ASTM A312 Edelstahlrohre Spezifikationen

Geltungsbereich

Diese Norm gilt für austenitische nahtlose und längsnahtgeschweißte Stahlrohre für den Einsatz bei hohen Temperaturen und in allgemein korrosiven Umgebungen.

Anmerkung 1: Wenn der Schlagzähigkeitsindex bei niedrigen Temperaturen eine absorbierte Energie von 15 Fuß pro Pfund (20 Joule) oder eine seitliche Ausdehnung von 15 mil erreichen muss, wurden einige austenitische Edelstahlrohre dieser Norm bereits durch die entsprechenden Druckbehälter- oder Rohrleitungsspezifikationen zugelassen, sodass die tatsächliche Schlagprüfung nicht erforderlich ist. So wurden beispielsweise die Güteklassen 304, 304L und 347 vom ASME-Druckbehälterkodex und dem ANSI B31.3-Kodex für Rohrleitungen in chemischen Anlagen und Ölraffinerien anerkannt. Bei Einsatz bei niedrigen Temperaturen – 425 °F (-250 °C) – ist das Bestehen der Schlagprüfung zur Identifizierung nicht erforderlich. Bei anderen AISI-Edelstahlsorten ist im Allgemeinen kein Schlagversuch erforderlich, wenn sie bei Temperaturen von bis zu –325 °F (-200 °C) eingesetzt werden. In einigen Fällen kann jedoch ein Schlagversuch erforderlich sein. Dies gilt beispielsweise für Stahlrohre, deren Chrom- oder Nickelgehalt den AISI-Bereich überschreitet und deren Kohlenstoffgehalt über 0 liegt. Wenn Stahlrohre der Güteklasse 10% bei Temperaturen unter –50 °F (–46 °C) eingesetzt werden sollen, sind Schlagprüfungen gemäß den Bestimmungen von Abschnitt I der ASME-Normen durchzuführen.

Die Sorten TP304H, TP309H, TP309HCb, TP310H, TP310HCb, TP310H, TP310HCb, TP316H, TP321H, TP347H und TP348H sind die verbesserten Sorten von TP304, TP309Cb, TP309S, TP310Cb, TP310S, TP316, TP321, TP347 und TP348 und sind für den Einsatz in der Hochtemperaturindustrie vorgesehen

Diese Norm legt selektive Zusatzanforderungen für Stahlrohre fest, für die weitere Prüfungen erforderlich sind. Diese Zusatzanforderungen sehen einige zusätzliche Prüfungen vor. Bei Bedarf können eine oder mehrere davon im Auftrag festgelegt werden.

In der diesem Standard beigefügten Tabelle sind die Abmessungen von nahtlosen Edelstahlrohren, geschweißten Edelstahlrohren und geschweißten Stahlrohren gemäß der Norm ANSI B36.19 aufgeführt. Stahlrohre mit anderen Abmessungen können geliefert werden, sofern sie alle Anforderungen dieses Standards erfüllen.

Werte, die in Zoll-Pfund-Einheiten und SI-Einheiten (metrischen Einheiten) angegeben sind, gelten jeweils als Standardwerte. Die Einheiten im Text und in der Tabelle sind in Klammern angegeben. Die in den jeweiligen Einheitensystemen angegebenen Werte sind keine exakten Äquivalente. Daher muss jedes Einheitensystem separat verwendet werden. Werden die Werte der beiden Einheitensysteme vermischt, entsprechen sie nicht den ASTM-Normen. Ist in der Bestellung keine Normnummer mit „M“ angegeben, sind die Werte in Zoll-Pfund-Einheiten zu liefern.

Anmerkung 2: In dieser Norm hat die Bezeichnung NPS (Nennweite von Stahlrohren) ohne Größenangabe traditionelle Begriffe wie “Nennweite”, “Größe” und “Nenngröße” ersetzt.”

