Kurzantwort
Quick Answer
ASTM A516 umfasst Kohlenstoffstahl-Druckbehälterplatten in vier Güten — 55, 60, 65 und 70 — wobei die Gütennummer die Mindestzugfestigkeit in ksi angibt. Güte 70 ist die am häufigsten verwendete, mit einer Mindeststreckgrenze von 260 MPa und einem UTS von 485–620 MPa. Kohlenstoffgrenzen verschärfen sich progressiv in vier Dickengruppen. ASME SA-516 ist die identische Spezifikation für BPVC-konforme Fertigung.
ASTM A516/A516M ist die dominierende Kohlenstoffstahlplattennorm für mittlere und tieftemperature Druckbehälterservices. Von ASTM International herausgegeben, regelt sie flachgewalzte Platten für schmelzgeschweißte Druckbehälter, bei denen eine verbesserte Kerbzähigkeit wichtig ist. Die Norm ist mit ASME SA-516 für code-gestempelte Behälter gepaart und ist das Standardmaterial für Raffinerie-Trommeln, Lagerkugeln, Wärmetauscher-Mäntel und LPG-Lagerbehälter weltweit.
Anwendungsbereich
A516 gilt für Kohlenstoffstahlplatten für:
- Schmelzgeschweißte Druckbehälter
- Tieftemperatureinsatz (bis ca. −46 °C mit Kerbschlagprüfung)
- Allgemeine drucktragende Komponenten
- Wärmetauscher-Mäntel und Kanaldeckel
Die Norm gilt nicht für Rohre, Röhren, Stäbe oder Schmiedestücke. Diese Formen haben separate ASTM/ASME-Normen. A516 umfasst Platten aller durch die Norm produzierten Dicken, aber die Kohlenstoffzusammensetzungsgrenzen sind dickenabhängig.
Güteübersicht
| Güte | Min UTS MPa (ksi) | UTS-Bereich MPa | Min YS MPa (ksi) | Hauptverwendung |
|---|---|---|---|---|
| Gr55 | 380 (55) | 380–515 | 205 (30) | Niederdruck, Umgebungstemperatur |
| Gr60 | 415 (60) | 415–550 | 220 (32) | Allgemeine Druckbehälter |
| Gr65 | 450 (65) | 450–585 | 240 (35) | Mitteldruck-Service |
| Gr70 | 485 (70) | 485–620 | 260 (38) | Hochleistungs-Druckbehälter, am häufigsten |
Anforderungen an die chemische Zusammensetzung
Der Kohlenstoffgehalt in A516 variiert sowohl mit der Güte als auch mit der Plattendicke. Die folgenden Tabellen zeigen die vollständigen Pfannenanalyse-Grenzwerte.
Kohlenstoff (C max, Gew.-%) nach Güte und Dickengruppe
| Dickengruppe | Gr55 | Gr60 | Gr65 | Gr70 |
|---|---|---|---|---|
| ≤ 12,5 mm (½ Zoll) | 0,18 | 0,21 | 0,24 | 0,27 |
| > 12,5 mm bis ≤ 50 mm (2 Zoll) | 0,20 | 0,23 | 0,26 | 0,28 |
| > 50 mm bis ≤ 100 mm (4 Zoll) | 0,22 | 0,25 | 0,28 | 0,30 |
| > 100 mm bis ≤ 200 mm (8 Zoll) | 0,24 | 0,27 | 0,29 | 0,31 |
Alle anderen Elemente (Gew.-%, alle Güten, alle Dicken sofern nicht anders angegeben)
| Element | Grenzwert |
|---|---|
| Mangan (Mn) | 0,85–1,20 für Gr55/60 bis ≤ 12,5 mm; 0,85–1,20 für alle Güten > 12,5 mm |
| Phosphor (P) max | 0,035 |
| Schwefel (S) max | 0,035 |
| Silizium (Si) | 0,15–0,40 |
Mangan-Detail nach Güte und Dicke (Gew.-%):
| Dicke | Gr55 | Gr60 | Gr65 | Gr70 |
|---|---|---|---|---|
| ≤ 12,5 mm | 0,60–0,90 | 0,60–0,90 | 0,85–1,20 | 0,85–1,20 |
| > 12,5 mm | 0,85–1,20 | 0,85–1,20 | 0,85–1,20 | 0,85–1,20 |
Kupfer (Cu), Nickel (Ni), Chrom (Cr), Molybdän (Mo) und Vanadium (V) sind jeweils auf 0,30 % max begrenzt (Cu 0,40 % max), wenn angegeben; Resteelmente werden nicht kontrolliert, sofern nicht ergänzende Anforderung S15 (eingeschränkte Resteelmente) aufgerufen wird.
