Din kurv indeholder rabat. Hvis du ændrer din kurv, så vil rabatten blive fjernet

Syrefaste stål?

Er der forskel på de forskellige typer? Og hvad er forskellen?

 

Hvad er syrefaste stål?

Begrebet ”syrefast stål” er en aldeles uvidenskabelig betegnelse, som pr. erfaring dækker rustfrit stål med mindst 2 % molybdæn (Mo). Derudover er der ret frit slag mht. legeringselementer, og det giver naturligvis begrebet ”syrefaste stål” en ret upræcis betydning.

Heldigvis har tiden indsnævret viften en del, og i praksis bruges begrebet ”syrefast” oftest om de austenitiske (= høj-nikkel), rustfri stål af AISI 316-klassen – dvs. typisk med 2,0-3,0 Mo. Stål med endnu højere Mo-indhold (fx 254 SMO (med 6 Mo) eller 904L (med 4-5 Mo) kaldes kun sjældent ”syrefaste” og medtages derfor ikke i denne oversigt.

Selv indenfor den umiddelbart ret begrænsede gruppe af 316-stål er der rige muligheder for variationer, og det meste af denne variation ligger i netop Mo-indholdet. Indenfor 316-klassen tillades normalt mellem 2,0 og 3,0 % Mo, og denne forskel synes måske ret lille. Ser man derimod relativt på sagerne, har et stål med 3,0 Mo faktisk 50 % mere Mo end et stål med kun 2,0 %, og pludselig synes forskellene mellem typerne meget større.

Netop indholdet af Mo er i øvrigt den direkte årsag til, at EN-systemet er langt bedre til at beskrive de syrefaste stål end det gamle (forældede) AISI-system. Mens AISI 316(L) foreskriver 2,0-3,0 % Mo, bliver intervallet i EN-systemet skåret over i to mindre intervaller. Det laveste (og mest almindelige) interval specificerer 2.0-2,5 % (fx EN 1.4401, 4404 og 4571), mens det højere kræver 2,5-3,0 % (fx 4432, 4435 og 4436). Mo-indhold på 2,5-3,0 % er markeret med røde tal i tabellen nedenfor:

tabel

Legeringssammensætningen for seks forskellige ”syrefaste” legeringer af 316-klassen. 4432, 4435 og 4436 har alle Mo fra 2,5 til 3,0 % (= den øvre ende af 316-intervallet på 2,0-3,0 %), hvilket er markeret med røde tal. De tre grønne tal markerer, hvorfor 4404, 4432 og 4435 alle er lavkulstofstål, og det blå angiver indholdet af titan i det eneste titanstabiliserede stål i gruppen (4571). Bemærk, at der ikke er nogen absolut, nedre grænse for Ti i 4571. Grænsen er relativ og afhængig af stålets indhold af kulstof (C).

 

Rangering efter korrosionsbestandighed

At Mo er så interessant, er naturligvis fordi, at netop Mo har stor betydning for stålets korrosionsbestandighed. Dette kommer naturligvis an på mediet og typen af korrosion, men for de fleste korrosionsformer (generel korrosion, grubetæring, spaltekorrosion og spændingskorrosion) er det en fordel med så meget Mo i stålet som muligt. Undtagelsen er den sjældne interkrystallinsk korrosion (IK) mere er et fænomen, der skyldes dannelse af kromkarbider, og som derved bliver et spørgsmål om stålets indhold af kulstof.

Netop risikoen for IK er den direkte årsag til, at man altid bør vælge lavkulstof-stål – 4404, 4432 eller 4435, hvor kulstoffet er markeret i tabellen med grønne tal. Alternativet er titanstabiliset stål (4571), hvor man har tilsat små mængder titan (Ti) for at spise det uønskede kulstof. Dette ses i tabellen ved 4571, hvor titan er markeret med blå tal. Tillegeringen af titan samt de kemiske/mekaniske forhold er grundigt behandlet i paperet ”DS - lavkulstof vs standardstål og titanstabiliserede.pdf”, som kan hentes fra www.damstahl.dk. For en endnu grundigere beskrivelse af problematikken henvises til RS&K, Kap. 4 + 6.4.

Men undtagen IK er det altså en entydig fordel med så meget Mo som muligt, og en rangering af stålene bliver derfor meget ”farvet” af bundniveauet for Mo – med krom (Cr) som en slags ”tie-breaker”. Dette ses tydeligt via den såkaldte Pitting Resistance Equivalent (PREN), hvor N indikerer, at kvælstof (N) regnes med. Rustfrit ståls korrosionsforhold plus PREN-ligningen er behandlet grundigt i paperet ”DS - rustfri korrosion.pdf” (hentes fra www.damstahl.dk) og RS&K, Kap. 6.2.