Relevante Dokumente

ASTM-Normen:

• A262 Prüfverfahren zur Bestimmung der Anfälligkeit von austenitischem Edelstahl gegenüber interkristalliner Korrosion
• A370 Verfahren und Definitionen für die Prüfung der mechanischen Eigenschaften von Stahl
• A530/A530M – Spezialrohre aus Kohlenstoffstahl und legiertem Stahl – Allgemeine Anforderungen]
• E112 Bestimmungsmethode für die mittlere Korngröße
• E381 Verfahren zur Makroätzprüfung, Begutachtung und Einstufung von Stahl (einschließlich Stabstahl, Knüppel, Blöcke und Schmiedestahl)
• E527 Empfohlene Vorgehensweise zur Nummerierung von Metallen und Legierungen (UNS)

ANSI-Normen:

• B1.20.1 Stahlrohrgewinde für allgemeine Zwecke
• B36.10 Geschweißte und nahtlose Rohre aus verformbarem Stahl
• B36.19 Rohr aus rostfreiem Stahl

AWS-Standards

• A5.9 Allgemeine Anforderungen an korrosionsbeständige Schweißdrähte und -stäbe aus Chrom- und Chrom-Nickel-Stahl.

Die gemäß dieser Norm gelieferten Stahlrohre müssen den geltenden Anforderungen der aktuellen Ausgabe der Norm ASTM A450/A450M entsprechen, sofern nichts anderes angegeben ist.

Inhalte bereitstellen

Die Bestellung von Stahlrohren, die gemäß dieser Norm bestellt werden, muss je nach Bedarf folgende Angaben enthalten, und die benötigten Stahlrohre sind mit den entsprechenden Bezeichnungen ordnungsgemäß zu beschreiben:

• Menge (Fuß, Meter oder Stück)
• Bezeichnung des Stahlrohrs (Rohr aus austenitischem Stahl)
• Verfahren (nahtlos oder geschweißt)
• Marke (Tabelle 1)
• Größe (NPS oder Außendurchmesser und Seriennummer oder Durchschnittswert)
• Länge (fest oder variabel) Abschnitt 10
• Endbearbeitung (der letzte Abschnitt der Norm ASTM A530/A530M)
• Optionale Anforderungen (Abschnitt 7)
• Erforderlicher Prüfbericht (Abschnitt der Norm ASTM A530/A530M über die Konformitätsbescheinigung)
• ASTM-Normnummer
• Besondere Anforderungen oder ausgewählte Zusatzanforderungen oder beides.

Herstellungsverfahren für Werkstoffe

Herstellungsprozess

• Stahlrohre müssen im nahtlosen Herstellungsverfahren oder im automatischen Schweißverfahren ohne Zusatzwerkstoff beim Schweißen hergestellt werden.
• Geschweißte Stahlrohre mit Nennweiten bis einschließlich NPS 14 müssen eine Längsnaht aufweisen. Stahlrohre mit Nennweiten größer als NPS 14 können mit Zustimmung des Auftraggebers durch Umformen und Verschweißen von zwei längsnahtgeschweißten Rohrstreifen hergestellt werden. Jede Schweißnaht muss geprüft, kontrolliert, begutachtet oder bearbeitet werden.
• Je nach Entscheidung des Herstellers können Stahlrohre durch Warm- oder Kaltumformung hergestellt werden.
• Das Stahlrohr muss frei von Zunder und fremden Eisenpartikeln sein. Alle Stahlrohre, die hellgeglüht wurden, müssen weder gebeizt noch kugelgestrahlt noch einer Oberflächenbearbeitung unterzogen werden. Der Auftraggeber kann eine Passivierungsbehandlung verlangen.

