1.5682 und 13CrMo4-5: Bezeichnung und Standards
1.5682 ist die europäische Werkstoffnummer des niedriglegierten Stahls 13CrMo4-5. Der Name des Stahls gibt direkt die Nennanalyse an: 13 für etwa 1,25 % Chrom, CrMo für die Chrom- und Molybdänzusätze und 4-5 für etwa 0,5 % Molybdän. In der europäischen Praxis ist die Güteklasse für nahtlose Rohre in EN 10216-2 definiert, der Norm für nahtlose Stahlrohre für Druckzwecke mit spezifizierten Eigenschaften bei erhöhten Temperaturen. Sie geht auf die ältere deutsche Spezifikation DIN 17175 zurück, in der sie als 13CrMo44 aufgeführt war. Im System der Vereinigten Staaten ist die entsprechende Stahlsorte ASTM A335 P11, und derselbe Stahl kommt auch in den europäischen Schiffsblechnormen vor.
Der Zweck des Legierungszusatzes ist klar. Chrom verbessert die Beständigkeit gegen Oxidation und Heißkorrosion, während Molybdän das Element ist, das die Festigkeit bei erhöhter Temperatur und die Kriechfestigkeit erhöht. Zusammen ermöglichen sie, dass eine Komponente Lasten bei Temperaturen tragen kann, bei denen sich normaler Kohlenstoffstahl zunehmend verformen würde.
Chemische Zusammensetzung von 13CrMo4-5
| Element | Inhalt (%) |
|---|---|
| Kohlenstoff (C) | 0.08 - 0.18 |
| Silizium (Si) | max. 0.35 |
| Mangan (Mn) | 0.40 - 1.00 |
| Phosphor (P) | max. 0.025 |
| Schwefel (S) | max. 0.020 |
| Chrom (Cr) | 0.70 - 1.15 |
| Molybdän (Mo) | 0.40 - 0.60 |
Der Kohlenstoffbereich ist im Vergleich zu einem modernen mikro{0}}legierten Stahl breit, und das spielt bei der Herstellung eine Rolle: Eine Schmelze am oberen Ende des Kohlenstoffbereichs ist nach dem Schweißen deutlich härter und rissempfindlicher als eine am unteren Ende. Phosphor und Schwefel sind eingeschränkt, da beide die Kriechduktilität beeinträchtigen, und die Chrom- und Molybdänfenster werden eng gehalten, so dass das Kriechverhalten von Wärme zu Wärme vorhersehbar ist.
Mechanische Eigenschaften und Wärmebehandlung
EN 10216-2 legt die Mindeststreckgrenze, Zugfestigkeit und Dehnung für die Sorte bei Raumtemperatur fest, zusammen mit einer Reihe von Mindestwerten für die Streckgrenze bei erhöhter Temperatur und den Zeitstanddaten, die ein Konstrukteur für den Warmbetrieb benötigt. Die Werte werden für verschiedene Wandstärkenbereiche separat angegeben, da schwerere Abschnitte nach dem Normalisieren langsamer abkühlen und daher leicht unterschiedliche Eigenschaften entwickeln. Rohre dieser Güteklasse werden normalerweise im normalgeglühten und vergüteten Zustand geliefert, und die von der Norm geforderten mechanischen Tests, einschließlich Zug- und Schlagprüfungen, werden am fertigen Produkt und nicht nur anhand der Gussanalyse durchgeführt.
Schweiß- und Fertigungsanforderungen
Da es sich um einen härtbaren niedriglegierten Stahl handelt, erfordert das Schweißen mehr Disziplin als bei Kohlenstoffstahl. Normalerweise wird vor dem Schweißen eine Vorwärmung angewendet und durch die Verbindung hindurch aufrechterhalten, mit einer kontrollierten Zwischenlagentemperatur und einer begrenzten Wärmezufuhr, so dass die Schweißzone nicht schnell genug abkühlt, um harte martensitische Strukturen zu bilden. Für die meisten Verbindungen ist eine Wärmebehandlung nach dem Schweißen vorgeschrieben, um sowohl die wärmebeeinflusste Zone zu erweichen als auch Restspannungen abzubauen. Der Temperaturbereich wird den geltenden Fertigungsvorschriften entnommen. Zusatzmetalle müssen in Zusammensetzung und Festigkeit mit dem Grundstahl übereinstimmen. Das Biegen erfolgt in der Regel heiß mit kontrollierter Endtemperatur und anschließendem Normalisieren oder kalt mit anschließender Wärmebehandlung für enge Radien. Schneiden und Bearbeiten sind Routinearbeiten, aber das Material reagiert am besten auf Werkzeuge mit positivem Spanwinkel und ausreichend Kühlmittel.
Größen und typische Anwendungen
Die Qualität wird als nahtlose Rohre und Röhren in einem breiten Größenbereich hergestellt, typischerweise von etwa 10 mm Außendurchmesser bis zu 600 mm und mehr, in Wandstärken, die den gängigen Zeitplanreihen sowie Millimeterwänden entsprechen, und in zufälligen Längen von etwa 6 bis 7 Metern. Zu den typischen Anwendungen gehören Überhitzer-, Zwischenüberhitzer- und Wasserwandrohre in Kraftwerkskesseln, Frischdampf- und Heißzwischenüberhitzerrohre, Wärmetauscherrohre sowie Prozess- und Raffinerierohre, die Kohlenwasserstoffe oder Dampf bei erhöhter Temperatur und erhöhtem Druck transportieren. Es wird auch für Sammler, Verteiler, Trommeleinbauten und andere Druckteile verwendet, bei denen die Kombination aus Festigkeit, Oxidationsbeständigkeit und Schweißbarkeit gut etabliert ist.
FAQ
F: Was ist 1.5682-Stahl?
Dabei handelt es sich um die europäische Werkstoffnummer des niedriglegierten Chrom-{0}}Molybdänstahls 13CrMo4-5, der für nahtlose Druckrohre und -rohre verwendet wird.
F: Was ist das amerikanische Äquivalent von 13CrMo4-5?
ASTM A335 P11 ist die äquivalente Güteklasse. Die beiden werden in Hochtemperaturrohrleitungen weitgehend als austauschbar behandelt, vorbehaltlich der Anforderungen der geltenden Konstruktionsvorschriften.
F: Erfordert 1.5682-Rohr eine Wärmebehandlung nach dem Schweißen?
In den meisten Anwendungen ja. Die Legierung härtet beim schnellen Abkühlen aus, daher wird die Verbindung nach dem Schweißen normalerweise spannungsarm gemacht, um die von der Wärme betroffene Zone zu erweichen und Restspannungen zu reduzieren.
F: Warum wird diesem Stahl Molybdän zugesetzt?
Molybdän erhöht die Festigkeit bei erhöhter Temperatur und die Kriechfestigkeit, was es dem Stahl ermöglicht, Lasten bei Temperaturen zu tragen, die über den praktischen Bereich von einfachem Kohlenstoffstahl hinausgehen.
F: Wofür werden 1.5682-Rohre verwendet?
Es wird für Überhitzer-, Zwischenüberhitzer- und Wasserwandrohre, Hauptdampfleitungen, Wärmetauscherrohre und Raffinerie- oder chemische Prozessrohre bei erhöhter Temperatur und hohem Druck verwendet.
