Rostfritt stål – handbok för nyfikna

Nyfiken på rostfritt stål? Då ska du beställa vår senaste bok, Rostfritt stål – handbok för nyfikna av vår egen specialist Claus Qvist Jessen. Den innehåller det mesta som är värt att veta när det gäller rostfritt stål, korrosion, bearbetning, ytbehandlingar och mycket annat. För att ge dig en försmak publicerar vi här ett utdrag ur boken som handlar om att ferritiska stål emellanåt kan vara ett fullgott alternativ till austenitiska stål.
Vill du beställa Rostfritt stål – handbok för nyfikna? Klicka här!

Bokomslag-Rostfritt stål-handbok för nyfikna

Utdrag ur Rostfritt stål – handbok för nyfikna:

Ferritiska stål som alternativ till austenitiska stål
För bara några år sedan var nickelfritt ferritiskt rostfritt stål något man skrattade åt. Det låga priset kunde inte kompensera dålig korrosionsbeständighet, dålig svetsbarhet och de dåliga mekaniska egenskaperna. Därför användes ferritiskt rostfritt stål historiskt sett ofta bara för enkla och billiga konstruktioner där man bara ville ha något som såg snyggt ut.
Det senaste årtiondets kraftiga uppgångar (och fall) för nickelpriserna har emellertid förändrat detta. Nickel är ett mycket viktigt legeringsämne i de austenitiska stålen, och större delen av legeringstillägget för ett 4301-stål utgörs av just nickel. Detta innebär att svängningarna i nickelpriset får stor effekt på̊ de fluktuerande stålpriserna. Det finns därför mycket att vinna på̊ att kunna släppa det dyra och prismässigt instabila nicklet och ändå̊ få en bra korrosionsbeständighet.

Korrosionsbeständighet hos ferritiskt stål

Punktfrätning är en av de vanligaste korrosionsformerna hos rostfritt stål. I avsnitt 3.5.2 visas stålets beständighet mot begynnande punktfrätning som uttrycks med ett PREN-värde (Pitting Resistance Equivalent). Baserat på̊ tabell 3.1 kan man därför förvänta sig att det ferritiska 4509 (PREN 17,5) har samma beständighet mot begynnande punktfrätning som det austenitiska 4301 (PREN 17,5). På samma sätt kan man förvänta sig att det ferritiska 4521 (PREN 22,9) ligger på̊ ungefär samma nivå̊ som det austenitiska 4404 (PREN 23,1). Detta har verifierats på̊ experimentell väg. Så länge punktfrätning utgör den största risken bör man alltså̊ kunna ersätta det traditionella austenitiska stålet med dess ferritiska motsvarighet utan att offra korrosionsbeständigheten.
Återigen måste man tänka på̊ att PREN-värden bara kan användas för att bestämma beständigheten gentemot begynnande punktfrätning. Om korrosion har startat är det bra att ha med Ni som broms, och därför förlöper angreppet snabbare hos ferritiskt stål än austenitiskt. Detta är för övrigt skälet till att de austenitiska stålen klarar sig bättre mot spaltkorrosion än sina ferritiska motsvarigheter. Bägge delarna är goda argument för att alltid välja ett stål där korrosionen aldrig har en chans att sätta igång.
Utöver punktfrätning/spaltkorrosion finns goda skäl att vara uppmärksam på̊ spänningskorrosion (SPK). Spänningskorrosion angriper nästan uteslutande de austenitiska standardstålen ur 4301- och 4401-klasserna (avsnitt 3.7.1), så där har de ferritiska stålen en enorm fördel eftersom de inte alls angrips av kloridinducerad SPK. Det går därför utmärkt att använda ferritiska stål på̊ många platser där SPK är den korrosionsform som påverkar livslängden mest, och där stål ur 4301- och 4401/04-klasserna därför inte kan användas. Ugnar tillverkade av ferritiskt rostfritt stål är en klassiker.
På minussidan för de ferritiska stålen hör det faktum att den frånvarande nickelbromsen gör att de inte motstår allmän korrosion särskilt bra, vare sig i starka syror eller starka baser (t.ex. fig. 3.6). För användning vid extrema pH-värden är traditionella austenitiska rostfria stål därför normalt att föredra framför de ferritiska.