Mechanische Eigenschaften
Nach Güte — Zug und Streckgrenze (alle Dicken, Standardzustand)
| Güte | Mindest-Streckgrenze MPa (ksi) | Zugfestigkeitsbereich MPa (ksi) | Dehnung in 200 mm min % | Dehnung in 50 mm min % |
|---|---|---|---|---|
| Gr55 | 205 (30) | 380–515 (55–75) | 23 | 27 |
| Gr60 | 220 (32) | 415–550 (60–80) | 21 | 25 |
| Gr65 | 240 (35) | 450–585 (65–85) | 19 | 23 |
| Gr70 | 260 (38) | 485–620 (70–90) | 17 | 21 |
Die Streckgrenze wird bei der 0,2 %-Dehngrenze oder durch die Halt-des-Zeigers-Methode nach ASTM A370 bestimmt.
Dickenbedingte Streckgrenzenreduzierungen
Für Platten > 50 mm (2 Zoll) Dicke wird die Mindeststreckgrenze um 7 MPa (1 ksi) für jede 25-mm-(1-Zoll-)Zunahme der Dicke über 50 mm reduziert, vorbehaltlich eines absoluten Minimums von:
| Güte | Absolutes Min YS (> 50 mm) |
|---|---|
| Gr55 | 170 MPa (25 ksi) |
| Gr60 | 185 MPa (27 ksi) |
| Gr65 | 205 MPa (30 ksi) |
| Gr70 | 220 MPa (32 ksi) |
Normalisierungsanforderung
Wann Normalisieren erforderlich ist (verpflichtend):
- Alle Platten > 40 mm (1½ Zoll) Dicke für Gr70
- Alle Platten > 50 mm (2 Zoll) Dicke für Gr55, Gr60, Gr65
- Wenn als normalisiert bestellt (N-Suffix, z. B. A516 Gr70N)
Wann Normalisieren optional ist:
- Platten innerhalb der obigen Dickengrenzen können im warmgewalzten Zustand geliefert werden, sofern Normalisierung nicht auf der Bestellung angegeben ist
- Normalisieren liegt im Ermessen des Käufers für Platten innerhalb des Standard-Dickenbereichs
Normalisierungstemperatur: typischerweise 900–955 °C, luftgekühlt. Normalisieren verfeinert die Kornstruktur, verbessert die Tieftemperaturzähigkeit und homogenisiert die Zusammensetzung. Das MTC sollte die Normalisierungstemperatur und Kühlmethode angeben, wenn normalisiertes Material geliefert wird.
Zusätzliche Prüfungen und Anforderungen
Charpy-V-Kerbschlagprüfung (Ergänzende Anforderungen)
A516 erlaubt folgende ergänzende Kerbschlagprüfungsanforderungen, die vom Käufer auf der Bestellung aufgerufen werden:
| Anforderung | Beschreibung |
|---|---|
| S1 | Charpy-V-Kerbschlagversuch bei angegebener Temperatur; Standardausrichtung (quer) |
| S2 | Fallgewichtsversuch (DWT) nach ASTM E208; Nil-Duktilität-Übergangstemperatur (NDT) |
| S3 | Charpy-V-Kerbschlagversuch bei niedrigerer Temperatur als S1; für extreme Kälteanwendungen |
| S5 | Längs-Charpy-Kerbschlagversuch (weniger konservativ als quer) |
Typische A516 Gr70 Charpy-Anforderung für Druckbehälter in der Prozessindustrie: 27 J (20 ft-lbf) Minimum bei −46 °C für normalisierte Platten, nach ASME BPVC Abschnitt VIII Div 1 Kerbschlag-Freistellungskurven.
Andere Ergänzungsanforderungen
| Anforderung | Beschreibung |
|---|---|
| S4 | Ultraschallprüfung nach ASTM A435 oder A578 |
| S9 | Einschlussbewertung nach ASTM E45 |
| S11 | Vakuumkohlenstoffdesoxidation |
| S14 | Kohlenstoffäquivalenzgrenzen (Pcm- oder IIW-Formel) |
| S15 | Eingeschränkte Restelementgrenzen |
ASME-Äquivalent
ASME SA-516 ist technisch identisch mit ASTM A516. Es wird durch Verweis in ASME Boiler and Pressure Vessel Code Abschnitt II Teil A einbezogen. Die vier Güten sind unverändert: SA-516 Gr55, Gr60, Gr65, Gr70.
Für Druckbehälter, die nach ASME BPVC Abschnitt VIII (Division 1 oder 2) ausgelegt und gefertigt werden, muss die Bestellung SA-516, nicht A516, angeben. Dual-zertifiziertes Material (konform sowohl mit A516 als auch mit SA-516) ist kommerziell erhältlich und weitgehend akzeptiert; das MTC sollte explizit beide Bezeichnungen angeben.
| ASTM | ASME | ASME Code-Abschnitt |
|---|---|---|
| A516 Gr55 | SA-516 Gr55 | Abschn. II Teil A |
| A516 Gr60 | SA-516 Gr60 | Abschn. II Teil A |
| A516 Gr65 | SA-516 Gr65 | Abschn. II Teil A |
| A516 Gr70 | SA-516 Gr70 | Abschn. II Teil A |
Normäquivalente
| A516 Güte | EN 10028-2 | EN-Beschreibung | JIS G3115 | IS 2002 |
|---|---|---|---|---|
| Gr55 | P265GH | Kohlenstoffstahl für erhöhte Temp. | — | Gr1 (ca.) |
| Gr60 | P295GH | Kohlenstoff-Mn für Druckbehälter | SPV315 | Gr2 |
| Gr65 | P310GH / P355GH (Untergrenze) | — | SPV355 | — |
| Gr70 | P355GH | Kohlenstoff-Mn, 355 MPa YS min | SPV410 | Gr3A/3B |
Hinweise zur Äquivalenz:
- EN 10028-2 spezifiziert mechanische Eigenschaften bei erhöhter Temperatur (100–400 °C) zusätzlich zu Raumtemperatureigenschaften; A516 nicht.
