Technik 8. September 2026

Welche Oberflächengüte braucht ein Sanitärventil?

Zwei baugleiche geschnittene Edelstahl-Ventilgehäuse nebeneinander, links die Bohrung mechanisch poliert mit gerichteter Struktur, rechts elektropoliert zu einem richtungslosen Spiegel

Kernaussage

Poliert auf einer Zeichnung spezifiziert nichts. ASME BPE löst das über Bezeichnungen statt über Zahlen: SF1 bis SF3 sind mechanisch poliert bei 20, 25 und 30 Mikrozoll Ra, SF4 bis SF6 sind elektropoliert bei 15, 20 und 25 Mikrozoll. Das Verfahren gehört zur Anforderung, weil zwei bei gleichem Ra gemessene Flächen nicht dieselbe Fläche sind. Mechanisches Polieren hinterlässt Kaltverformung, verschmiertes Metall und eingebettetes Schleifkorn in der äusseren Schicht. Elektropolieren trägt diese Schicht ab und hinterlässt eine chromreiche Oberfläche, mit veröffentlichten Cr/Fe-Verhältnissen von 1,41 bis 1,88 gegen 0,82 bis 0,86 an unbehandeltem Material. Es ist kein Selbstläufer: der Elektrolyt hinterlässt Sulfat und Phosphat, und Untersuchungen haben an elektropolierten Proben, bei denen dieser Rückstand blieb, ein schlechteres Korrosionsverhalten gemessen. Und Ra allein ist ein Mittelwert, sodass eine Fläche mit vereinzelten tiefen Kratzern trotzdem besteht.

Was Ra misst und was es auslässt

Ra ist der arithmetische Mittelwert der Absolutbeträge der Abweichungen des gefilterten Rauheitsprofils von seiner Mittellinie über die Auswertelänge. Es beschreibt eine ganze Population von Spitzen und Tälern mit einer Zahl, und genau in der Mittelung geht die Information verloren.

Welche Norm es definiert, hat sich kürzlich geändert, und die Änderung wirkt auf die Zahl. ISO 21920-2:2021 hat ISO 4287:1997 für die Profilmethode abgelöst, und die beiden berechnen den Kennwert nicht gleich.

	ISO 4287:1997	ISO 21920-2:2021
Status	Ersetzt	Aktuell für Oberflächenbeschaffenheit nach der Profilmethode
Berechnung von Ra	Auf jeder der fünf Einzelmessstrecken, gemeldet wird deren Mittelwert	Einmal über die gesamte Auswertelänge
Reihenfolge am Profil	Formentfernung, dann der kurzwellige Filter	Beides vertauscht, passend zur Praxis
Praktische Folge	Ein Wert ohne Angabe der Norm, nach der gemessen wurde, ist mit einem nach der anderen gemessenen nicht verlässlich vergleichbar

Daraus folgen zwei Dinge. Eine Fläche mit vielen flachen, gleichmässigen Riefen und eine mit wenigen vereinzelten tiefen Kratzern können dasselbe Ra liefern, und nur eine davon hält Material. Ra sagt auch nichts über die Richtung, sodass eine umfangsseitig bearbeitete Bohrung und eine axial bearbeitete gleich messen und sich unter Strömung unterschiedlich verhalten.

Deshalb nennt eine sanitäre Spezifikation neben dem Grenzwert das Verfahren, und deshalb schliesst eine Spezifikation, die zusätzlich eine maximale Profilhöhe nennt, vereinzelte tiefe Marken aus, statt sie wegzumitteln.

Der Messort zählt so viel wie die Zahl. Ein Tastschnittgerät braucht physischen Zugang zu der Fläche, die es liest. Ein gerades Rohr gewährt ihn, das Innere eines Ventils weitgehend nicht. Wenn ein Lieferant eine Güte für ein Ventil angibt, ist die nützliche Frage, wo gemessen wurde: am Teil oder an einer mitlaufenden Probe. Das sind zwei verschiedene Aussagen, und nur eine betrifft das Ventil, das Sie kaufen.

