Was ist Weichstahl?
Weichstahl, auch Kohlenstoffstahl genannt, ist die häufigste Stahlsorte. In ASTM-Normen bezieht sich „Weichstahl“ normalerweise auf kohlenstoffarmen Stahl, dessen Kohlenstoffgehalt normalerweise zwischen 0,05% und 0,25% liegt.
- Kohlenstoffgehalt: Weichstahl hat normalerweise einen Kohlenstoffgehalt zwischen 0,051 TP3T und 0,251 TP3T, was ihm eine gute Formbarkeit und Schweißbarkeit verleiht.
- Eisen (Fe): Eisen ist der Hauptbestandteil von Weichstahl und macht normalerweise über 99 % des Materials aus.
- Mangan (Mn): Normalerweise im Bereich von 0,30% bis 0,60% vorhanden, verbessert Mangan die Festigkeit, Härte und Schweißbarkeit des Stahls.
- Silizium (Si): In geringen Mengen vorhanden, erhöht Silizium die Elastizität und Oxidationsbeständigkeit des Stahls.
- Phosphor (P) und Schwefel (S): Der Phosphor- und Schwefelgehalt in Weichstahl ist normalerweise niedrig, da diese Elemente die Plastizität und Zähigkeit des Materials verringern können.
Weichstahl wird aufgrund seiner hervorragenden Bearbeitbarkeit, Schweißbarkeit und relativ geringen Kosten häufig verwendet. Obwohl er eine schlechte Korrosionsbeständigkeit aufweist, kann seine Lebensdauer durch Beschichtungen oder Korrosionsschutzmaßnahmen verbessert werden. Aufgrund seiner guten Duktilität und Formbarkeit wird er häufig für Strukturkomponenten, Maschinen und Alltagsprodukte verwendet.
Gewöhnlicher Flansch aus Weichstahl
Zu den üblichen Flanschmaterialien aus Weichstahl gehören ASTM A105 FLANGE und ASTM A350 LF2 FLANGE:
ASTM A105 – Flansch aus Kohlenstoffstahl
Anwendung: Wird für Rohrleitungsverbindungen bei normaler Temperatur und normalem Druck verwendet und ist in der Öl-, Chemie- und anderen Industriezweigen weit verbreitet.
Weichstahlsorte: A105 ist ein typischer kohlenstoffarmer Stahl, der üblicherweise für Flansche, Armaturen und Ventile unter normalen Temperatur- und Druckbedingungen verwendet wird. Er hat einen maximalen Kohlenstoffgehalt von ungefähr 0,35% und fällt in die Kategorie Weichstahl.
ASTM A350 – Flansch aus Kohlenstoffstahl für Niedertemperaturdruckrohrleitungen (Niedertemperatureinsatz)
Anwendung: Wird für Niedertemperatur-Rohrleitungssysteme verwendet, typischerweise in Kühlsystemen und Niedertemperatur-Gaspipelines.
Weichstahlsorte: A350 LF2 ist kohlenstoffarmer Stahl mit guter Tieftemperaturzähigkeit und Rissbeständigkeit. Er ist für Niedertemperaturumgebungen geeignet und wird als Weichstahl eingestuft.
