Materialklassifizierung von Rohrverbindungsstücken: Stahlfamilien, Routen und Druckklassen

Klassifizierung nach Materialfamilie

Die erste und sinnvollste Klassifizierung erfolgt nach Material, da sie bestimmt, welche Spezifikation gilt und somit welche chemischen, mechanischen und Wärmebehandlungsregeln die Armatur erfüllen muss.

Kohlenstoffstahl bleibt das Arbeitstier der Familie: WPB ist die weltweit am häufigsten bestellte Formstücksorte und wird normalerweise mit A106-Rohren der Güteklasse B in derselben Größe und demselben Zeitplan kombiniert, damit die Festigkeit bei Umgebungstemperatur angepasst wird.

Klassifizierung nach Herstellungsweg

Das gleiche Material kann als geschmiedetes Formstück, als nahtloses aus Rohr geformtes Formstück, als Schweißkonstruktion, als Gussstück oder als bearbeitetes Teil geliefert werden. Geschmiedete und nahtlos geformte Fittings dominieren den Druckbetrieb, da es im Fittingkörper keine Schweißnaht gibt. Vorgefertigte Formstücke, die aus Rohren und Blechen bestehen, sind für große Durchmesser und nicht-Standardkonfigurationen üblich und werden in vielen Vorschriften akzeptiert, sofern das Schweißen und die Wärmebehandlung qualifiziert sind. Gussbeschläge werden dort eingesetzt, wo die Form durch Umformung nicht wirtschaftlich herstellbar ist. In der Bestellung sollten immer die akzeptablen Routen angegeben werden, da Preis und Lieferzeit erheblich voneinander abweichen.

Klassifizierung nach Abmessungen und Radius

Die Abmessungen von Stumpfschweißanschlüssen sind in ASME B16.9 genormt, das Bögen, T-Stücke, Reduzierstücke, Kappen und Stutzen in den gängigen Formen und Größen umfasst. Der Radius wird als Vielfaches des Nenndurchmessers ausgedrückt:

Rohrbögen mit langem Radius haben einen Radius von der Mitte bis zum Ende, der dem 1,5-fachen des Nennrohrdurchmessers entspricht, geschrieben als R=1.5D, und sind in den meisten Rohrleitungssystemen die Standardeinstellung, da sie einen geringeren Druckabfall erzeugen. Bögen mit kurzem Radius haben einen Mittelpunkt-End-Radius von 1,0D, geschrieben als R=1.0D, und sind gemäß ASME B16.28 dimensioniert; Sie werden dort eingesetzt, wo der Platz begrenzt ist und ein höherer Druckverlust akzeptabel ist. Bögen werden in 45-Grad-, 90-Grad- und 180-Grad-Form hergestellt, und die 180-Grad-Rückführung ist sowohl in Mustern mit langem als auch kurzem Radius erhältlich.

Klassifizierung nach Anschluss und Druckklasse

Formstücke werden auch danach klassifiziert, wie sie mit dem Rohr verbunden werden. Stumpfschweißenden sind die Norm für Druck- und Hochtemperaturanwendungen. Muffenschweiß- und Gewindeanschlüsse für kleine Größen sind gemäß ASME B16.11 dimensioniert, und Rohrgewinde entsprechen ASME B1.20.1. Bei Flanschverbindungen werden die Flanschabmessungen und Drucktemperaturwerte von ASME B16.5 für Größen bis NPS 24 und ASME B16.47 für größere Größen verwendet, mit Druckklassen von Klasse 150 bis Klasse 2500. Die Druckklasse ist kein Druckwert im absoluten Sinne: Es handelt sich um eine Nennleistung, die für die tatsächliche Materialgruppe und Betriebstemperatur herabgesetzt werden muss, bevor sie in einer Konstruktionsberechnung verwendet werden kann.

Eine passende Beschreibung richtig lesen

Eine vollständige Beschreibung enthält fünf Elemente: Spezifikation und Sorte, Produktform, Größe, Wandstärke oder -plan und Endtyp. Beispielsweise ist ein A234 WPB-Bogen mit 90 Grad langem Radius, NPS 8, Schedule 40 und Stumpfschweißenden eindeutig, während dies bei einem „8-Zoll-Bogen aus Kohlenstoffstahl“ nicht der Fall ist. Durch die Angabe der geltenden Maßnorm, der geforderten Wärmebehandlung bzw. -klasse sowie der Prüfzeugnispflicht in der Bestellung werden nahezu alle Streitigkeiten vermieden, die sonst beim Wareneingang entstehen.

Häufig gestellte Fragen

Q:Was ist das gängigste Material für Rohrverbindungsstücke aus Kohlenstoffstahl?
A: ASTM A234 WPB. Es wird für den Einsatz bei mittleren und hohen Temperaturen verwendet, hat eine Mindeststreckgrenze von 35 ksi (240 MPa) und ist in allen Standardformen und -größen weit verbreitet.

Q:Was ist der Unterschied zwischen einem Ellbogen mit langem Radius und einem Ellbogen mit kurzem Radius?
A: Der Radius von der Mitte zum Ende. Ein Bogen mit langem Radius hat R=1.5D gegenüber dem Nenndurchmesser und ist gemäß ASME B16.9 dimensioniert; Ein Bogen mit kurzem Radius hat R=1.0D und ist gemäß ASME B16.28 dimensioniert, was eine engere Kurve mit einem höheren Druckabfall ergibt.

Q:Welche Montagespezifikation gilt bei niedrigen Temperaturen?
A: ASTM A420 umfasst Armaturen aus bearbeitetem Kohlenstoffstahl und legiertem Stahl für den Einsatz bei niedrigen Temperaturen, wobei Güten wie WPL6 stoßgeprüft sind. Kohlenstoffstahlsorten wie WPB sind für diesen Einsatz nicht vorgesehen.

Q:Sind geschweißte Formstücke für den Druckbetrieb geeignet?
A: Ja, wenn die Fertigung nach einem qualifizierten Verfahren geschweißt und wärmebehandelt wird und von den geltenden Vorschriften akzeptiert wird. In der Bestellung sollte angegeben werden, ob eine Fertigkonstruktion zulässig ist, da einige Spezifikationen und Leitungsklassen eine nahtlose oder geschmiedete Karosserie erfordern.

Q:Wie sind Beschläge auf ihr Material rückverfolgbar?
A: Jede Armatur trägt eine Kennzeichnung, die den Hersteller, die Spezifikation und Qualität, die Größe und Wandstärke sowie die Schmelzennummer enthält. Diese Kennzeichnung verknüpft die Armatur mit dem Materialprüfzeugnis für die Wärme, das die Grundlage des Rückverfolgbarkeitspakets bildet.