[0001] Die Erfindung betrifft die Verwendung einer Stahllegierung zur Herstellung von Fittings,
insbesondere Schraub- oder Steckfittings, Armaturen oder Pressverbinder für Medien
oder Trinkwasser führende Gewerke sowie Fittings, insbesondere Schraub- oder Steckfittings,
Armaturen oder Pressverbinder.
[0002] Üblicherweise werden heutzutage hoch kupferhaltige Buntmetall-Legierungen, wie Bronze
oder Rotguss, zur Herstellung Medien führender Bauteile von beispielsweise Gas oder
Trinkwasser führender Gewerke eingesetzt. Die eingesetzten Buntmetall-Legierungen
unterliegen, insbesondere bei für die Trinkwasserversorgung vorgesehenen Gewerken,
hohen Anforderungen. Einerseits müssen die Buntmetall-Legierungen eine besonders hohe
Korrosionsbeständigkeit aufweisen, da die beispielsweise mit Trinkwasser in Kontakt
stehenden Bauteile auch bei langjährigem Einsatz nicht korrodieren sollten. Neben
einer geringen Migrationsneigung von Metallionen in das Medium sollten die Bauteile
auch einfach herstellbar sein und mechanisch gut verarbeitet werden können. Aufgrund
der steigenden Rohstoffpreise für Kupfer, dem Hauptbestandteil der bisher verwendeten
Buntmetall-Legierungen, werden zunehmend Alternativen gesucht, welche neben guten
Verarbeitungseigenschaften ähnlich hohe Korrosionsbeständigkeiten kostengünstig gewährleisten.
Als Edelstahl-Legierungen wurden bisher austenitische Stähle, beispielsweise 1.4301
bzw. 1.4401 Stähle verwendet, welche sich zwar durch eine gute Umformbarkeit auszeichnen,
so dass Fittings, Armaturen oder Pressverbinder wirtschaftlich hergestellt werden
konnten. Allerdings ist deren Korrosionsbeständigkeit, insbesondere bei dickwandigen
Teilen, die im ständigen Kontakt beispielsweise mit Trinkwasser bestehen, verbesserungsfähig.
Ferritische Stähle, welche prinzipiell eine gleichwertige Korrosionsbeständigkeit
aufweisen, sind zwar bekannt, wurden aber bisher nicht zur Herstellung von Fittings,
Armaturen und Pressverbindern eingesetzt, da diese einerseits zur Grobkornbildung
beim Schweißen neigen, was zu einer verringerten Korrosionsbeständigkeit führt. Andererseits
ist die Herstellung dickwandiger Teile, wie beispielsweise Armaturen, aufgrund der
verringerten Umformbarkeit der ferritischen Stahllegierungen problematisch.
[0003] Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Verwendung
einer Stahllegierung vorzuschlagen, welche bei verbesserter Korrosionsbeständigkeit
eine wirtschaftliche Herstellung von Fittings, Armaturen und Pressverbindern ermöglicht.
[0005] Es hat sich überraschenderweise gezeigt, dass durch die Verwendung der Stahllegierung
mit der angegebenen Zusammensetzung Fittings, Armaturen oder Pressverbindern auf wirtschaftliche
Weise hergestellt werden können. Bisher ist man davon ausgegangen, dass entsprechende
ferritische oder austenitisch-ferritische Stahllegierungen nicht zur Herstellung von
entsprechenden Bauteilen geeignet waren, da diese einerseits hinsichtlich der Umformbarkeit
Probleme bereiteten und andererseits bei einem Schweißen stark zu Grobkornbildung
neigen, so dass die Korrosionsbeständigkeit in diesen Bereichen nicht mehr gegeben
ist. Aufgrund von Fortschritten bei den Schweißverfahren, wie beispielsweise beim
Laserschweißen, konnte der Wärmeintrag beim Schweißen so stark reduziert werden, dass
eine Verringerung der Korrosionsbeständigkeit nun nahezu nicht mehr auftritt. Darüber
hinaus haben Fortschritte im Bereich der Umformverfahren, welche ein Fließen des Werkstoffes
ermöglichen, dazu geführt, dass Fittings, Armaturen oder Pressverbindern trotz ihrer
Dickwandigkeit und der zu deren Herstellung benötigten hohen Umformgrade wirtschaftlich
hergestellt werden können. Bei der erfindungsgemäßen Verwendung einer Stahllegierung
wird aufgrund des geringen Kohlenstoffgehalts von max. 0,05 Gew.-% die interkristalline
Korrosion der ferritisch oder ferritisch-austenitischen Stahllegierung deutlich verringert.
Der Chromanteil von 11 Gew.-% bis 25 Gew.-% führt ebenfalls zu einer Verbesserung
der Korrosionsbeständigkeit, wobei höhere Chromgehalte grundsätzlich die Korrosionsbeständigkeit
erhöhen. Allerdings wird mit zunehmendem Chromgehalt die Verarbeitung der Stahllegierung
zu Fittings, Armaturen und Pressverbindern schwieriger. Nickel gilt als Austenitbildner
und bestimmt insofern den Anteil des austenitischen Gefüges in der Stahllegierung.
Bei einem Anteil von weniger als 5 % beträgt der austenitische Anteil etwa 50 % der
Stahllegierung. Je geringer der Nickelgehalt desto höher ist der ferritische Anteil
des Gefüges. Über die Zugabe von max. 2 % Mangan kann die Umformbarkeit der Stahllegierung
verbessert werden. Ein höherer Mangananteil würde dagegen die Korrosionsbeständigkeit
der Stahllegierung verschlechtern. Mit einem Stickstoffgehalt von N ≤ 0,25 Gew.-%
wird erreicht, dass einerseits durch das Vorhandensein von Stickstoff die Beständigkeit
gegen Lochfraß der Stahllegierung verbessert wird. Andererseits wird durch die Begrenzung
des Stickstoffgehaltes auf den genannten Wert die Umformbarkeit der Stahllegierung
nicht negativ beeinträchtigt.
[0006] Gemäß einer nächsten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verwendung weist die Stahllegierung
einen Cr-Gehalt von

