Schweißbare Feinkornbaustähle für Druckbehälter

Verwendung

Diese Feinkornbaustähle sind durch eine Mindeststreckgrenze von 275 - 460 MPa sowie durch eine gute Schweißbarkeit und Sprödbruchsicherheit gekennzeichnet. Sie dienen vor allem zur Herstellung von Druckgasbehältern (z. B. Flüssiggastanks, Butan, Propan), Druckbehältern, Dampfkesselteilen, Druckrohrleitungen, Verdichtern usw.

Für besondere Anforderungen liefern wir folgende Sondersorten:

  • P...NL1 und P...NL2 bzw. P...ML1 und P...ML2 für Anwendungstemperaturen unter -20 °C
  • P...NH für Betriebstemperaturen bis 400 °C.

Der Verarbeiter dieser Stähle muss sich davon überzeugen, dass seine Berechnungs-, Konstruktions- und Verarbeitungsverfahren werkstoffgerecht sind. Die angewandte Schweißtechnik muss sich für den vorgesehenen Verwendungszweck eignen und dem Stand der Technik entsprechen.

Die normalisierend gewalzten Feinkornbaustähle sind gut kalt- und warmumformbar, ohne dass die Werkstoffeigenschaften nachteilig beeinflusst werden. Der Stahl ist daher auch zum Kaltflanschen und Kaltbördeln sowie zum Kaltbiegen und Kaltabkanten unter Berücksichtigung der Biegehalbmesser nach DIN 6935 für einen Stahl entsprechender Festigkeit geeignet. Bei Kaltverformung über 5% oder Warmverformung außerhalb des Temperaturbereiches 850 - 1.000 °C und nach Überzeiten sollten die normalisierend gewalzten Stähle bei 900 - 950 °C nachträglich normalgeglüht werden. Die Haltezeit nach Temperaturausgleich sollte etwa 1 Minute je Millimeter Blechdicke betragen.

Die thermomechanisch gewalzten Feinkornbaustähle sind gut kaltumformbar, ohne dass die Werkstoffeigenschaften nachteilig beeinflusst werden. Der Stahl ist daher auch zum Kaltflanschen und Kaltbördeln sowie zum Kaltbiegen und Kaltabkanten unter Berücksichtigung der Biegehalbmesser nach DIN 6935 für einen Stahl entsprechender Festigkeit geeignet.

Die thermomechanisch gewalzten Feinkornbaustähle für Druckbehälter sind für Wärmebehandlungen oberhalb 580 °C nicht geeignet. Spannungsarmglühen (530 - 580 °C) ist nur dann erforderlich, wenn es in Vorschriften verlangt wird oder die Fertigungsbedingungen einen Abbau der Schweißeigenspannungen zweckmäßig erscheinen lassen. Die Haltezeit sollte zwischen 30 und 60 Minuten liegen.

An dieser Stelle wird auf das Stahl-Eisen- Werkstoffblatt 088 hingewiesen.

Normen

Europe Material no. DE FR IT GB US Salzgitter Flachstahl FK1)
EN 10028-3 DIN 17103 2) NFA 36-205, 36-207 UNI 7382 BS 1501 ASTM
P275NH 1.0487 WStE 285 - Fe E 285 KW 224-400 B A 516 Gr. 60 SB 29 F W A
P275NL1 1.0488 - - Fe E 285 KT 224-400 A A 516 Gr. 60 SB 29 FK A
P275NL2 1.1104 EStE 285 - - 224-400 A - SB 29 F TT A
P355N 1.0562 StE 355 A 510 AP Fe E 355 KG 225-490 A A 516 Gr. 70 SB 36 F G B
P355NH 1.0565 WStE 355 A 510 AP Fe E 355 KW 225-490 B A 516 Gr. 70 SB 36 F W B
P355NL1 1.0566 TStE 355 A510 FP Fe E 355 KT 225-490 A A 516 Gr. 70 SB 36 F K B
P355NL2 1.1106 EStE 355 - - 225-490 A A 707 SB 36 F TT B
EN 10028-5
P355M 1.8821 - - - - - SB 36 TM G B
P355ML1 1.8832 - - - - - SB 36 TM K B
P355ML2 1.8833 - - - - - SB 36 TM TT B
P420M 1.8824 - - - - - SB 42 TM G C
P420ML1 1.8835 - - - - - SB 42 TM K C
P420ML2 1.8828 - - - - - SB 42 TM TT C
P460M 1.8826 - - - - - SB 46 TM G C
P460ML1 1.8837 - - - - - SB 46 TM K C
P460ML2 1.8831 - - - - - SB 46 TM TT C
  1. FK = Festigkeitsklasse, siehe Abmessungen
  2. ungültige Norm

Chemische Zusammensetzung in Gewichtsprozent [%] (Schmelzenanalyse)