Mekaniska förhållanden för de ferritiska stålen

Ur mekaniskt perspektiv finns vissa skillnader mellan de ferritiska och austenitiska ståltyperna. Tittar man på̊ sträckgränsen (Rp 0,2) är den vanligen marginellt högre för de ferritiska ståltyperna än de motsvarande austenitiska. I gengäld är brottgränsen (Rm) lite lägre, och erfarenheten säger att de ferritiska stålen därför är lättare att klippa och borra i än de väldigt sega austenitiska stålen.
På minussidan för ferriterna står det faktum att brottförlängningen är något mindre än för de gummiartade austenitiska stålen (minst 20 % jämfört med 45 %), vilket gör att ferriterna är mindre lämpliga för kraftiga mekaniska deformationer. Detta gäller framför allt vid ren sträckformning, men ferritiska stål kan i stället ofta användas för djupdragning. I England och Italien använder man till exempel ofta 4016 för cateringutrustning just på̊ grund av djupdragningsegenskaperna som inte alls är så dåliga. Man ska dock inte förvänta sig några mirakel och tro att det går att tillverka en komplicerad dubbeldiskho i ferritiskt rostfritt stål utan mellanglödgning. Det är tyvärr omöjligt.
Brottförlängningen påverkar också̊ vid bockning. Ferritiska stål kan absolut bockas, men inte alls i samma utsträckning som de austenitiska, och bockningsradien måste därför vara större. På det hela taget påminner de ferritiska rostfria stålen (kubisk rumscentrerad struktur) ur mekanisk synpunkt mer om ferritiska svarta stål (även de kubiskt rumscentrerade) än om austenitiska rostfria stål (kubiskt ytcentrerade).
En annan detalj är de mekaniska förhållandena vid extremt låga och extremt höga temperaturer. Vid mycket låga temperaturer kan de ferritiska stålen bli spröda, vilket märks i form av en plötsligt försämrad slagseghet (AV). Vid vilken temperatur denna förändring inträffar varierar en del beroende på̊ legering, tjocklek och eventuella svetsar, men ned till -20 °C går det som regel bra. Till exempel 4509 har med framgång använts utomhus i Norrland där vintertemperaturen lätt hamnar runt –40 °C. För hyperkalla ändamål (t.ex. flytande kväve ned till –196 °C) finns det bara en enda lösning: austenitiskt stål – vanligen 4404.
Även vid förhöjda temperaturer kan man riskera mekaniska problem. Vid längre uppehåll i temperaturområdet 400 till 550 °C kan man riskera ”475°-sprödhet”. Detta fenomen förekommer också̊ för duplexstål (samma temperaturområde), och de ferritiska stålen är därför mindre lämpade för högtemperaturförhållanden än de mer toleranta austeniterna. Observera dock att stålet vid mycket höga temperaturer (över 550 °C) lämnar riskzonen. Då kan de ferritiska stålen återigen bli relevanta (avsnitt 5.3.5), så alla situationer måste bedömas från fall till fall.

Vill du beställa Rostfritt stål – handbok för nyfikna? Klicka här!

Damstahls egen Claus Qvist Jessen är kemiingenjör, fil. dr och en världsledande auktoritet inom rostfritt stål. Han har även skrivit böckerna ”Rostfritt stål och korrosion”, ”Rostfritt stål för hygienisk utrustning inom food/pharma” samt ”Surface Treatment of Stainless Steel – Corrosion and Cleanability”. Du kan beställa dem här.

 

Claus Corner: Rouge

Rouge och rostfritt – vad är det och hur får man bort det?

Rouge är ett tunt rödbrunt lager av järnoxider som kan uppstå i farmaceutiska system, särskilt vid höga temperaturer runt 100 °C. Orsaken och mekanismen bakom är inte belyst till hundra procent men det står klart att rouge orsakas av en ultrasvag korrosion av rostfritt stål och inte, som man tidigare antagit, av att det finns järnjoner i flödesvattnet. Att rouge uppstår har aldrig, så vitt man vet, lett till allvarliga korrosionsangrepp och genomrostning, men den tunna beläggningen är olycklig i exempelvis renvattensystem som ju ska vara partikelfria.

Oklara orsaker till rouge på rostfritt

Orsakerna till rouge är fortfarande oklara, men det står klart att ju bättre stål (högre PEN), desto mindre rouge. Tillsvidare misstänks magnetism ha med saken att göra, och enligt Baseler-Normen (BN2) bör det inte vara mer än 0,5 procent restferrit i austenitiskt stål. Av det skälet är 4435 (12,5–15% N) mycket populär för rördelar inom farma. Även hög temperatur accelererar uppkomsten av rouge, men också pH är viktigt. Starka alkaliska medier (baser, högt pH) är särskilt utsatta för rouge.

Kemisk rengöring bästa lösningen

Det är svårt (läs: omöjligt) att undgå rouge så den näst bästa lösningen är att ta bort den rouge som uppstår. Detta måste ske kemiskt och i praktiken är den bästa lösningen en blandning av citronsyra och fosforsyra. Temperaturen ska vara hög (minst 80–85 °C) och processen tar ofta åtskilliga timmar. Trots den höga temperaturen och långa tiden påverkas själva stålet inte av den svaga syran utan denna angriper bara rougen.