 

tabel

Rangering af de syrefaste stål efter bestandighed mod grubetæring og spaltekorrosion. PREN (Pitting Resistance Equivalent (N)) er defineret som, %Cr + 3,3·%Mo + 16·%N. Jo højere PREN, jo bedre (RS&K, Kap. 6.2).

 

Ulempen ved enhver sådan rangering er (naturligvis) prisen på grisen. Mo er langt fra gratis, og det spiller en rolle for legeringstillægget. Det samme gør nikkel (Ni), og ”luksusudgaven” 4435 er derfor den klart dyreste 316-variant, mens 4401/4404/4571 er de mindst pebrede. Oven kommer, at 4435 (netop pga. prisen) er ret sjælden, hvilket naturligvis ikke gør stålet billigere. Udbud og efterspørgsel.

 

Magnetisme, rouge og Basler Norm

En detalje, som oftere og oftere dukker op i pharma-branchen er ønsket om at have helt umagnetiske fittings, noget som synes at stamme fra en teori om, at man kan undgå ”rouge” ved at anvende netop umagnetiske komponenter. Rouge er ultratynde jernoxider (RS&K, Kap. 12.3.2), som på mystisk vis dukker op som en generende belægning i farmaceutiske vandsystemer. Især meget varme systemer (fx Water for Injection (WFI)) synes at blive ramt, og mekanismen kendes ikke til bunds, men stålets magnetisme er under mistanke. Jo mere magnetisk, jo større er risikoen for rouge – måske.

Teoretisk set burde alle austenitiske stål (inkl. alle de syrefaste stål i 316-gruppen) være 100 % umagnetiske, men dette er langt fra tilfældet. Koldbearbejdning efterlader ofte en smule restferrit (deltaferrit, δ-ferrit) eller ”deformationsmartensit” i stålet, og begge dele bidrager til at gøre stålet let magnetisk. Af denne grund har man i den såkaldte Baseler Norm (BN2) dekreteret max 0,5 % restferrit i austenitiske stål.

Kigger man på magnetisme, udmærker 4435 sig en smule fremfor de øvrige, især pga. et ret højt indhold af nikkel (Ni). Nikkel er en yderst vigtig ”austenitstabilisator” (RS&K, Kap. 3), og jo højere Ni, jo mere austenitisk. Fem ud af de seks stål i Tabel 1 har en bundgrænse for Ni på 10,0 eller 10,5 %, mens 4435 ligger helt oppe på 12,5 %, og dette ”ekstra” Ni gør 4435 mere austenitisk og derved mindre modtagelig for restmagnetisme end de øvrige.

I praksis ses 4435 derfor ofte i pharmabranchen, og en stor del af anvendelserne skyldes netop ønsket om at have en umagnetisk legering. At 4435 grundet sit lidt højere indhold af Cr og Mo også har en lidt bedre korrosionsbestandighed end de øvrige, synes mest at være en behagelig bivirkning snarere end målet i sig selv.

Skulle uheldet være ude, kan rouge i øvrigt fjernes ved en passende kemisk overfladebehandling, mens mekanisk overfladebehandling ikke kan anbefales. Bejdsning er en effektiv mulighed, men langt bedre og mindre problematisk for både stål og pakninger er det at bruge en dekontaminering, en relativt svag syrebehandling baseret på typisk citronsyre og fosforsyre. Ulempen er, at temperaturen skal være relativt høj (> 80°C) for at sikre en acceptable reaktionshastighed. Teknikken er behandlet i paperet ”DS - overfladebehandling.pdf” eller (bedre) i referenceværket RS&K, Kap. 12.3.2.

 

Både tekst og billeder er © Damstahl og må kun videreformidles efter skriftlig tilladelse. Alle kapitelhenvisninger er til ”Rustfrit Stål og Korrosion” (RS&K; Claus Qvist Jessen, Damstahl; april 2011), ”Rustfrit Stål til Hygiejnisk Udstyr i Food/Pharma” (RS-FP; Claus Qvist Jessen og Erik-Ole Jensen, Damstahl; okt. 2014) eller ”Overfladebehandling af Rustfrit Stål” (ORS; Claus Qvist Jessen, Erik-Ole Jensen m.fl., Damstahl; nov. 2016). Udover dansk og engelsk findes RS&K tillige på tysk og svensk, og RS-FP på svensk. Alle bøger bestilles via www.damstahl.dk

Til toppen