Sorte C Si Mn P S N Ni Ti V Nb CE1)
max. max. max. max. max. max. max. max. max. max.
P275NH2)3) 0,16 0,40 0,804) - 1,50 0,025 0,010 0,012 0,50 0,035) 0,055) 0,055) 0,40
P275NL12)3) 0,16 0,40 0,804) - 1,50 0,025 0,008 0,012 0,50 0,035) 0,055) 0,055) 0,40
P275NL22)3) 0,16 0,40 0,804) - 1,50 0,020 0,005 0,012 0,50 0,035) 0,055) 0,055) 0,40
P355N2)3) 0,18 0,50 1,10 - 1,70 0,025 0,010 0,012 0,50 0,036) 0,106) 0,056) 0,43
P355NH2)3) 0,18 0,50 1,10 - 1,70 0,025 0,010 0,012 0,50 0,036) 0,106) 0,056) 0,43
P355NL12)3) 0,18 0,50 1,10 - 1,70 0,025 0,008 0,012 0,50 0,036) 0,106) 0,056) 0,43
P355NL22)3) 0,18 0,50 1,10 - 1,70 0,020 0,005 0,012 0,50 0,036) 0,106) 0,056) 0,43
P355M7)8) 0,14 0,50 ≤ 1,60 0,025 0,010 0,015 0,50 0,059) 0,109) 0,059) 0,39
P355ML17)8) 0,14 0,50 ≤ 1,60 0,020 0,008 0,015 0,50 0,059) 0,109) 0,059) 0,39
P355ML27)8) 0,14 0,50 ≤ 1,60 0,020 0,005 0,015 0,50 0,059) 0,109) 0,059) 0,39
P420M7)8) 0,16 0,50 ≤ 1,70 0,025 0,010 0,0207) 0,50 0,059) 0,109) 0,059) 0,4310)
P420ML17)8) 0,16 0,50 ≤ 1,70 0,020 0,008 0,0207) 0,50 0,059) 0,109) 0,059) 0,4310)
P420ML27)8) 0,16 0,50 ≤ 1,70 0,020 0,005 0,0207) 0,50 0,059) 0,109) 0,059) 0,4310)
P460M7)8) 0,16 0,60 ≤ 1,70 0,025 0,010 0,0207) 0,50 0,059) 0,109) 0,059) 0,4511)
P460ML17)8) 0,16 0,60 ≤ 1,70 0,020 0,008 0,0207) 0,50 0,059) 0,109) 0,059) 0,4511)
P460ML27)8) 0,16 0,60 ≤ 1,70 0,020 0,005 0,0207) 0,50 0,059) 0,109) 0,059) 0,4511)
  1. Ein Kohlenstoffäquivalent kann bei der Bestellung vereinbart werden:CE = C + Mn/6 + (Cr + Mo + V)/5 + (Cu + Ni)/15
  2. Cr ≤ 0,30 %, Cu ≤ 0,30 %, Mo ≤ 0,08 %, Cr + Cu + Mo ≤ 0,45 %
  3. Altotal ≥ 0,020 %
    Wenn N zusätzlich durch Nb, Ti oder V abgebunden wird, entfällt die Festlegung für den Mindestgehalt an AI. Wird N nur mit AI abgebunden, gilt:
    AI / N ≥ 2.
  4. Für Dicken < 6,0 mm ist ein Mindestanteil für Mn von 0,60 % zulässig.
  5. Nb + V + Ti ≤ 0,05 %
  6. Nb + V + Ti ≤ 0,12 %
  7. Altotal ≥ 0,020 %
    Der Mindestwert für Altotal gilt nicht, wenn ausreichende Anteile an anderen stickstoffabbindenden Elementen vorhanden sind.
  8. Mo ≤ 0,20 %, (Cr + Cu + Mo) ≤ 0,60 %
  9. Nb + V + Ti ≤ 0,15 %
  10. Für Dicken > 16 mm ist ein maximales Kohlenstoffäquivalent von 0,45 % zulässig sofern bei der Bestellung vereinbart.
  11. Für Dicken > 16 mm ist ein maximales Kohlenstoffäquivalent von 0,46 % zulässig sofern bei der Bestellung vereinbart.

