Prestatieverschillen van Flenzen Gemaakt van Verschillende Materialen in Hoge-Temperatuur Omgevingen

De prestaties van flenzen in omgevingen met hoge temperaturen variëren aanzienlijk, afhankelijk van het gebruikte materiaal, voornamelijk wat betreft sterktebehoud, oxidatiebestendigheid, kruipweerstand, thermische stabiliteit en compatibiliteit met media. Hieronder volgt een analyse van typische materiaalcategorieën:

1. Koolstofstalen flenzen (bijv. Q235, 20# staal) – Basiskeuze voor lage tot gemiddelde temperaturen
Sterktevermindering bij hoge temperaturen
Koolstofstalen flenzen zijn doorgaans beperkt tot temperaturen onder 425°C. Boven 350°C daalt hun vloeigrens aanzienlijk (bijv. de vloeigrens van 20# staal daalt van 245 MPa bij kamertemperatuur tot 180 MPa bij 400°C). Boven 450°C treedt parelitisering op, wat leidt tot korrelvergroving en uiteindelijk kruipbreuk.
Slechte oxidatiebestendigheid
Snelle oxidatie begint boven 300°C, waarbij een losse Fe₃O₄-laag wordt gevormd. Bij 500°C is de oxidatiesnelheid vijf keer sneller dan bij 300°C. Blootstelling aan zwavel of waterdamp versnelt corrosie verder.

2. Austenitische roestvrijstalen flenzen (304/316, enz.) – Voorkeur voor corrosiebestendigheid bij hoge temperaturen
Betere sterkte en oxidatiebestendigheid bij hoge temperaturen
304 roestvrij staal kan temperaturen tot 870°C weerstaan, terwijl 316L (met molybdeen) een goede sterkte behoudt (vloeigrens ≥ 120 MPa) onder 650°C.
De Cr₂O₃-oxidelaag (van 18-20% chroom) biedt superieure oxidatiebestendigheid (bijv. 90% lagere oxidatiesnelheid dan koolstofstaal bij 800°C).
Risico's bij hoge temperaturen
Sensibilisatie (450-850°C): Carbideprecipitatie kan intergranulaire corrosie veroorzaken (verminderd door stabilisatietreatments, bijv. 321 roestvrij staal met titanium).
Kruipbeperkingen: Boven 650°C versnelt kruipvervorming, waardoor de toelaatbare spanning moet worden verlaagd (bijv. 316L heeft bij 700°C slechts 15% van zijn sterkte bij kamertemperatuur).

3. Duplex stalen flenzen (2205, 2507, enz.) – Kosteneffectief voor corrosie bij hoge temperaturen
Gemiddelde prestaties bij hoge temperaturen
2205 duplex staal is bruikbaar tot 300°C, terwijl super duplex 2507 zich uitstrekt tot 350°C (vloeigrens > 400 MPa bij 300°C, twee keer die van 304 roestvrij staal).
Boven 350°C versnelt de degradatie van de ferrietfase, waardoor de kruipweerstand sneller afneemt dan bij austenitische staalsoorten.

4. Chroom-molybdeen stalen flenzen (15CrMo, P91, enz.) – Ideaal voor hoge temperatuur, hoge druk omstandigheden
Verbeterde sterkte en kruipweerstand
15CrMo (1-1,5% Cr, 0,5% Mo) werkt tot 550°C (vloeigrens > 200 MPa bij 500°C).
P91 (9% Cr, 1% Mo) is bestand tegen 650°C op lange termijn, met twee keer de kruipbreuksterkte van 15CrMo (bijv. 100 MPa vs. 40 MPa bij 600°C gedurende 100.000 uur).

5. Nikkel-gebaseerde legering flenzen (Inconel 625, Hastelloy C-276, enz.) – Ultieme oplossing voor extreme omstandigheden
Ongeëvenaarde prestaties bij hoge temperaturen
Inconel 625 behoudt > 100 MPa treksterkte bij 1093°C.
Hastelloy C-276 is bestand tegen oxidatie tot 1200°C, met een kruiplevensduur van meer dan 100.000 uur (bijv. 5x sterker dan 316L bij 800°C).
Weerstand tegen complexe corrosie
Een hoog nikkelgehalte (≥50%), chroomgehalte (20-30%) en molybdeengehalte (10-16%) maken weerstand mogelijk tegen:
Oxidatie, spanningscorrosie en intergranulaire aantasting in agressieve omgevingen (bijv. 650°C kolenvergassers met H₂S/CO₂).
Geschikt voor 20+ jaar gebruik in extreme omstandigheden zoals zwavelzuur bij hoge temperaturen of olie/gas met veel zwavel.