Wärmebehandlung

• Alle Stahlrohre sind im wärmebehandelten Zustand zu liefern. Mit Ausnahme der Stahlrohre der Güteklasse H sowie der Typen S30815, S31272 und S31254 besteht das Wärmebehandlungsverfahren darin, die Stahlrohre auf mindestens 1900 °F (1040 °C) zu erhitzen und anschließend in Wasser abzuschrecken oder durch andere Verfahren abzuschrecken
• Alle H-gezwirbelten Stahlrohre sind im Zustand der Lösungsglühung zu liefern. Findet während des Herstellungsprozesses eine Blitzbehandlung statt, so beträgt die Mindesttemperatur für die Lösungsglühung bei Stahlrohren der Güteklassen TP321H, TP347H und TP348H 2000 °F (1100 °C) betragen, während sie bei Stahlrohren der Güteklassen TP304H und TP316H 1900 °F (1040 °C) betragen muss Werden Stahlrohre der Güteklasse H warmgewalzt, so beträgt die Mindesttemperatur für die Lösungsglühbehandlung von Stahlrohren der Güteklassen TP321H, TP347H und TP348H 1925 °F (1050 °C) Für Stahlrohre der Güteklassen TP304H und TP316H beträgt sie 1900 °F (1040 °C). Die Mindesttemperatur für die Lösungsglühbehandlung von Stahlrohren der Güteklassen S30815 und S31272 muss 1900 °F (1040 °C) betragen.
• Das Wärmebehandlungsverfahren für Stahlrohre der Sorte S31254 besteht darin, die Stahlrohre auf eine Temperatur von mindestens 2100℉ (1150 °C) zu erhitzen und anschließend in Wasser abzuschrecken oder durch andere Verfahren abzuschrecken.
• Wenn die Temperatur bei der Lösungsglühung von Stahlrohren der Güteklassen TP309HCb, TP310HCb, TP321, TP321H, TP347, TP347H, TP348 und TP348H höher als 1950C ist, kann ihre Beständigkeit gegen interkristalline Korrosion beeinträchtigt werden, wenn sie später einem sensibilisierten Zustand ausgesetzt werden. Sofern der Auftraggeber entsprechende Vorgaben macht, ist nach dem anfänglichen Hochtemperatur-Lösungsglühen eine Niedertemperatur-Stabilisierungsbehandlung oder ein Lösungsglühen durchzuführen (siehe Zusatzanforderung S6).

Korngröße

Die Korngröße von Stahlrohren der Güteklassen TP309, TP309HCb, TP310H und TP310HCb muss bei Messung gemäß dem Prüfverfahren nach ASTM E112 6 oder gröber sein.

Chemische Zusammensetzung

Die chemische Zusammensetzung des Stahls muss den in Tabelle 1 aufgeführten Anforderungen entsprechen.

Analyse des Endprodukts

Auf Verlangen des Auftraggebers entnimmt der Hersteller aus jedem Stahlschmelzofen einen geschweißten Rohrrohling oder ein flachgewalztes Material bzw. aus einer Charge von Stahlrohren zwei Stück zur Analyse. Eine Charge von Stahlrohren besteht aus den folgenden Stahlrohren gleicher Größe und Wandstärke, die aus demselben Stahlschmelzofen stammen:

• NPS-Anzahl der Stahlrohre in einer Charge
• Weniger als 2400 Stück oder der Rest
• 2–5 200 Stück oder der Rest
• 5 und mehr als 5.100 Stück oder der Rest

Die Analyseergebnisse sind dem Auftraggeber oder dessen Bevollmächtigten mitzuteilen und müssen den Bestimmungen in § 6 entsprechen.

Sollte bei der in Artikel 7.1 festgelegten Analyse der Fertigprodukte eines der Analyseergebnisse nicht den in Abschnitt 6 festgelegten Anforderungen entsprechen, kann der Ofen oder die Charge der jeweiligen Rohrrohlinge oder Stahlrohre analysiert werden, und alle konformen Rohrrohlinge oder Stahlrohre sind anzunehmen.

Anforderungen an die Zugfestigkeitseigenschaften

Die Zugfestigkeitseigenschaften von Stahlrohren müssen den in Tabelle 2 festgelegten Anforderungen entsprechen.