Mechanische Eigenschaften1)

Sorte Min. Streckgrenze2) [MPa] Zugfestigkeit [MPa] Min. Bruchdehnung [%]
e ≤ 16 e > 16
P275NH 275 265 390 - 510 24
P275NL1 275 265 390 - 510 24
P275NL2 275 265 390 - 510 24
P355N 355 345 490 - 630 22
P355NH 355 345 490 - 630 22
P355NL1 355 345 490 - 630 22
P355NL2 355 345 490 - 630 22
P355M 355 355 450 - 610 22
P355ML1 355 355 450 - 610 22
P355ML2 355 355 450 - 610 22
P420M 420 400 500 - 660 19
P420ML1 420 400 500 - 660 19
P420ML2 420 400 500 - 660 19
P460M 460 440 530 - 720 17
P460ML1 460 440 530 - 720 17
P460ML2 460 440 530 - 720 17
  1. Querproben
  2. e = Nenndicke in mm

Kerbschlagarbeit

Sorte Probenlage Mindestwert der Kerbschlagarbeit1) in J bei einer Prüftemperatur in °C von
längs -50 -40 -20 0 20
P...N - - 45 65 75
P...NH - - 45 65 75
P...NL1 30 40 50 70 80
P...NL2 2) 42 45 55 75 85
quer -50 -40 -20 0 20
P...N - - 30 40 50
P...NH - - 30 40 50
P...NL1 - 27 35 50 60
P...NL2 2) 27 30 40 60 70
P...M - - 27 40 60
P...ML1 - 27 40 60 -
P...ML2 27 40 60 80
  1. Mittelwerte aus 3 Proben; ein Einzelwert darf den geforderten Mindestwert um höchstens 30 % unterschreiten. Für Erzeugnisdicken von 6 - 10 mm entspricht die Probenbreite der jeweiligen Erzeugnisdicke, wobei die Prüfung an Charpy-V-ähnlichen Proben erfolgt. Die in der oberen Tabelle angegebenen Werte verringern sich hierbei proportional zur Probenbreite.
  2. Die Werte werden an simulierend geglühten Proben ermittelt. Für die Einstellung der Werte durch eine abschließende Wärmebehandlung ist der Verarbeiter verantwortlich.

Warmdehngrenze

Die warmfesten Güten P...NH haben neben den Eigenschaften der Grundgüte folgende Mindestwerte für die Warmdehngrenze in Querrichtung.

Sorte Warmdehngrenze Rp0,2 in MPa bei einer Prüftemperatur in °C von 1)
50 100 150 200 250 300 350 400
e ≤ 16 e > 16 e ≤ 16 e > 16 e ≤ 16 e > 16 e ≤ 16 e > 16 e ≤ 16 e > 16 e ≤ 16 e > 16 e ≤ 16 e > 16 e ≤ 16 e > 16
P275NH 266 256 250 241 232 223 213 205 195 188 179 173 166 160 156 150
P355NH 343 334 323 314 299 291 275 267 252 245 232 225 214 208 202 196
  1. e = Nenndicke in mm

Schweißen

Die Feinkornbaustähle dieser Reihe lassen sich nach allen bekannten Schweißverfahren sowohl von Hand als auch mit dem Automaten gut schweißen. Die Güte der Schweißverbindung hängt jedoch vom Schweißverfahren, den Schweißbedingungen und der Wahl der richtigen Schweißzusatzwerkstoffe ab.

Als Schweißzusatzwerkstoffe sind die dieser Festigkeitsgruppe entsprechenden zugelassenen Schweißdrähte bzw. Elektroden zu verwenden. Für das Handschweißen werden Elektroden mit kalkbasischer Umhüllung empfohlen.

Vorwärmen vor dem Schweißen oder dem Brennschneiden ist im Allgemeinen nicht nötig. Bei Außentemperaturen unter +5 °C sollte auf etwa 150 °C vorgewärmt werden.

Nachträgliches Normal- und Spannungsarmglühen bei den normalisierend gewalzten Sorten ist nur dann erforderlich, wenn es in Vorschriften verlangt wird oder Betriebs- und Fertigungsbedingungen einen Abbau der Schweißeigenspannungen zweckmäßig erscheinen lassen. Die thermomechanisch gewalzten Stähle sind nicht für ein Normalglühen geeignet, Spannungsarmglühen ist möglich. Als Haltezeit beim Spannungsarmglühen bei 530 - 580 °C sollten 2 Minuten je Millimeter Blechdicke eingehalten, 30 Minuten nicht unterschritten und 60 Minuten nicht nennenswert überschritten werden.

Bei zu hohen Glühtemperaturen und zu langen Glühzeiten besteht die Gefahr, dass die Festigkeitseigenschaften unter die Werte des Lieferzustandes fallen.

Darüber hinaus sind die Richtlinien für die Verarbeitung dieser Stähle gemäß Stahl- Eisen-Werkstoffblatt 088 zu beachten.

Lieferzustand, Prüfumfang und -bescheinigung

Die Stahlsorten P275NH - P355NL2 werden im normalisierend gewalzten Zustand geliefert. Die Stahlsorten P355M - P460ML2 werden im thermomechanisch gewalzten Zustand geliefert. Für die Lieferung und Prüfung gelten die Bedingungen der DIN EN 10028 Teil 2 und 5, Abschnitte 8.2 und 9.

Prüfbescheinigungen gemäß DIN EN 10204 können wie folgt mitgeliefert werden: EDV, DFÜ, Fax, E-Mail, Papier.