Ventilgehäusematerial - Auswahl zwischen Edelstahl 304 und 316

Bei der Auswahl des Gehäusematerials für ein Ventil ist es wichtig, die Unterschiede zwischen Edelstahl 304 (EN-Stahlnummer 1.4301) und Edelstahl 316 (EN-Stahlnummer 1.4401, 1.4436) zu kennen. Die Entscheidung zwischen den beiden hängt in der Regel von den Korrosionsbeständigkeitsanforderungen der Anwendung ab. Dieser Artikel untersucht die Eigenschaften der einzelnen Stahlsorten, die Kriterien für die Auswahl zwischen ihnen und die Methoden zur Bestimmung, welcher für ein Edelstahlventil geeignet ist.

Inhaltsübersicht

• Was ist rostfreier Stahl?
• Arten von rostfreiem Stahl
• Edelstahl 304 vs. 316
• Andere Faktoren
• Ventile aus rostfreiem Stahl
• FAQs

Was ist rostfreier Stahl?

Stahl besteht im Allgemeinen aus Eisen und Kohlenstoff. Nichtrostender Stahl hingegen umfasst verschiedene Stahlmischungen mit einem Chromgehalt von mindestens 10,5 Gewichtsprozent. Diese Mischungen sind in erster Linie gegen Korrosion oder Oxidation ausgelegt, die auftreten, wenn Metalle mit Sauerstoff (in Luft oder Wasser) reagieren und Rost bilden. Rostfreie Stähle sind zu 100 % recycelbar.

Wenn Chrom (Cr), ein langlebiges Metall, mit Wasser oder Luft in Kontakt kommt, geht es eine chemische Reaktion mit Sauerstoff ein. Bei nichtrostendem Stahl bildet Chromoxid einen dünnen, stabilen Film auf der Oberfläche (Abbildung 2, Bezeichnung A), der das Metall vor Korrosion schützt, indem er die Sauerstoffeinwirkung begrenzt. Dieser Korrosionsschutzprozess wird als Passivierung bezeichnet. Der Schutzfilm kann sich selbst reparieren (Abbildung 2, Buchstabe C), wenn er zerkratzt oder beschädigt wird (Abbildung 2, Buchstabe B).

Arten von rostfreiem Stahl

Die Variation des Verhältnisses der verschiedenen Elemente hat zu vielen Arten von rostfreiem Stahl geführt. Neben Chrom werden dem rostfreien Stahl auch andere Legierungselemente zugesetzt, z. B. Molybdän, Nickel und Titan. Diese Elemente verbessern die Formbarkeit, Festigkeit und chemische Beständigkeit von rostfreiem Stahl.

Austenitischer nichtrostender Stahl ist die am häufigsten hergestellte Familie nichtrostender Stähle. Es entsteht durch die Legierung von Nickel, wodurch es sich hervorragend verformen und schweißen lässt. Die nichtrostenden Stähle 304 und 316 gehören zu dieser Familie.

Edelstahl 304 vs. 316

Bei der Auswahl einer bestimmten Edelstahlsorte für eine bestimmte Anwendung ist die Korrosionsbeständigkeit das erste und wichtigste Kriterium. Möglicherweise müssen auch andere mechanische oder physikalische Eigenschaften berücksichtigt werden, um die Anforderungen an die Gebrauchseigenschaften zu erfüllen.

Korrosionsbeständigkeit

Nichtrostender Stahl 304 (EN-Stahlnummer 1.4301) und nichtrostender Stahl 316 (EN-Stahlnummer 1.4401, 1.4436) haben sehr ähnliche physikalische und mechanische Eigenschaften, ihr Hauptunterschied besteht jedoch in ihrer Korrosionsbeständigkeit in unterschiedlichen Umgebungen:

• 304 Edelstahl
  • Enthält 18% Chrom und 8% Nickel
  • Kostengünstige Wahl, wenn keine hohen Chloridkonzentrationen vorhanden sind.
• Edelstahl 316
  • Enthält 16% Chrom, 10% Nickel und zusätzlich 2% Molybdän
  • Das zugesetzte Molybdän sorgt für eine höhere Korrosionsbeständigkeit gegenüber Säuren und lokalem Lochfraß durch Chloridlösungen wie Meerwasser und Tausalze.

Die Korrosionsbeständigkeit von nichtrostendem Stahl in sauren oder basischen Lösungen hängt von der Art und Konzentration der Säure oder Base und der Temperatur der Lösung ab.

