Bestimmung des Kohlenstoffanteils in Stahl – Absolute Zuverlässigkeit ist ein Muss

Fehlerhafte Bestimmungen des Kohlenstoffanteils in Stahl können eine Vielzahl von Problemen im Laufe der weiteren Fertigungsprozesse mit sich bringen. Die Durchführung genauer und zuverlässiger Kohlenstoffanalysen ist unerlässlich. Unser OES-Experte Willy Sanders erklärt, warum…

Zwar kommt Kohlenstoffstahl bereits seit über 2000 Jahren zum Einsatz, doch endgültig durchgesetzt hat sich dieser Werkstoff erst während der industriellen Revolution, als Stahlhersteller den hohen Nutzwert durch Zugabe kleiner Kohlenstoffanteile  zum Eisen erkannt haben. Kohlenstoffstahl weist einen höheren Härte- und Festigkeitsgrad als Roheisen auf, was es zu einem idealen Werkstoff im Bauwesen und einer Großzahl anderer Herstellungsverfahren macht. Von Gebäuden über Kochtöpfe hin zu Transportmitteln erweist sich Stahl als große Bereicherung für unser alltägliches Leben.

Um den richtigen Einsatz zu gewährleisten, ist vorab allerdings die exakte Bestimmung des Kohlenstoffgehalts erforderlich. Durch Zugabe von Kohlenstoff  kann einerseits der Stahl positiv beeinflusst werden, wie z.B. der Erhöhung der Festigkeit des Stahls. Dies kann aber gleichzeitig zu nachteiligen  Veränderungen von anderen Eigenschaften wie der Sprödigkeit, dem Schmelzpunkt, und der Verarbeitungsfähigkeit des Materials führen. Niedrig legierte Kohlenstoffstähle weisen in den meisten Fällen einen Kohlenstoffgehalt zwischen 0,15 und 2,0 % auf. Bei Legierungen wie z.B. solchen aus der L-Grade-Gruppe der austenitischen Edelstähle muss der Kohlenstoffgehalt weniger als 0,03 % betragen. Angesichts solch geringer Anteile stellt es folglich immer eine Herausforderung dar, die Bestimmung der genauen Konzentration des Kohlenstoffs sicherzustellen.

Würden Sie das Risiko eingehen?

Ein falsch identifizierter Werkstoff aus der Gruppe der niedrig legierten oder Edelstähle kann demnach nicht der Zusammensetzung entsprechend wärmebehandelt, verarbeitet oder anderen ungeeigneten Prozessen unterzogen werden. Dies kann im schlimmsten Fall zu einer vollständigen Zerstörung des Werkstoffs resultieren. Folglich kommt es zu höheren Kosten für die Entsorgung und Austausch der Teile.

Einige der häufigsten Probleme, die auf fehlerhafte Analysen oder falsch markierten niedrig legierten - und Edelstähle zurückführbar sind, werden erst entdeckt, nachdem der Schweißvorgang bereits abgeschlossen ist. Der Einsatz von Schweißtechniken und Temperaturen, die für die bestimmten Metalle nicht geeignet sind, führen zu Verfärbungen, Korrosion, und sogar Bruch. So kann sich z.B. die Lebensdauer von Wärmetauschern um Jahrzehnte verkürzen, falls der angebaute Flansch aus falsch bestimmtem Stahl hergestellt wurde.

Von Gießereien über Fabriken bis hin zu Laboren: die richtige Bestimmung des Kohlenstoffgehalts hat in praktisch allen Industrien oberste Priorität.

Positive Identifikation

Hersteller und alle Beteiligten der Stahl-Lieferkette sind für die Durchführung einer korrekten Bestimmung der Kohlenstoffgehalte in Stahlproben auf eine 100% zuverlässige Methode angewiesen, da nur so sichergestellt werden kann, dass der Werkstoff in geeigneter Art und Weise verarbeitet wird. Mittels der optischen Emissionsspektrometrie (OES) kann die Kohlenstoffanalyse auf sehr schnelle, exakte, und zuverlässige Weise erfolgen, weshalb diese Methode bereits von tausenden Stahlherstellern bevorzugt wird. OES ermöglicht die schnelle und zuverlässige Identifikation aller im Stahl befindlichen und relevanten Elemente – Kohlenstoff, Silikon, Mangan, Phosphor, Schwefel, Chrom, Nickel, Bor, Stickstoff u.a. Das Einschicken von Proben zur Durchführung von Nassanalysen im Labor ist dabei nicht notwendig. Darüber hinaus ist OES die empfohlene Methode zur Sicherstellung von Prozeduren wie die API 5L (API: American petrol institute) sowie für die Erfüllung weiterer internationaler Industriestandards.

Zuverlässige Lösung

Erhältlich sind sowohl die stationären als auch mobilen OES-Lösungen zur schnellen und genauen Bestimmung von Kohlenstoffgehalten in allen Stahl und Edelstahltypen. Insbesondere Firmen, die großen Wert auf Zuverlässigkeit und Einsatzflexibilität legen, bevorzugen den PMI-MASTER Smart von Hitachi High-Tech aufgrund seiner Mobilität, Schnelligkeit, und hohen Genauigkeit. Dank der einzigartigen Messonde  UVTouch, der Multi-CCD-Optik sowie der Eigenschaft Anzeige und Speicherung von Daten im Feld , außerhalb des Labors zu erstellen, ist es möglich, alle Arten von metallischen Messungen vorzunehmen – von großen Druckgeräteanlagen über Röhren und Bauteile hin zu Drähten von 1 mm Durchmesser. Selbst extrem niedrige Kohlenstoffwerte können in weniger als 20 Sekunden und mit einer Nachweisgrenze (LOD) von 30 ppm ermittelt werden.

Wir von Hitachi High-Tech wissen, wie wichtig die Durchführung exakter Kohlenstoffmessungen und Ermittlung genauer Resultate für Ihren Betrieb sind. Zögern Sie nicht, uns zu kontaktieren, wenn Sie weiterführende Informationen zu PMI-MASTER Smart bzw. anderen Analyselösungen wünschen oder vereinbaren Sie eine Produktdemonstration. Unsere Experten beraten Sie gern.

 

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Datum: 22 December 2017

Autor: Wilhelm Sanders, Produktmanager

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