Was legt ASTM A967 fest, wenn ein Edelstahl-Kugelhahn als passiviert bezeichnet wird?
Das Wichtigste
Nach ASTM A967 ist Passivieren eine chemische Behandlung, die freies Eisen und andere Fremdstoffe von Edelstahl entfernt. Auf Anlauffarben und Zunder wirkt sie in der Regel nicht. Das leistet das Beizen, und eine vollständig gebeizte Oberfläche braucht keine gesonderte Passivierung. Der schützende Chromfilm wird nicht von der Säure aufgebracht; er bildet sich an der Luft auf einer sauberen Oberfläche. A967 überlässt die Wahl des Säurebads dem Lieferanten, sofern der Käufer keines nennt, und die Wahl der Prüfung dem Käufer. „Passiviert“ auf einer Zeichnung oder einem Zeugnis ist deshalb noch keine Spezifikation. Dazu müssen die Norm samt Ausgabe, das Prüfverfahren, das Los und der Prüfbericht genannt werden.
Was entfernt das Passivieren, und was lässt es unberührt?
A967 definiert den Begriff, bevor sie ihn verwendet, denn in der Praxis steht er für mehr als eine Sache. Passivieren ist in der Norm die Behandlung von Edelstahl mit einem milden Oxidationsmittel, etwa einer Salpetersäurelösung, um freies Eisen oder andere Fremdstoffe zu entfernen. Derselbe Absatz hält fest, dass die Behandlung auf Anlauffarben oder Zunder in der Regel nicht wirkt. Bei Sorten mit Schwefelzusatz für bessere Zerspanbarkeit kann sie zudem Sulfide von der Oberfläche lösen.
Die schützende Schicht ist eine andere Sache. Nach der Norm bildet sie sich spontan an der Luft oder in jeder sauerstoffhaltigen Umgebung, sobald die Oberfläche frei von Zunder und Fremdstoffen ist. Ein oxidierendes Bad kann das beschleunigen. Natriumdichromat ist das Beispiel der Norm selbst, und es zählt dort zu den Nachreinigungsbehandlungen, getrennt von den Behandlungen, die Eisen entfernen.
Ein passiviertes Armaturenteil ist also nicht beschichtet worden. Und ein Teil, das noch Zunder oder Anlauffarben trägt, wird durch Passivieren nicht in Ordnung gebracht.
Wie unterscheidet sich das Beizen, und was braucht ein Armaturenteil?
Das Beizen ist die schärfere Behandlung. A967 beschreibt es als fähig, Anlauffarben und Zunder zu entfernen und den Edelstahl selbst aufzulösen. Eine gebeizte Oberfläche sei frei von Zunder, freiem Eisen und Fremdstoffen und brauche keine gesonderte Passivierung. Der Absatz zur Vorbereitung wiederholt den Punkt: Wird bei der letzten Vorbehandlung die gesamte Oberfläche eines Teils gebeizt, ist vor der Prüfung keine weitere Passivierung erforderlich, sofern der Besteller sie nicht vorschreibt. Elektrolytisches Beizen und Elektropolieren gehören zur selben Gruppe.
Die beiden Verfahren beantworten unterschiedliche Oberflächenzustände. Ein Teil, das zunderfrei von der Maschine kommt und auf dem Werkzeugeisen sitzen könnte, ist ein Fall für die Passivierung. Ein Teil mit Zunder muss zuerst entzundert werden. A967 verweist für die Vorbehandlung, mechanisch oder chemisch, auf ASTM A380 (Abschnitt 5.3.1), und Abschnitt 5.3.2 verlangt vor dem Passivierbad eine Oberfläche, die im Wesentlichen frei von Öl, Fett, Rost, Zunder und anderen Fremdstoffen ist. Passivieren über dem Zunder entfernt den Zunder nicht.
Woher kommt das Eisen auf einem Edelstahl-Armaturenteil?