in Gewichtsprozent auf. Durch den erhöhten Chromgehalt der Stahllegierung kann insbesondere
die Beständigkeit gegen Korrosion deutlich verbessert werden.
[0007] Um auch bei größeren Wanddicken eine hinreichende Stabilisierung gegen interkristalline
Korrosion der Stahllegierung zu erreichen, weist die Stahllegierung einen Titangehalt
von 0,15 Gew.-% bis 0,8 Gew.-% auf.
[0008] Eine Beschränkung des Molybdän-Gehaltes auf kleiner oder gleich 0,5 Gew.-% erniedrigt
die Kosten bei der Verwendung der Stahllegierung zur Herstellung von Fittings, Armaturen
oder Pressverbindern.
[0009] Eine deutliche Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit kann jedoch durch die alternative
Zugabe von Molybdän erreicht, so dass der Mo-Gehalt in der Stahllegierung auf

in Gewichtsprozent begrenzt ist.
[0010] Vorzugsweise wird der Stickstoffgehalt der Stahllegierung auf

in Gewichtsprozent beschränkt, um das Umformverhalten der Stahllegierung zu verbessern.
[0011] Gemäß einer nächsten weitergebildeten Ausführungsform der Erfindung wird eine Stahllegierung,
die einen Nickelgehalt von