Ra ist die arithmetische mittlere Abweichung des Profils von seiner Mittellinie. Eine Fläche mit vielen flachen, gleichmässigen Riefen und eine glattere mit vereinzelten tiefen Kratzern können denselben Wert liefern, und nur eine von beiden bietet einem Partikel einen Platz. Deshalb gehört neben den Mittelwert auch eine maximale Profilhöhe in die Anforderung.

Die Bezeichnungen und was sie jeweils bedeuten

ASME BPE schreibt die Oberflächengüte produktberührter Flächen als SF-Bezeichnung. Die Zahl ist keine Qualitätsrangfolge, sie ist ein Index in eine Tabelle, in der sich das Verfahren auf halbem Weg ändert.

Bezeichnung	Verfahren	Maximales Ra	Maximales Ra (metrisch)
SF1	Mechanisch poliert	20 Mikrozoll	0,51 µm
SF2	Mechanisch poliert	25 Mikrozoll	0,64 µm
SF3	Mechanisch poliert	30 Mikrozoll	0,76 µm
SF4	Elektropoliert	15 Mikrozoll	0,38 µm
SF5	Elektropoliert	20 Mikrozoll	0,51 µm
SF6	Elektropoliert	25 Mikrozoll	0,64 µm

SF1 und SF5 teilen den Grenzwert von 20 Mikrozoll. Sie sind nicht austauschbar. Das eine ist eine mechanisch polierte Fläche bei dieser Rauheit, das andere eine elektropolierte, und der Unterschied liegt darunter.

Warum das Verfahren die Fläche ändert, nicht nur die Zahl

Mechanisches Polieren trägt durch Abrasion ab. Dieser Vorgang hinterlässt eine gestörte äussere Schicht: Kaltverformung, Eigenspannungen, über die Oberfläche gezogenes Metall und darin eingebettetes Schleifkorn. Das Profil ist glatt. Die Schicht unmittelbar darunter ist nicht mehr dieselbe Legierung wie zu Beginn.

Elektropolieren trägt elektrochemisch ab und löst Spitzen schneller als Täler. Es nimmt die gestörte Schicht mit, und weil Eisen bevorzugt in Lösung geht, bleibt eine chromreiche Oberfläche zurück.

Eigenschaft	Mechanisch poliert	Elektropoliert
Materialabtrag	Abrasion	Elektrochemische Auflösung
Zurückbleibende äussere Schicht	Kaltverformung, verschmiertes Metall, eingebettetes Korn	Gestörte Schicht entfernt
Cr/Fe-Verhältnis an der Oberfläche	Nahe der Grundlegierung	1,41 bis 1,88 in veröffentlichten Messungen, gegen 0,82 bis 0,86 unbehandelt
Einschlüsse an der Oberfläche	Bleiben, können überschmiert werden	Bevorzugt gelöst, einschliesslich Mangansulfiden
Vom Verfahren hinterlassener Rückstand	Schleifkorn	Sulfat und Phosphat aus dem Elektrolyten
Richtung	Behält die Richtung des Schleifmittels	Richtungslos

Die beiden Verfahren werden häufig nacheinander eingesetzt

Sie sind nicht in jedem Fall Alternativen. Wo Elektropolieren allein die geforderte Güte nicht erreicht, wird das Teil zuerst mechanisch poliert und danach elektropoliert, und viele Anwendungen schreiben beide Schritte in dieser Reihenfolge vor.

Diese Reihenfolge zählt beim Lesen eines Angebots. Ein Lieferant, der eine elektropolierte Güte anbietet, kann eine raue Fläche elektropolieren oder eine bereits auf ein bestimmtes Ra mechanisch polierte Fläche fertigstellen, und beides ergibt bei gleicher nomineller Bezeichnung ein anderes Ergebnis. Zu fragen ist, wie die Fläche vor dem Bad aussah.

Das Einschlussargument und wo es beginnt

Elektropolieren hilft nicht nur, weil es glättet. Es löst die aktiven Stellen, chromarme Seigerungen und nichtmetallische Einschlüsse, und darunter besonders Mangansulfide.