A967 nennt die Quellen in einem nicht verbindlichen Anhang. Umformen, Zerspanen, Gleitschleifen und Läppen können Eisen oder andere Fremdpartikel über die Oberfläche eines Edelstahlteils verschmieren oder in sie eindrücken, und die Partikel zeigen sich später als Rostpunkte oder Flecken. Die Definitionen nennen zusätzlich freies Eisen vom Kontakt mit Stahlwerkzeug. Ein spanend gefertigtes Gehäuse, ein Endstück, eine Kugel oder eine Spindel gehört schon durch den Fertigungsprozess zur ersten Gruppe.
Der Anhang enthält auch eine Regel zum Nachweis. Eine Prüfprobe steht nur dann stellvertretend für die Teile, wenn sie dieselbe Bearbeitung durchlaufen hat, etwa Zerspanen, Schleifen, Wärmebehandeln und Schweißen. Ein Stangenabschnitt, der neben den Armaturenteilen ins Bad gelegt wird, zeigt, dass das Bad arbeitet. Er ersetzt keine bearbeitete Oberfläche, die mit einem Stahlwerkzeug in Berührung gekommen ist.
Was legen die Behandlungen nach A967 fest?
Die Abschnitte 6 und 7 führen fünf Behandlungen mit Salpetersäure und fünf mit Zitronensäure auf. Vier Salpetersäure- und drei Zitronensäure-Behandlungen sind feste Rezepturen. Die übrigen drei sind offen: beliebige Konzentration, Temperatur und Zeit, mit oder ohne Beschleuniger, Inhibitoren oder herstellereigene Zusätze, sofern die Teile die festgelegten Prüfungen bestehen.
| Behandlung | Bad | Temperatur | Mindestdauer |
|---|---|---|---|
| Salpetersäure 1 | 20 bis 25 Vol.-% Salpetersäure, dazu 2,5 ± 0,5 Gew.-% Natriumdichromat | 120 bis 130 °F (49 bis 54 °C) | 20 min |
| Salpetersäure 2 | 20 bis 45 Vol.-% Salpetersäure | 70 bis 90 °F (21 bis 32 °C) | 30 min |
| Salpetersäure 3 | 20 bis 25 Vol.-% Salpetersäure | 120 bis 140 °F (49 bis 60 °C) | 20 min |
| Salpetersäure 4 | 45 bis 55 Vol.-% Salpetersäure | 120 bis 130 °F (49 bis 54 °C) | 30 min |
| Salpetersäure 5 | Andere Kombinationen, mit oder ohne weitere Chemikalien | Offen. Die Teile müssen die Prüfungen bestehen | |
| Zitronensäure 1 | 4 bis 10 Gew.-% Zitronensäure | 140 bis 160 °F (60 bis 71 °C) | 4 min |
| Zitronensäure 2 | 4 bis 10 Gew.-% Zitronensäure | 120 bis 140 °F (49 bis 60 °C) | 10 min |
| Zitronensäure 3 | 4 bis 10 Gew.-% Zitronensäure | 70 bis 120 °F (21 bis 49 °C) | 20 min |
| Zitronensäure 4 | Andere Kombinationen, mit oder ohne weitere Chemikalien | Offen. Die Teile müssen die Prüfungen bestehen | |
| Zitronensäure 5 | Wie Zitronensäure 4, Bad bei pH 1,8 bis 2,2 geführt | Offen. Die Teile müssen die Prüfungen bestehen | |
Die Werte stammen aus der Ausgabe von 2005, die vollständig gelesen wurde. Seiten von Behandlungsbetrieben und Chemielieferanten, die die Norm heute beschreiben, nennen für Salpetersäure 1 bis 4 und Zitronensäure 1 bis 3 dieselben Zahlen.