in Gewichtsprozent aufweist, verwendet. Über den Ni-Gehalt wird der Anteil zwischen
ferritischem und austenitischem Gefüge eingestellt. Vorzugsweise beträgt der Anteil
an austenitischem Gefüge maximal 50 %. Bei ähnlich guter Korrosionsbeständigkeit,
wie die der ferritischen Stähle mit sehr geringerem Ni-Gehalt, weist die austenitisch-ferritische
Stahllegierung verbesserte Zähigkeitskennwerte und Dauerfestigkeitseigenschaften in
korrosivem Medium im Vergleich zu austenitischen Stählen und eine verbesserte Umformbarkeit
im Vergleich zu den ferritischen Stahllegierungen auf.
[0012] Durch die Verwendung der Stahllegierung zur Herstellung von Fittings, insbesondere
Schraub- oder Steckfittings, Armaturen oder Pressverbindern für Druckluftgewerke,
Feuerlöschsysteme, Trinkwasserversorgungsgewerke oder Gasleitungen können auf wirtschaftliche
Weise sehr korrosionsbeständige Gewerke zur Verfügung gestellt werden.
[0013] Gemäß einer zweiten Lehre der vorliegenden Erfindung wird die oben aufgezeigte Aufgabe
durch Fittings, insbesondere Schraub- oder Steckfittings, Armaturen oder Pressverbinder
dadurch gelöst, dass diese durch die erfindungsgemäße Verwendung einer Stahllegierung
hergestellt worden sind. Hinsichtlich der Vorteile der so hergestellten Fittings,
Armaturen und Pressverbinder wird daher auf die vorherigen Ausführungen zur erfindungsgemäßen
Verwendung der Stahllegierung verwiesen.
[0014] Es gibt nun eine Vielzahl von Möglichkeiten die erfindungsgemäße Verwendung sowie
die erfindungsgemäßen Bauteile auszugestalten und weiterzubilden. Hierzu wird verwiesen
auf die dem Patentanspruch 1 nachgeordneten Patentansprüche sowie auf die Beschreibung
von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung. Die Zeichnung zeigt in
- Fig. 1 a)-d)
- perspektivische Ansichten von vier Ausführungsbeispielen von erfindungsgemäßen Fittings,
Armaturen und Pressverbindern.
[0015] Ein Ausführungsbeispiel für erfindungsgemäße Armaturen ist beispielsweise das in
Fig. 1a) gezeigte Ventilgehäuse 1. Das zu den Armaturen zählende Ventilgehäuse 1 weist
zum Teil recht hohe Wanddicken auf und kann aus Vollmaterial, beispielsweise zerspanend
aber auch durch Gesenkschmieden der ferritischen oder ferritisch-austenitischen Stahllegierungen
mit den oben angegebenen Legierungsbestandteilen hergestellt werden.
[0016] Insbesondere ein Titangehalt von 0,15 Gew.-% bis 0,8 Gew.-% gewährleistet trotz der
hohen Wanddicken eine gute Korrosionsbeständigkeit des Ventilgehäuses 1 gegen interkristalline
Korrosion. Beim Schweißen des erfindungsgemäßen Ventilgehäuses 1 muss darauf geachtet
werden, dass der Wärmeeintrag möglichst gering ist, da anderenfalls die Stahllegierung
zu starkem Kornwachstum und zur interkristallinen Korrosion neigt. Vorzugsweise wird
daher mit Laserschweißverfahren geschweißt, die auf einen möglichst niedrigen Wärmeeintrag
optimiert sind. Durch die Zugabe von bis zu 2,5 Gew.-% Molybdän kann das Ventilgehäuse
1 darüber hinaus zusätzlich gegen interkristalline Korrosion stabilisiert werden.
[0017] Zwar ist die erfindungsgemäße ferritische oder ferritischaustenitische Stahllegierung
im Vergleich zu Tiefziehstählen in ihrem Umformvermögen beschränkt, dennoch lässt
das Umformvermögen die Fertigung von Endkappen 2 (Fig. 1b)) zu, welche durch Tiefziehen
aus einem Band aus einer entsprechenden Stahllegierung hergestellt wurde, sofern bei
der Umformung ein Fließen des Werkstoffes gewährleistet wird. In einem weiteren Kaltumformschritt
kann beispielsweise eine O-Ringnut 3 in die Endkappe 2 eingebracht werden.
[0018] Einen Pressverbinder 4 zeigt die Fig. 1c). Der Pressverbinder 4 besteht aus einem
Rohr mit einem Überbogen 5 und beidseitigen Anschlussenden 6. Der Überbogen 5 wird
durch Biegen erzeugt, wohingegen die Anschlussstücke 6 beispielsweise durch einen
Stauch- und Aufweitungsschritt aber auch durch die Verwendung eines Innenhochdruckumform-Verfahrens
in den Pressverbinder 4 eingebracht werden. Die Anschlussstücke 6 können auf ein entsprechendes
Anschlussstück, beispielsweise eines Rohres, aufgeschoben werden und mit diesem verpresst
werden, so dass eine dichte Verbindung entsteht.
[0019] Das in Fig. 1d) gezeigte T-Stück 7 weist an den beiden gegenüberliegenden Anschlussenden
O-Ringnuten 3 auf, welche zur Verbindung, beispielsweise mit Pressverbindern dienen.
Beispielsweise kann das T-Stück 7 durch ein Innenhochdruckumformen aus einem längsnahtgeschweißten
Rohr hergestellt werden, wobei das Gewinde 8 beispielsweise zerspanend eingebracht
wird. Allerdings kann das Gewinde 8 auch durch Rollieren hergestellt werden. Als weitere
Umformschritte können das Stauchen, Bördeln, Aushalsen und Aufweiten genannt werden.
Die erfindungsgemäße Verwendung der ferritischen oder ferritisch-austenitischen Stahllegierung
ermöglicht den Einsatz nicht nur der konventionellen Umformtechniken, sondern ergibt
im Ergebnis besonders korrosionsbeständige und wirtschaftlich herstellbare Fittings,
Armaturen oder Pressverbinder Medien oder Trinkwasser führender Gewerke.
2. Verwendung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Stahllegierung einen Cr-Gehalt von

in Gewichtsprozent aufweist.
3. Verwendung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Stahllegierung einen Ti-Gehalt von

in Gewichtsprozent aufweist.
4. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Stahllegierung einen Mo-Gehalt von Mo < 0,5 % in Gewichtsprozent aufweist.
5. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Stahllegierung alternativ einen Mo-Gehalt von

vorzugsweise 1,8 % ≤ Mo ≤ 2,5 %
in Gewichtsprozent aufweist.
6. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Stahllegierung einen N-Gehalt von
N ≤ 0,03 %, vorzugsweise N ≤ 0,015 %
in Gewichtsprozent aufweist.
7. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Stahllegierung einen Ni-Gehalt von

in Gewichtsprozent aufweist.
8. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Stahllegierung zur Herstellung von Fittings, insbesondere Schraub- oder Steckfittings,
Armaturen oder Pressverbinder für Druckluftgewerke, Feuerlöschsysteme, Trinkwasserversorgungsgewerke
oder Gasleitungen verwendet wird.
9. Fittings, insbesondere Schraub- oder Steckfittings, Armaturen oder Pressverbinder
hergestellt durch die Verwendung einer Stahllegierung nach einem der Ansprüche 1 bis
8.