Mangansulfide sind eine Giesserei- und Schmelzfrage, bevor sie eine Frage der Endbearbeitung sind. Ihre Anzahl ergibt sich aus dem Schwefel in der Charge, und deshalb begrenzt ASME BPE Schwefel im Grundwerkstoff überhaupt. Der genannte Grund ist der Einbrand beim Schweissen, und dasselbe Element bestimmt, wie viele aktive Stellen die Endbearbeitung später aufzulösen hat.

Eine polierte Oberfläche auf einer schwefelreichen Charge ist eine glatte Oberfläche mit mehr Ausgangspunkten. Das ist eine Entscheidung der Giesserei, getroffen bevor irgendetwas den Polierbetrieb erreicht.

Die Aussage, die eine Einschränkung verdient

Elektropolieren wird als durchweg besser als mechanisches Polieren verkauft. Die Literatur ist nicht einhellig, und die Ausnahme ist präzise genug, um sie konstruktiv zu umgehen.

Elektrolyte zum Elektropolieren basieren auf Phosphor- und Schwefelsäure. Arbeiten, die die Passivschicht nach dem Elektropolieren gemessen haben, fanden darin Sulfat und Phosphat aus dem Elektrolyten und berichteten an diesen Proben ein schlechteres Korrosionsverhalten als an mechanisch polierten. Die Chromanreicherung ist real und der Rückstand ebenso, und welcher Effekt überwiegt, hängt davon ab, was nach dem Bad geschah, nicht davon, was darin geschah.

Praktisch folgt daraus: Elektropolieren ist eine zweiteilige Anforderung, das Polieren und die Nachbehandlung, und eine Spezifikation, die nur den ersten Teil nennt, hat das Ergebnis nicht spezifiziert. Fragen Sie nach der Spül- und Passivierfolge und danach, ob die Güte am Teil oder an einer mitlaufenden Probe verifiziert wird.

Wo ein Ventil schwer zu bearbeiten ist

Ein gerades Rohr ist der einfache Fall. Ein Ventil ist kein gerades Rohr, und eine Güteanforderung, die keine Flächen nennt, wird auf die am leichtesten erreichbare angewendet.

Fläche	Warum sie schwierig ist	Was die Güte dort entscheidet
Gerade Bohrung	Offen zugänglich, ein Werkzeug geht gerade hindurch	Der einfache Fall, und meist der einzige gemessene
Sitzaufnahme	Eine Ausnehmung mit Radius am Grund, nur schräg erreichbar	Wo Sitzabrieb sich sammelt und bleibt
Spindelbohrung und unter der Packung	Eine Sackbohrung, die die Hauptbohrung schneidet	Wie stark die Packung bei jeder Betätigung abrasiert
Gehäusekammer um die Kugel	Geschlossenes Volumen, keine Sichtlinie für ein Werkzeug	Hält Medium, das die Hauptströmung nicht überstreicht
Trennflächen zwischen den Gehäuseteilen	Zwei getrennt bearbeitete Flächen müssen bündig zusammentreffen	Ein Absatz oder Spalt ist bei jedem Ra ein Spalt

Die gerade Bohrung ist die Fläche, die ein Lieferant angibt und die ein Prüfer mit einem Taster erreicht. Die anderen vier entscheiden, ob sich das Ventil wie sanitäre Rohrleitung verhält, und sie sind zugleich diejenigen, die am ehesten an einer Probe statt am Teil gemessen wurden.

Die Gehäusekammer verdient gesonderte Aufmerksamkeit. Bei einer schwimmenden Kugel ist sie ein geschlossenes Volumen, an dem die Hauptströmung vorbeigeht statt hindurch, und genau diesen Zustand nennen die sanitären Normen eine Totstrecke und schreiben Regeln, um ihn zu beseitigen. Keine Oberflächengüte behebt das; die Kammer entleert und wird überstrichen, oder sie tut es nicht.

Was in eine Oberflächenspezifikation gehört

Eine Spezifikation mit diesen Angaben lässt sich kalkulieren und verifizieren. Eine, die poliert sagt, keines von beiden.