Die Norm reiht die Bäder nicht. Abschnitt 1.3 sagt, sie gebe keine Empfehlung zur Eignung einer Sorte, einer Behandlung oder eines Abnahmekriteriums für eine bestimmte Anwendung, und Abschnitt 5.1 legt die Wirksamkeit ins Ergebnis: Eine Behandlung funktioniert für eine Sorte, wenn die behandelten Teile bestehen. Nennt der Käufer keine Behandlung, wählt der Lieferant eine aus der Liste (Abschnitt 4.2). Den Streit zwischen Salpetersäure und Zitronensäure entscheidet A967 nicht.
Zwei Einzelheiten übersieht man leicht. Die Schlussspülung verwendet Wasser mit höchstens 200 ppm Gesamtfeststoffen, und die Reaktion muss durch Spülen gestoppt werden, mit oder ohne Neutralisation. Außerdem schließt der Anhang manche Teile aus. Eine aufgekohlte Oberfläche lässt sich nicht passivieren, eine nitrierte sollte nicht passiviert werden, weil die Behandlung die Nitrierschicht korrodiert, und eine hochfeste Sorte wie 440C kann in der Säure Wasserstoffversprödung oder interkristalline Korrosion erleiden, weshalb der Anhang für sie mechanische oder andere chemische Reinigung empfiehlt. Enthält eine Armatur ein gehärtetes oder oberflächenbehandeltes Teil, sollte man nachfragen, wie dieses Teil gereinigt wurde.
Wie wird eine passivierte Oberfläche nachgewiesen?
A967 überlässt das nicht der Sichtprüfung. Sie gibt Prüfverfahren an, die nach demselben suchen, nach freiem Eisen und anderen anodischen Verunreinigungen auf der Oberfläche.
| Verfahren | Bedingung (Ausgabe 2005) | Einschränkung in der Norm |
|---|---|---|
| A. Wasserlagerung | 1 h in destilliertem Wasser, 1 h Trocknen an der Luft, mindestens 12-mal wiederholt | Keine genannt |
| B. Hohe Luftfeuchte | 97 ± 3 % Luftfeuchte bei 100 ± 5 °F (38 ± 3 °C) über mindestens 24 h, nach Reinigung mit Lösemittel | Keine genannt |
| C. Salzsprühnebel | ASTM B117, 5-%ige Salzlösung, mindestens 2 h | Kann bei manchen niedriger legierten martensitischen oder ferritischen Stählen positive Befunde liefern, die nicht von freiem Eisen stammen |
| D. Kupfersulfat | Lösung aufgetragen und mindestens 6 min feucht gehalten; ein Kupferniederschlag bedeutet nicht bestanden | Nicht für martensitische 400er-Stähle und nicht für ferritische 400er-Stähle unter 16 % Cr. Nicht für Teile der Lebensmittelverarbeitung |
| E. Kaliumferricyanid–Salpetersäure | Aufgetragen; Dunkelblaufärbung innerhalb von 30 s zeigt metallisches Eisen an | Für sehr kleine Eisenmengen auf austenitischen 200er- und 300er-Stählen. Nicht für 400er-Stähle. Nicht für Teile der Lebensmittelverarbeitung |
| F. Freies Eisen (Feuchttuch) | Feuchtes Tuchpolster mindestens 60 min auf der Oberfläche, über mindestens 20 in² (130 cm²), Teil bei 50 °F (10 °C) oder wärmer | Gedacht für große Teile, die sich für Verfahren A oder B nicht eignen |
Kupfersulfat und Kaliumferricyanid–Salpetersäure tragen im Text denselben Satz: Sie dürfen nicht an Teilen angewendet werden, die in der Lebensmittelverarbeitung eingesetzt werden (Abschnitte 17.1 und 18.1). Für einen Sanitärkugelhahn bleiben damit Wasserlagerung, Luftfeuchte, Salzsprühnebel und der Feuchttuch-Test, und die Bestellung sollte sagen, welcher. Was ein dreiteiliger Sanitärkugelhahn sonst noch festlegen muss, behandelt der Artikel zu Tri-Clamp.