Chemische Zusammensetzung, physikalische und mechanische Eigenschaften von ASTM A105 und ASTM A350 LF2
| Artikel | ASTM A105 | ASTM A350 LF2 |
| Chemische Zusammensetzung | ||
| C (Kohlenstoff) | ≤ 0,351 TP3T | ≤ 0,26% |
| Mn (Mangan) | 0.60% – 1.05% | 0.60% – 1.35% |
| P (Phosphor) | ≤ 0,041 TP3T | ≤ 0,035% |
| S (Schwefel) | ≤ 0,051 TP3T | ≤ 0,035% |
| Si (Silizium) | 0.10% – 0.35% | 0.15% – 0.40% |
| Cr (Chrom) | – | – |
| Ni (Nickel) | – | – |
| Cu (Kupfer) | – | Max 0,201 TP3T |
| Fe (Eisen) | Gleichgewicht | Gleichgewicht |
| Mechanische Eigenschaften | ||
| Streckgrenze | Mindestens 250 MPa (36 ksi) | Mindestens 205 MPa (30 ksi) |
| Zugfestigkeit | 485-620 MPa (70-90 ksi) | 485-620 MPa (70-90 ksi) |
| Verlängerung | ≥ 20% (über 8 Zoll oder 200 mm) | ≥ 20% (über 8 Zoll oder 200 mm) |
| Härte | Max 187 HB | – |
| Schlagzähigkeit | – | Mindestens 27 Joule (20 ft-lb) bei -50 °C |
| Physikalische Eigenschaften | ||
| Dichte | 7,85 g/cm³ | 7,85 g/cm³ |
| Thermische Ausdehnung | 11,0 × 10⁻⁶ /°C | 11,0 × 10⁻⁶ /°C |
| Schmelzpunkt | 1425°C – 1538°C (2597°F – 2800°F) | 1450°C – 1550°C (2642°F – 2822°F) |
| Anwendungen | Flansche für allgemeine Umgebungen, geeignet für die Öl-, Gas- und Chemieindustrie | Niedertemperatur-Rohrleitungssysteme, geeignet für Niedertemperatur-Flüssigkeits- und Gasleitungen |
ASTM-Normen für Kohlenstoffstahl, legierten Stahl und Edelstahl
Darüber hinaus müssen wir andere ASTM-Normen für Kohlenstoffstahl, legierten Stahl, Edelstahl und ihre Beziehung zu Weichstahl erwähnen. Die folgenden sind gängige Materialien, die mit kohlenstoffarmem Stahl (Weichstahl) in Verbindung stehen:
ASTM A516 – Kohlenstoffstahlplatten für Niedertemperatur-Druckbehälter (üblicherweise in Kesseln und Druckbehältern)
Anwendung: Wird zur Herstellung von Kesseln und Druckbehältern verwendet, insbesondere in Umgebungen mit mittleren bis niedrigen Temperaturen.
Weichstahlsorte: A516 ist hauptsächlich kohlenstoffarmer Stahl (maximaler Kohlenstoffgehalt etwa 0,26%), der häufig für Anwendungen verwendet wird, die gute Schweißbarkeit und mäßige Festigkeit erfordern.
ASTM A694 – Flansche und Armaturen aus hochfestem Kohlenstoffstahl
Anwendung: Wird hauptsächlich in der Öl- und Gasindustrie für Flansche und Armaturen in Hochdruckumgebungen verwendet.
Weichstahlsorte: Obwohl A694 hochfeste Sorten (wie F42, F46, F52) umfasst, die im Allgemeinen nicht unter Weichstahl fallen, können die Sorten mit niedrigerer Festigkeit von A694 als kohlenstoffärmerer Stahl betrachtet werden, sie haben jedoch im Allgemeinen einen höheren Kohlenstoffgehalt und sind für Hochdruck- und raue Umgebungen geeignet.
ASTM A182 – Geschmiedete Flansche und Armaturen
Anwendung: Wird für Flansche und Armaturen in Umgebungen mit hohen Temperaturen und hohem Druck verwendet, wie sie häufig in der Öl-, Chemie- und Energieindustrie vorkommen.
Weichstahlsorte: A182 umfasst eine Vielzahl von Stahlsorten, darunter kohlenstoffarmen Stahl (Weichstahl) sowie legierten Stahl. Beispielsweise gelten A182 F304 und A182 F316 nicht als Weichstahl, da es sich um rostfreien Stahl handelt. Einige Sorten von A182, wie beispielsweise A182 F1 (eine kohlenstoffarme Stahllegierung), sind jedoch für den regulären Einsatz geeignet.
ASTM A694 und ASTM A182 enthalten einige Güten, die nicht als Weichstahl gelten, insbesondere die hochfesten Güten oder legierten Stähle.
Diese Materialien weisen unterschiedliche Festigkeiten und geeignete Umgebungen auf, sodass die Auswahl der geeigneten Stahlsorte auf der Grundlage spezifischer technischer Anforderungen möglich ist.
Weitere Ressourcen:
Werkstoffe für Flansche und Flanschverbindungen nach ASME B16.5
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