Prüfung der mechanischen Eigenschaften und Bestimmung der Korngröße erforderlich

• Quer- und Längszugversuch – Entnehmen Sie für eine Zugprüfung eine Probe aus einer Charge von höchstens 100 Stahlrohren. Entnehmen Sie für eine Zugprüfung zwei Stahlrohre aus einer Charge von mehr als 100 Stahlrohren.
• Anmerkung 3: Bei der Prüfung der mechanischen Eigenschaften bezieht sich der Begriff “Charge” auf alle Stahlrohre mit derselben Nennweite und Wandstärke (oder Seriennummer), die aus demselben Ofenstahl hergestellt und in den folgenden beiden Öfen derselben Endwärmebehandlung unterzogen wurden: (1) Wärmebehandlung in einem Durchlaufofen oder (2) Wärmebehandlung in einem Chargenofen (der Chargenofen ist mit einem selbstaufzeichnenden Pyrometer ausgestattet, und die Temperatur wird automatisch innerhalb eines Bereichs von 50 °F (30 °C) geregelt) Eine Charge bezeichnet (a) jeweils 200 Fuß (60 Meter) oder den Rest davon oder (b) dieselbe Charge von Stahlrohren für die Ofenwärmebehandlung
• Flachdrucktest – Bei Stahlrohren, die in Chargen oder Öfen wärmebehandelt werden, sind aus jeder Wärmebehandlungscharge 5% der Stahlrohre für die Abflachungsprüfung zu entnehmen. Bei Stahlrohren, die in Durchlauföfen wärmebehandelt werden, sind 5% der Stahlrohre aus einer ausreichenden Charge zur Prüfung zu entnehmen, jedoch mindestens zwei.
• Bei geschweißten Stahlrohren die Biegeprüfung Die Prüfung der Querführungsfläche der Schweißnaht kann gemäß dem im Anhang der Norm ASTM A370 zur Herstellung von Stahlrohren beschriebenen Verfahren durchgeführt werden, um die Abflachungsprüfung zu ersetzen. Dabei gilt die Duktilität der Schweißnaht nach dem Biegen als zufriedenstellend. Das Prüfstück ist aus 5% der Stahlrohrcharge oder aus der Prüfstahlplatte mit dem gleichen Werkstoff wie das Stahlrohr zu entnehmen. Die Prüfstahlplatte wird am Ende des Zylinders platziert und daran angeschweißt, als Verlängerung der Längsnaht des Stahlrohrs.
• Hydrostatische Prüfung – Sofern in Artikel 9.4 keine besondere Ausnahmeregelung vorgesehen ist, muss jedes fertige Stahlrohr einer hydraulischen Prüfung gemäß ASTM A530/A530M unterzogen werden.
• Wenn die Nennweite des Stahlrohrs NPS 10 oder kleiner ist, kann der Auftraggeber nach Rücksprache mit dem Hersteller auf die Anforderungen der Druckprüfung verzichten; in diesem Fall muss der Auftraggeber anstelle der Druckprüfung eine Systemprüfung durchführen. Jedes Stahlrohr, das nicht die Druckprüfung des Herstellers durchlaufen hat, ist mit “NH” zu kennzeichnen.
• Korngröße – Stahlrohre der Güteklassen TP309H, TP309HCb, TP310H, TP310HCb und UNS S32615. Die Korngröße ist an derselben Anzahl von Stahlrohren zu messen wie bei der Abflachungsprüfung.

Länge

Die Länge des Stahlrohrs muss den folgenden Vorgaben entsprechen:

• Sofern nichts anderes vereinbart ist, können alle Stahlrohrgrößen von NPS 1/8 bis NPS 8 in Längen von bis zu 24 Fuß geliefert werden (Anmerkung 4). Stahlrohre mit geringerer Länge können ebenfalls geliefert werden, wobei deren Menge und Mindestlänge zwischen dem Hersteller und dem Besteller zu vereinbaren sind.
• Anmerkung 4: Dieser Wert wird bei Bestellungen verwendet, die auf dem englischen Einheitenzeichen dieser Norm basieren. Wird das Einheitenzeichen “M” (metrisch) dieser Norm als Bestellgrundlage verwendet, ist der entsprechende metrische Wert zwischen dem Hersteller und dem Besteller zu vereinbaren.
• Falls ein Zuschnitt erforderlich ist, ist die gewünschte Länge in der Bestellung anzugeben. Die Länge der Stahlrohre darf weder kürzer als die angegebene Länge noch länger als 1/4 Zoll (6 mm) sein. Sofern nicht anders angegeben, dürfen Stahlrohre keine Verbindungsstücke aufweisen.