Prüfungen gelten nur, wenn die Bestellung sie vorschreibt (Abschnitt 13.3). Eine Prüfung je Los genügt, sofern die Bestellung nicht mehr verlangt. Der Behandlungsbetrieb darf ein Los definieren als ähnliche Teile, die innerhalb eines Tages vorbehandelt und passiviert wurden, als eine Größe aus einer Schmelze in einer Lieferung oder bei wenigen Teilen als den gesamten Durchlauf. Ein durchgefallenes Los darf erneut passiviert werden, mit oder ohne neue Vorbehandlung, und wird dann an der doppelten ursprünglichen Probenzahl nachgeprüft.
Die Ausgabe ist wichtig. Der Text von 2005 hat sechs Verfahren, A bis F. Die Zusammenfassung der Ausgabe 2017 bei ASTM nennt fünf Prüfungen, nämlich Wasserlagerung, hohe Luftfeuchte, Salzsprühnebel, Kupfersulfat und Kaliumferricyanid–Salpetersäure, dazu zwei optionale, Feuchttuch und Eintauchen in kochendes Wasser. Maßgeblich ist die Ausgabe, die das Zeugnis nennt.
Was sollten Bestellung und Zeugnis aussagen?
„Passiviert“ auf einer Zeichnung benennt eine Familie von Behandlungen und kein Ergebnis. Die Bestellangaben der Norm selbst zeigen, was daraus eine Anforderung macht:
- Die Norm und ihr Datum. ASTM A967/A967M mit Jahreszahl. Die Ausgabe entscheidet, welche Prüfungen es gibt.
- Der Werkstoff jedes Teils nach Typ und Erzeugnisnorm.
- Die Behandlung, nur wenn es darauf ankommt. Sonst wählt der Lieferant (Abschnitt 4.2).
- Das Prüfverfahren mit seinem Buchstaben. Abschnitt 4.1 macht das zur Wahl des Bestellers, und Prüfungen werden nur durchgeführt, wenn die Bestellung sie verlangt.
- Das Los, wenn die Definition des Behandlungsbetriebs nicht zur Bestellung passt.
- Die Dokumente. Ein Bericht über das verwendete Verfahren und die Prüfungen (Abschnitt 22.1) sowie die Aufzeichnungen zu Badkonzentration und Temperatur, die der Behandlungsbetrieb für jedes Los führen muss und auf Verlangen der Bestellung bereithält (Abschnitt 5.2.2).
Ein Zeugnis, das nur „passiviert“ oder „passiviert nach ASTM A967“ sagt, nennt eine Behandlungsnorm und keine Prüfung. Das heißt nicht, dass schlecht gearbeitet wurde. Es heißt, dass das Zeugnis nicht zeigen kann, ob die Oberfläche geprüft wurde und nach welchem Verfahren. Die Checkliste für das Fabrikaudit behandelt die Schmelzennummern auf der Seite derselben Unterlagen.
Was klärt das nicht?
Das Passivieren betrifft den Zustand der Oberfläche. Ob ein Edelstahl-Kugelhahn im Betrieb rostet, hängt außerdem von Sorte und Umgebung ab, und A967 lehnt es selbst ab zu sagen, welche Behandlung für welche Anwendung geeignet ist. Der Artikel zum Rosten behandelt Lochkorrosion, PREN und Spalten, der Artikel zu SS316 und SS304 die Sorte, und der CF8M-Artikel behandelt, was sich ändert, wenn das Gehäuse gegossen ist. Wie das Elektropolieren eine Oberfläche hinterlässt und welche Passivierung darauf folgen muss, steht im Artikel zur Oberflächengüte von Sanitärventilen.
Die Behandlungsparameter, Prüfbedingungen und Abschnittsnummern oben stammen aus der Ausgabe von 2005 und können in späteren Ausgaben anders nummeriert sein. Prüfen Sie einen Abschnitt gegen die Ausgabe Ihrer Bestellung, bevor Sie sich darauf stützen.