Verfahren und maximales Ra gemeinsam, als Bezeichnung oder mit beiden Zahlen ausgeschrieben
Eine maximale Profilhöhe zusätzlich zum Mittelwert, damit vereinzelte tiefe Marken ausgeschlossen statt weggemittelt werden
Auf welche Flächen die Anforderung gilt, einzeln benannt, einschliesslich Sitzaufnahme, Spindelbohrung und Gehäusekammer
Ob Elektropolieren gefordert ist, und wenn ja, die anschliessende Spül- und Passivierfolge
Wie die Güte verifiziert wird, am Teil oder an einer mitlaufenden Probe, mit welchem Gerät und nach welcher Norm
Schwefelgehalt im Grundwerkstoff, wo die Einschlussanzahl zählt
Ob die Trennflächen bündig sein müssen, da ein Absatz bei jedem Ra ein Spalt ist

Was hier nicht entschieden wird

Die SF-Bezeichnungen gehören zu ASME BPE und wurden für biopharmazeutischen Produktkontakt geschrieben. Eine Bezeichnung zu zitieren ist ein bequemer Weg, eine Güte zu benennen; BPE-konform wird ein Bauteil dadurch nicht, das ist eine Frage des ganzen Bauteils und seiner Dokumentation.

3-A setzt eine eigene Erwartung, üblich rund 32 Mikrozoll Ra für Produktkontakt, durchgehend lockerer als die BPE-Bezeichnungen. Welche gilt, entscheidet der Prozess, dem das Ventil dient, nicht welche Zahl kleiner ist.

Die zitierten Cr/Fe-Werte stammen aus veröffentlichten Messungen an bestimmten Stählen und Behandlungen. Sie zeigen Richtung und Grössenordnung des Effekts, nicht einen Wert, den ein gegebener Prozess reproduziert.

Häufige Fragen

Ist SF4 besser als SF1?

SF4 ist glatter, 15 Mikrozoll Ra gegen 20, und elektropoliert, sodass die von der Abrasion hinterlassene gestörte Schicht fehlt und die Oberfläche chromreich ist. Ob das besser ist, hängt vom Einsatz ab. Wo er nicht gefordert ist, kostet der zusätzliche Schritt Geld und bringt eine Nachbehandlung mit, die beherrscht werden muss.

Warum genügt Ra allein nicht?

Ra ist ein arithmetischer Mittelwert des Profils. Eine Fläche mit wenigen vereinzelten tiefen Kratzern kann dasselbe Ra liefern wie eine mit vielen flachen, gleichmässigen Riefen, und beide halten Material unterschiedlich. Ra trägt zudem keine Information über die Richtung der Bearbeitung.

Verbessert Elektropolieren die Korrosionsbeständigkeit von allein?

Nicht von allein. Es reichert Chrom an und löst Einschlüsse, beides hilft. Es hinterlässt auch Sulfat und Phosphat aus dem phosphor- und schwefelsauren Elektrolyten, und veröffentlichte Arbeiten haben an Proben mit verbliebenem Rückstand ein schlechteres Korrosionsverhalten gemessen. Spülung und Passivierung nach dem Bad entscheiden, welcher Effekt überwiegt.

Was hat Schwefel im Grundwerkstoff mit der Oberflächengüte zu tun?

Schwefel bestimmt die Anzahl der Mangansulfid-Einschlüsse in der Charge, und diese Einschlüsse sind die aktiven Stellen, die das Elektropolieren löst. Den Schwefel bei der Schmelze zu begrenzen verringert, wie viele es überhaupt gab, und darum setzt ASME BPE Grenzen dafür.

Welche Flächen eines Ventils soll die Güteanforderung abdecken?

Benennen Sie sie einzeln, statt benetzte Flächen zu schreiben. Sitzaufnahme, Spindelbohrung und der Bereich unter der Packung sowie die Gehäusekammer um die Kugel sind die schwer erreichbaren, schwer messbaren und folgenreichsten Flächen.