Bearbeitungsgenauigkeit, Oberflächenqualität und Optik

Fertige Stahlrohre müssen eine angemessene Geradheit und eine gute Verarbeitungsqualität aufweisen. Mängel können durch geeignete Verfahren beseitigt werden, jedoch darf die Wandstärke des Stahlrohrs nicht unter die in Abschnitt 7 der Norm ASTM A530/A530M festgelegte Dicke sinken.

Schweißnahtreparatur

• Bei Stahlrohren mit einem Durchmesser von mindestens NPS 6 und einer Nennwanddicke von mindestens 0,200 Zoll kann die Schweißnaht unter Verwendung von Schweißzusatzwerkstoff nach demselben Schweißverfahren repariert werden, das im Abschnitt der Norm ASTM A530/A530M über die Schweißreparatur von Stahlfehlern festgelegt ist.
• Die Länge der Schweißnahtreparatur darf 20% der Schweißnahtlänge nicht überschreiten.
• Für Schweißreparaturen darf ausschließlich das Wolfram-Lichtbogenschweißen unter Schutzgas angewendet werden, wobei gleichzeitig die Norm AWS A5 einzuhalten ist. 9 Blanke Elektrode derselben Güteklasse wie das zu reparierende Edelstahlrohr gemäß der neuesten Fassung. (Siehe Tabelle 3)
• Mit Schweißzusatzwerkstoff reparierte Stahlrohre sind mit einheitlichen Kennzeichnungen zu versehen; dieselben Kennzeichnungen und Anweisungen sind auch im Prüfzeugnis anzugeben.

Kennzeichnung des Endprodukts

Zusätzlich zu den in der Norm ASTM A530/A530M festgelegten Kennzeichnungen sind auch die herstellereigenen Kennzeichnungen anzubringen (wie beispielsweise die NH-Kennzeichnung gemäß Artikel 9.4). Bei Stahlrohren der Güteklassen TP304H, TP316H, TP321H, TP347H, TP348H und S30815 müssen außerdem die Schmelznummer und die Nummer der Wärmebehandlungscharge in den Kennzeichnungen enthalten sein. Sofern in der Bestellung angegeben, ist auch das Gewicht von Stahlrohren, die größer als NP54 sind, anzugeben.

Zusätzliche Anforderungen an Stahlrohre, die einer besonderen Berücksichtigung bedürfen

Eine oder mehrere der folgenden ergänzenden Anforderungen sind nur dann umzusetzen, wenn dies in der Bestellung ausdrücklich festgelegt ist. Der Auftraggeber kann andere Zeitpunkte für Prüfungen und Analysen festlegen als die in den ergänzenden Anforderungen angegebenen. Die Bestimmungen zu Nachprüfungen und Nachbearbeitungen in den ergänzenden Anforderungen können ebenfalls geändert werden, sofern der Auftraggeber und der Hersteller dies vereinbaren.

Analyse des Endprodukts

• Bei Stahlrohren mit einem NPS-Wert von 5 oder mehr sind von jeweils 10 Stahlrohren eine repräsentative Probe zu entnehmen und eine Endproduktanalyse durchzuführen oder aus dem Rest jedes Ofenguts ein Stahlrohr zu entnehmen.
• Bei Stahlrohren mit einem NPS-Wert unter 5 sind für die Analyse des Endprodukts 10 Stahlrohre aus jeder Stahlschmelze oder 10% Stahlrohre aus jeder Stahlschmelze (je nachdem, welcher Wert kleiner ist) zu entnehmen.
• Ein einzelnes Stahlrohr, dessen chemische Zusammensetzung nicht den Bestimmungen in Abschnitt 6 entspricht, ist von vornherein auszuschließen.