- P355GH (EN) und A516 Gr70 werden für Beschaffungszwecke häufig als äquivalent bezeichnet, aber P355GH hat geringfügig engere P- und S-Grenzen (max. 0,025 je) im Vergleich zu A516's max. 0,035.
- JIS G3115 SPV410 ist das japanische Druckbehälteräquivalent; es umfasst obligatorische Kerbschlagprüfungen bei −5 °C.
MTC-Verifizierungscheckliste
Bei der Verifizierung eines Werksprüfzeugnisses für A516-Material bestätigen:
- Norm- und Gütebezeichnung stimmen mit der Bestellung überein (z. B. „ASTM A516 Gr70" oder „ASTM A516/A516M Gr70")
- Plattendicke ist angegeben — prüfen, dass der Kohlenstoffgehalt der korrekten Dickengruppe entspricht
- Mangan liegt innerhalb des Bereichs für die anwendbare Dickengruppe
- P ≤ 0,035 und S ≤ 0,035 (enger, wenn S15 aufgerufen ist)
- Si liegt zwischen 0,15 und 0,40
- Streckgrenze, Zugfestigkeit und Dehnung erfüllen die Gütenmindestwerte
- Wenn Normalisierung angegeben war: Wärmebehandlungstemperatur und -methode sind angegeben
- Wenn Charpy (S1/S2/S3) angegeben war: Kerbschlagergebnisse, Temperatur und Probenausrichtung sind berichtet
- Wenn SA-516 erforderlich ist: Dual-Zertifizierung (A516 + SA-516) ist explizit im MTC vermerkt
- Schmelzennummer rückverfolgbar zu den physischen Materialkennzeichnungen
Häufig gestellte Fragen
Was ist der Unterschied zwischen ASTM A516 Güte 70 und Güte 60?
Die Gütennummer gibt die Mindestzugfestigkeit in ksi an. Güte 70 hat eine Mindestzugfestigkeit von 485 MPa (70 ksi) und eine Mindeststreckgrenze von 260 MPa, gegenüber Güte 60's 415 MPa (60 ksi) UTS und 220 MPa YS. Güte 70 hat bei gleicher Dicke auch einen höheren zulässigen Kohlenstoffgehalt und ist weltweit breiter verfügbar.
Wird ASTM A516 Güte 70 immer normalisiert?
Nein. A516 Gr70 wird für Platten bis zu 40 mm (1½ Zoll) Dicke im warmgewalzten Zustand geliefert, sofern die Bestellung keine Normalisierung vorschreibt. Für Platten dicker als 40 mm ist Normalisierung verpflichtend. Wenn Normalisierung angegeben ist, lautet die Materialbezeichnung A516 Gr70 Normalisiert (oder trägt in einigen kommerziellen Verwendungen das N-Suffix).
Was ist das ASME-Äquivalent von ASTM A516 Güte 70?
ASME SA-516 Güte 70 ist das direkte Äquivalent. Es ist technisch identisch mit ASTM A516 Gr70 und in ASME BPVC Abschnitt II Teil A aufgeführt. Für jeden ASME-code-gestempelten Druckbehälter muss die Bestellung SA-516, nicht A516, aufrufen. Dual-zertifiziertes Material, das sowohl A516 als auch SA-516 erfüllt, ist erhältlich und wird häufig verwendet.
Erfordert ASTM A516 Güte 70 Charpy-Kerbschlagprüfungen?
Charpy-Prüfungen sind durch A516 nicht automatisch erforderlich; sie müssen auf der Bestellung als ergänzende Anforderung S1, S2 oder S3 aufgerufen werden. Für die ASME BPVC-Konformität können Kerbschlagprüfungen jedoch abhängig von Auslegungstemperatur und Plattendicke nach ASME Abschn. VIII Div 1 Abbildung UCS-66 obligatorisch sein.
Was ist das EN 10028-2-Äquivalent von A516 Güte 70?
P355GH ist das nächste EN 10028-2-Äquivalent. Beide haben eine Mindeststreckgrenze von ca. 355 MPa und sind für Druckbehälteranwendungen bestimmt. P355GH spezifiziert jedoch engere P- und S-Grenzen (max. 0,025), enthält mechanische Eigenschaften bei erhöhter Temperatur und wird nach EN 10028-2-Verfahren geprüft. Sie sind ohne eine technische Substitutionsprüfung nicht direkt austauschbar.
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