit dem besten Kosten-Nutzen-Verhältnis;
- Wärmeeintrag kontrollieren: Geringer Strom, hohe Schweißgeschwindigkeit, Kontrolle der Zwischenlagentemperatur, große Pendelbewegungen vermeiden, das Zeitfenster der Sensibilisierung verkürzen;
- Lösungsglühung nach dem Schweißen: Erwärmen auf etwa 1050–1100℃ und anschließend schnelles Abkühlen, um das Chromcarbid wieder in die Matrix zu lösen. Wirksam, aber kostenintensiv (Verformung, Notwendigkeit einer Gesamtbehandlung), nur für kritische Geräte;
- Oberflächenbehandlung: Beizen und Passivieren von Schweißnaht und Wärmeeinflusszone, um die chromverarmte Oberflächenschicht zu entfernen – symptomatische Behandlung, aber für die meisten Betriebsbedingungen ausreichend.
Wie man es überprüft
Bei Unstimmigkeiten führt man normgerechte Prüfungen auf interkristalline Korrosion durch (z. B. Schwefelsäure-Kupfersulfat-Verfahren oder elektrochemische Verfahren), statt sich auf Sichtprüfung zu verlassen. Wenn das Projekt dies bei der Beschaffung verlangt, sollten Prüfverfahren und Bewertungskriterien im Vertrag festgelegt werden, sonst hat nach der Lieferung jeder seine eigene Meinung.
Häufige Fallstricke
- In der Zeichnung steht "304", tatsächlich wird Beständigkeit gegen interkristalline Korrosion benötigt, und erst bei der Abnahme stellt man fest, dass es keine Grundlage gibt;
- 304L als Allheilmittel betrachten: Bei dicken Blechen und hohem Wärmeeintrag sensibilisiert es ebenfalls;
- Nach dem Schweißen nur schleifen, nicht schleifen + passivieren: Die chromverarmte Schicht wird abgeschliffen, aber die Passivschicht nicht wieder aufgebaut, die Korrosion tritt trotzdem auf;
- 321 verwenden, aber den falschen Schweißzusatz wählen (es sollte ein passender stabilisierter Schweißzusatz verwendet werden), die Schweißnaht selbst wird zur Schwachstelle;
- Annehmen, "keine Risse in der Schweißnaht bedeuten Konformität": Sensibilisierung ist ein Gefügeproblem, mit bloßem Auge nicht erkennbar.
Teilen Sie uns Ihre Blechdicke, Schweißverfahren, Einsatztemperatur und das Medium mit, wir geben Ihnen Empfehlungen zur Auswahl von 304 / 304L / 321 und entsprechende Angebote und legen die Ausführungsnormen und Prüfanforderungen im Vertrag fest – die Kosten für solche Probleme entstehen fast ausschließlich im Nachhinein.
