Aufkohlung ist ein Phänomen, bei dem Kohlenstoff in den Werkstoff integriert wird. Kohlenstoff neigt stark zur Bindung an Chrom, was zur Bildung von Chromkarbiden insbesondere im Bereich der Korngrenzen führt. Dies verursacht eine Versprödung des Werkstoffs. Die Bindung von Chrom an Kohlenstoff führt zur Abreicherung von Chrom in der Matrix. Dies reduziert die Beständigkeit des Metalls gegenüber Oxidation und Sulphidierung.

Probleme mit Aufkohlung können bei Prozessen auftreten, bei denen CO- oder kohlenwasserstoffhaltige Gasgemische wie Methan, Ethan, Propan und Naphta bei hohen Temperaturen in Kontakt mit dem Werkstoff kommen.

Das Ausmaß der Aufkohlung hängt vom Kohlenstoff- und Sauerstoffgehalt des Gases und der chemischen Zusammensetzung des Werkstoffs ab.

Aufkohlung stellt beispielsweise bei Dampfreformierungsanlagen und Crackingöfen für die Ethylenproduktion ein Problem dar.

Grünfäule und katastrophische Aufkohlung (Metal Dusting)

Grünfäule und katastrophische Aufkohlung sind zwei spezielle Phänomene in Zusammenhang mit aufkohlenden Atmosphären. Probleme mit Grünfäule und katastrophischer Aufkohlung umfassen einen sehr schnellen Zerfall des Werkstoffs.

Auswirkungen von Legierungselementen

Eine gute Beständigkeit gegenüber Aufkohlung geht üblicherweise Hand in Hand mit Oxidationsbeständigkeit. Ein höherer Anteil an Chron (Cr), Silizium (Si), Nickel (Ni) und Aluminium (Al) steigert die Beständigkeit. Wie bei der Oxidation hat die Beifügung von Seltenerde-Metallen und reaktiver Elemente wie Titan (Ti), Zirkonium (Zr) und Yttrium (Y) stark positive Auswirkungen auf die Beständigkeit.

Sorten mit hoher Beständigkeit gegenüber Aufkohlung

Die folgenden Sorten weisen eine sehr hohe oder ausgezeichnete Beständigkeit gegenüber Aufkohlung und Oxidation auf:

  • Sandvik 4C54
  • Sandvik 253 MA*
  • Sandvik 353 MA*
  • Sandvik 7RE10
  • Sanicro 31HT
  • Sanicro 70
  • Sandvik APMT

Materialdatenblatt für Sandvik-Sorten

Einige Fakten zur Aufkohlung

  • Zur Aufkohlung kann es in Gasgemischen kommen, die CO und Kohlenwasserstoffe enthalten, wie z. B. CH4, C2H6, C3H8 und Naphtha
  • Cr, Si, Al, Ni, Seltenerde-Metalle und reaktive Elemente wie Ti, Zr und Y wirken sich günstig auf die Beständigkeit eines Werkstoffs gegenüber Aufkohlung aus
  • Sorten mit hoher Beständigkeit gegenüber Aufkohlung weisen zudem hohe Beständigkeit gegenüber Oxidation auf

* 253 MA und 353 MA sind Marken von Outokumpu OY