Querzugversuch

• Entnehmen Sie aus jedem Ofen 10% Stahlrohre und führen Sie an einem Ende einen Querzugversuch durch. Dies gilt nur für Stahlrohre mit einem Nennmaß von NPS 8 oder größer.
• Entspricht die Probe eines Stahlrohrs nicht den festgelegten Anforderungen an die Zugfestigkeit, ist das Stahlrohr zurückzuweisen.

Flachdrucktest

Für die in der Norm ASTM A530/A530M festgelegte Abflachungsprüfung sind Proben von einem Ende oder von beiden Enden jedes Stahlrohrs zu entnehmen. Die Prüfung kann auch mit einem Stahlrohr-Schneidkopf durchgeführt werden. Wird diese ergänzende Anforderung festgelegt, ist auch die Anzahl der Prüfungen für jedes Stahlrohr im Voraus festzulegen. Wird vor erfolgreichem Abschluss des ersten Schritts der Abflachungsprüfung bei einem Stahlrohr festgestellt, dass das Stahlrohr aufgrund mangelnder Zähigkeit nicht den Anforderungen entspricht, ist das Stahlrohr gemäß ASTM vorab auszusortieren.

TABELLE 1 Chemische Anforderungen

• a. Neue Bezeichnung, festgelegt gemäß der Praxis E 527 und SAE J1086.

• b. Maximal, sofern nicht anders angegeben.

• c. Die Analysemethode für Stickstoff ist zwischen dem Käufer und dem Hersteller zu vereinbaren.

• d. Bei geschweißten Rohren der Typen TP316, TP316N, TP316LN und TP316H muss der Nickelgehalt im Bereich von 10,0 bis 14,0 liegen.

• e. Bei kleinem Durchmesser oder dünnen Wänden oder beidem, wo viele Ziehvorgänge erforderlich sind, ist ein Kohlenstoffgehalt von maximal 0,040% erforderlich.
•   in den Güteklassen TP304L und TP316L. Rohre mit kleinem Außendurchmesser sind definiert als solche mit einem Außendurchmesser von weniger als 0,500 Zoll [12,7 mm]
•   Rohre mit Außendurchmesser und dünner Wandstärke, d. h. solche mit einer durchschnittlichen Wandstärke von weniger als 0,049 Zoll [1,20 mm] (0,041 Zoll [1,10 mm]     
•   (Mindestwandstärke)
• f. Der Titangehalt muss mindestens das Fünffache des Kohlenstoffgehalts und darf höchstens 0,7% betragen.
• g. Der Titangehalt darf nicht weniger als das Vierfache des Kohlenstoffgehalts und nicht mehr als 0,60% betragen.
• h. Der Gehalt an Columbium und Tantal darf nicht weniger als das Zehnfache des Kohlenstoffgehalts und nicht mehr als 1,00% betragen.
• I. Der Gehalt an Columbium und Tantal muss mindestens das Achtfache des Kohlenstoffgehalts und höchstens 1,0% betragen.
• j. Bei geschweißten Rohren darf der Phosphorgehalt höchstens 0,045% betragen.
• k. Die Güteklasse S34751 muss einen Gehalt an Columbium (Niob) und Tantal aufweisen, der mindestens das 15-Fache des Kohlenstoffgehalts beträgt.

TABELLE 2 Anforderungen an die Glühbehandlung

• A. Neue Bezeichnung gemäß der Praxis E 527 und SAEJ 1086
• B. Mindestwert, sofern nicht anders angegeben.
• C Schnell: Das Rohr muss mit Wasser abgeschreckt oder auf andere Weise schnell abgekühlt werden.

TABELLE 3 Anforderungen an die Zugfestigkeit

TABELLE X1.1 (Fortsetzung)