Häufig gestellte Fragen
Müssen Edelstahl-Kugelhähne passiviert werden?
A967 sagt, dass sich die Passivschicht von selbst an der Luft bildet, sobald die Oberfläche frei von Zunder und Fremdstoffen ist, und dass die beschriebenen Behandlungen die Korrosionsbeständigkeit von Edelstahlteilen verbessern sollen, indem sie das bei der Bearbeitung zurückgebliebene Eisen entfernen. Ob ein bestimmter Kugelhahn behandelt wurde, nach welchem Verfahren und mit welcher Prüfung, muss aus den Unterlagen des Herstellers hervorgehen.
Ist Passivieren dasselbe wie Beizen?
Nein. Nach A967 entfernt das Passivieren freies Eisen und wirkt auf Zunder oder Anlauffarben in der Regel nicht. Das Beizen entfernt Zunder und Anlauffarben und löst den Edelstahl selbst an, und eine gebeizte Oberfläche braucht keine gesonderte Passivierung.
Ist Salpetersäure oder Zitronensäure besser zum Passivieren?
A967 führt beide auf und reiht keine vor die andere. Die Wirksamkeit zeigt sich darin, dass die Teile die festgelegten Prüfungen bestehen, und wenn der Käufer keine Behandlung nennt, wählt der Lieferant eine aus der Liste.
Was belegt „passiviert nach ASTM A967“ auf einem Zeugnis?
Es nennt eine Behandlungsnorm. Weil A967 Prüfungen nur anwendet, wenn die Bestellung sie vorschreibt, zeigt der Satz allein nicht, dass überhaupt eine Prüfung durchgeführt wurde. Die Bestellung muss das Prüfverfahren nennen und den Bericht anfordern.
Welche Prüfungen nach A967 kommen für einen Sanitärkugelhahn infrage?
Der Text von 2005 sagt, dass der Kupfersulfat-Test und der Kaliumferricyanid–Salpetersäure-Test nicht an Teilen angewendet werden dürfen, die in der Lebensmittelverarbeitung eingesetzt werden. Für Wasserlagerung, hohe Luftfeuchte, Salzsprühnebel und den Feuchttuch-Test auf freies Eisen gilt keine solche Einschränkung, wobei die Norm anmerkt, dass der Salzsprühnebel bei manchen niedriger legierten martensitischen oder ferritischen Stählen irreführende positive Befunde liefern kann.
Lässt sich ein gehärtetes oder nitriertes Armaturenteil passivieren?
Der Anhang von A967 sagt, dass sich eine aufgekohlte Oberfläche nicht passivieren lässt und eine nitrierte nicht passiviert werden sollte, weil die Säure die Nitrierschicht angreift. Für 440C und ähnliche hochfeste Sorten nennt er die Gefahr von Wasserstoffversprödung oder interkristalliner Korrosion in der Säure und empfiehlt für sie mechanische oder andere chemische Reinigung.
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Quellen: Die veröffentlichten Kurzfassungen von ASTM International zu A967/A967M-17 (behandelte Verfahren, Prüfungen, Aussage, dass die Norm keine Eignungsempfehlung gibt) und A380/A380M-17 (Anwendungsbereich und behandelte Verunreinigungen) sowie die Seite eines Chemielieferanten zur Passivierung mit Zitronensäure, die die Werte für Zitronensäure 1 bis 3 abdruckt.
Die Ausgabe 2005 von A967 wurde vollständig gelesen, nach einer Kopie, die ein Behandlungsbetrieb verbreitet hat, und jeder Behandlungswert, jede Prüfbedingung und jede Abschnittsnummer oben stammt daraus. Die aktuelle Ausgabe von A967 und ASTM A380 werden von ASTM verkauft und wurden nicht vollständig gelesen. Prüfen Sie gegen die Ausgabe Ihrer Bestellung.
Das Titelbild ist eine generierte Illustration und keine Fotografie einer bestimmten Werkstatt oder eines bestimmten Produkts.