Damstahls egen Claus Qvist Jessen är kemiingenjör, fil. dr och en världsledande auktoritet inom rostfritt stål och fortsätter dela med sig av sina tankar från sin hörna.

Läs de tidigare inläggen här.

Claus Qvist Jessen

Claus Qvist Jessen

Claus Corner: Hygienisk design

Hygienisk design – vad är det?

När man står i köket är det en självklarhet att hålla en hög nivå av renlighet i matlagningen. Vi diskar, antingen för hand eller med maskin, och resultatet ska ju helst bli att våra husgeråd är så rena och bakteriefria att vi håller oss friska och krya.

Men om rengöring hemma är enkelt, är det betydligt mer komplicerat i industrin. Dels sker all rengöring genom att vätskor pumpas genom systemet och dels kan vi inte inspektera resultatet visuellt. Sammantaget ställer det höga krav på både design och drift, och om man inte är tillräckligt uppmärksam kan det leda till katastrofer. Senast det verkligen gick snett var 2014, då smittad rullsylta ledde till flera dödsfall i Danmark.

Att säkerställa maximal rengöring för utrustningen kallas ”hygienisk design”. I den bästa av världar ska allt kunna rengöras utan problem, men så är tyvärr nästan aldrig fallet. Alla de olika krav som finns på funktionalitet, rengöringsmöjligheter och själva konstruktionen kommer automatiskt att dra åt olika håll. Man kan sällan bygga utrustningen både helt perfekt och till ett rimligt pris. Hygienisk utrustning medför därför ofta kompromisser. Dessa bör naturligtvis vara så små och få som möjligt och skrivas in i driftmanualen.

Den idealiska hygieniska designen är avhängigt både material, produkter och drift, men man kommer långt bara genom att använda sunt förnuft. Två genomgående ”regler” är att det i alla behållare och rör säkerställs en god avrinning, och alla ytor ska vara jämna och släta utan skarvar och sprickor. Båda är för övrigt bra för stålets korrosionsbeständighet – vilket verkligen är två flugor i en smäll. Det finns oftast ett samband mellan god hygien och korrosionsbeständighet.

 

Behöver du rör och rördelar för att använda i miljöer som kräver extrem renhet? Använd Super Dairy, som du kan läsa mer om här.

 

Mer om Claus Qvist Jessen kan du läsa här.

Claus Qvist Jessen

Claus Qvist Jessen

Claus Corner: Hur vägsalt påverkar rostfritt

Rostfritt lovar mycket

Adelskap förpliktigar och få namn ”lovar” så mycket som rostfritt stål. Det borde finnas stål som aldrig rostar, men så ser världen dessvärre inte alltid ut. Rostfritt stål kan rosta och en av ”hemligheterna” med problemfri drift är att välja rätt stål för ändamålet.

Detta gäller även rostfritt stål som ska användas ovanför vattenlinjen. Inomhus har vi ofta rostfritt stål i kylskåp och fläktkåpor, och med tanke på den milda och (oftast) mycket torra miljön går det utmärkt att använda de minst beständiga och billigaste legeringarna som till exempel de ferritiska 4016 och 4509.

Vägsalt är boven

Utomhus blir det dock mycket värre. I Sverige och Danmark har vi en stark förkärlek för att salta vägarna under vintern och det är helt okej. Vem orkar med att ha bilar som halkar ner i diket hela tiden? Men priset vi får betala är tyvärr att både bilar och byggnader under en stor del av vintersäsongen befinner sig i en tjock saltdimma. Och inte ens rostfritt stål kan hålla sig utanför farozonen.

Ytlig punktkorrosion är en reell risk på vintern och utomhus bör man inte använda stål med en lägre kvalitet än syrafast 4404. 4404 klarar sig utan rostfläckar om stålet är slätt och sköljs regelbundet. Vid användning av glasblästrat stål bör man överväga än mer beständiga sorter som till exempel duplex 4462.

Vägsalt är inte alltid bra för allt.

 

Vem är Claus?

Claus Qvist Jessen är kemiingenjör, fil. dr och en världsledande auktoritet inom rostfritt stål. Claus har i flera år undervisat och gett expertråd till våra kunder och nu kommer han att göra det även på vår blogg, under rubriken Claus’ Corner. Här kommer han regelbundet att komma med råd och förklaringar till intressanta problemställningar när det gäller rostfritt stål.

Claus Qvist Jessen

Claus Qvist Jessen