Korrosionsbeständigkeit gegenüber Säuren

Rostfreier Stahl	Beständigkeit gegen Säuren
Rostfreier Stahl 304	Gute Beständigkeit gegen mäßig aggressive organische Säuren, wie Essig- und Ameisensäure Anfällig für Korrosion (z. B. Lochfraß und Spaltkorrosion) durch starke Säuren wie Schwefel- oder Salzsäure Beständig gegen die meisten Konzentrationen von Phosphorsäure und Salpetersäure, kann jedoch in heißen konzentrierten Lösungen Spannungsrisskorrosion aufweisen
Rostfreier Stahl 316	Bessere Säurebeständigkeit als Edelstahl 304, insbesondere wenn Chloridionen im System vorhanden sind Bessere Beständigkeit gegen Schwefelsäure als Edelstahl 304. Kann bei Konzentrationen über 20 % oder Temperaturen über 50 °C (122 °F) korrodieren Anfällig für Korrosion durch Salzsäuren Bessere Beständigkeit gegen Phosphorsäure-, Essig-, Ameisen- und Weinsäurelösungen in einem breiten Konzentrations- und Temperaturbereich

Tabelle 1: Edelstahl 304 vs. 316 Beständigkeit gegen Säuren

Korrosionsbeständigkeit gegenüber Basen

Rostfreier Stahl	Resistenz gegen Basen
Rostfreier Stahl 304	Gute Beständigkeit gegen Laugen Kann schwachen Basen wie Natriumhydroxid oder Kaliumhydroxid ausgesetzt werden Kann in Gegenwart von starken Basen bei hohen Temperaturen örtlich begrenzt korrodieren
Rostfreier Stahl 316	Höhere Beständigkeit gegen Basen als Edelstahl 304 Kann die Korrosionsbeständigkeit gegenüber starken Basen wie Natrium- und Kaliumhydroxid auch bei erhöhten Temperaturen beibehalten

Tabelle 2: Edelstahl 304 vs. 316 Beständigkeit gegen Basen

Andere Faktoren

Wie im obigen Abschnitt über die Korrosionsbeständigkeit erwähnt, sind die meisten anderen Eigenschaften von nichtrostendem Stahl 304 und 316 ähnlich. Die Kenntnis der folgenden Eigenschaften kann bei der Auswahl des richtigen nichtrostenden Stahls helfen, muss aber nicht unbedingt im Vordergrund stehen, es sei denn, die Anwendung stellt sehr genaue Anforderungen:

• Mechanische Eigenschaften: 304 und 316 haben eine ähnliche Zugfestigkeit, Streckgrenze und Dehnung. 316 hat aufgrund des Molybdäns eine etwas höhere Festigkeit und Zähigkeit.
• Kosten: 304 ist aufgrund des fehlenden Molybdäns preiswerter als 316. Die niedrigeren Kosten können bei großen Materialien oder Projekten erheblich sein.
• Hitzebeständigkeit: 316 hat eine etwas höhere Hitzebeständigkeit als 304.
• Herstellung und Verformbarkeit: 304 lässt sich bei der Herstellung, beim Schweißen und beim Umformen etwas leichter verarbeiten als 316.
• Gewicht 316 ist aufgrund des Molybdäns etwas dichter als 304.

Ventile aus rostfreiem Stahl

Ventile aus rostfreiem Stahl sind vor allem wegen ihrer Korrosionsbeständigkeit weit verbreitet. Wenn alles andere gleich ist, unterscheiden sich 304- und 316-Ventile nur unwesentlich in Bezug auf Temperatur und Druckstufe. Achten Sie auf eine eingeprägte Nummer auf dem Ventilkörper, um festzustellen, ob es sich um 304 oder 316 handelt, ähnlich wie bei den Objekten in den Abbildungen 3 und 4. Die folgende Tabelle beschreibt Faktoren, die bei der Wahl zwischen Ventilen aus Edelstahl 304 und Edelstahl 316 zu berücksichtigen sind.

Eigentum	Ventil aus rostfreiem Stahl 304	Ventil aus Edelstahl 316
Korrosionsbeständigkeit	Gute Beständigkeit, aber schlechter als 316	Überlegen gegenüber 316 durch den Zusatz von Molybdän
Anwendungen	Lebensmittelverarbeitung, Wasseraufbereitung, allgemeine Sanitäranlagen und andere Anwendungen, die eine moderate Korrosionsbeständigkeit erfordern	Meeresumgebungen, chemische Verarbeitung, pharmazeutische Industrie und andere Anwendungen mit hohen Anforderungen an die Korrosionsbeständigkeit
Kosten	Weniger teuer	Teurer

Tisch 3: Die Wahl zwischen Ventilen aus Edelstahl 304 und Edelstahl 316

FAQs

Wie kann ich den Unterschied zwischen Edelstahl 304 und Edelstahl 316 erkennen?

Wenn sie nicht gestempelt sind, kann man den Unterschied zwischen diesen beiden Arten von rostfreiem Stahl nur durch eine chemische Prüfung feststellen. Es gibt keine visuellen Marker oder mechanischen Eigenschaften, die eine Unterscheidung erleichtern.

Wie kann ich zwischen Edelstahl 304 und Edelstahl 316 wählen?

Die Wahl zwischen diesen beiden Arten von nichtrostendem Stahl hängt in der Regel davon ab, wie viel Korrosionsbeständigkeit erforderlich ist. Edelstahl 316 hat eine höhere Korrosionsbeständigkeit, ist aber auch teurer.