Kurzantwort
Quick Answer
JIS G3114 umfasst warmgewalzte Wetterschutzstahlplatten, -bleche und -profile mit verbesserter atmosphärischer Korrosionsbeständigkeit durch Legierungszusätze von Kupfer, Chrom und Nickel. Drei Festigkeitsgüten — SMA400, SMA490 und SMA570 — jeweils mit den Unterklassen A, B, C und/oder W — ermöglichen es den Konstrukteuren, Festigkeit, Kerbschlagzähigkeit und Witterungserscheinungsbild zu optimieren. SMA490W ist das japanische Äquivalent zu ASTM A588 Güte A (Corten) und EN S355W (EN 10025-5).
JIS G3114 (溶接構造用耐候性熱間圧延鋼材 — warmgewalzter atmosphärenkorrosionsbeständiger Stahl für Schweißkonstruktionen) ist die japanische Norm für Wetterschutzstahl. Die Legierungselemente Kupfer (Cu), Chrom (Cr) und Nickel (Ni) fördern die Bildung einer stabilen, fest haftenden Rostpatina (錆び — sabi), die als Schutzschicht wirkt und die weitere Korrosion mit einer Geschwindigkeit verlangsamt, die etwa 4–8-mal langsamer ist als bei gewöhnlichem Baustahl aus Kohlenstoffstahl in gemäßigten Industrie- oder Meeresatmosphären. JIS G3114-Material wird unangestrichen an exponierten Brücken, Gebäuden und Skulpturen verwendet, wo das charakteristische braun-orange verwitterte Erscheinungsbild erwünscht ist oder eine lange wartungsfreie Nutzungsdauer gefordert wird.
Japanische Werkszeugnisse für G3114 können ausschließlich auf Japanisch oder zweisprachig ausgestellt sein — siehe [/standards/jis-mill-cert-guide].
Anwendungsbereich
JIS G3114 gilt für warmgewalzte Stahlplatten, Flachstähle und Profile, die in Schweißkonstruktionen verwendet werden. Die Norm ist ausdrücklich für den Schweißeinsatz (溶接構造用) vorgesehen, was bedeutet, dass alle Güten Kohlenstoff- und CEV-Grenzwerte enthalten, ähnlich wie JIS G3106. Die abgedeckten Produkte umfassen:
- Platten (厚板) mit Dicken von 6 mm bis 100 mm
- Flachstähle und Bänder
- Strukturprofile (Winkel, U-Profile) — je nach Verfügbarkeit beim Hersteller
Typische Anwendungen:
- Nicht gestrichene Straßen- und Eisenbahnbrücken
- Architektonische Fassaden und Skulpturen, die ein Wetterstahl-Erscheinungsbild erfordern
- Stützmauern, Lärmschutzwände und Industrieanlagen in ländlicher oder städtischer Umgebung
- Situationen, in denen der Zugang zum Streichen schwierig ist oder die Lebenszykluskosten für den Anstrich zu hoch sind
Wichtige Einschränkungen: Wetterschutzstahl sollte nicht verwendet werden, wo stehendes Wasser, Nass-Trocken-Wechsel mit verunreinigtem Wasser, Dauerbenässung oder Salznebel in Küstennähe zu erwarten sind. In diesen Umgebungen bildet sich die schützende Patina nicht korrekt, und die Korrosion setzt sich mit hoher Geschwindigkeit fort.
JIS Gütekennzeichnungssystem
SMA-Güten kombinieren:
- SMA = Stahl für Schweißkonstruktionen, Marineanwendungen, atmosphärenkorrosionsbeständig (溶接構造用耐候性鋼)
- Zahl = Mindestzugfestigkeit in MPa
- Suffix A / B / C = Unterklasse für Kerbschlagprüfung (A = kein Charpy-Test; B = 27 J bei 0 °C; C = 47 J bei 0 °C)
- Suffix W = Wetterschutzgüte mit verbesserter Legierung (Cu + Cr + Ni) für maximale Korrosionsbeständigkeit
Die W-Unterklasse hat strengere Legierungsanforderungen (höhere Mindestgehalte an Cu, Cr, Ni) als die Unterklassen A/B/C. Für echte Wetterschutzanwendungen sollte die W-Unterklasse angegeben werden.
Güteübersicht
| Güte | Verfügbare Unterklassen | Mindestzugfestigkeit (MPa) | Kerbschlaganforderung |
|---|---|---|---|
| SMA400 | A, B, C, W | 400 | A: keine; B: 27 J @ 0 °C; C: 47 J @ 0 °C; W: 27 J @ 0 °C |
| SMA490 | A, B, C, W | 490 | A: keine; B: 27 J @ 0 °C; C: 47 J @ 0 °C; W: 27 J @ 0 °C |
| SMA570 | Nur W | 570 | 47 J @ −5 °C |
SMA570 ist nur in der W-Unterklasse erhältlich, was darauf hinweist, dass seine hohe Festigkeit und Witterungsbeständigkeit beide durch dasselbe kontrollierte Legierungssystem erreicht werden.
Anforderungen an die chemische Zusammensetzung
Alle Werte sind Gew.-% maximal, sofern kein Bereich angegeben ist. Schmelzanalyse (Pfannenanalyse).
SMA400
| Unterklasse | C max | Si max | Mn max | P max | S max | Cu | Cr | Ni | Mo max | CEV max |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| SMA400A | 0,18 | 0,55 | 1,40 | 0,035 | 0,035 | — | — | — | — | — |
| SMA400B | 0,16 | 0,55 | 1,40 | 0,035 | 0,035 | — | — | — | — | 0,36 |
| SMA400C | 0,14 | 0,55 | 1,40 | 0,035 | 0,035 | — | — | — | — | 0,36 |
| SMA400W | 0,18 | 0,75 | 0,50–1,50 | 0,035 | 0,035 | 0,20–0,75 | 0,30–1,00 | ≤ 0,65 | 0,15 | 0,36 |
SMA490
| Unterklasse | C max | Si max | Mn max | P max | S max | Cu | Cr | Ni | Mo max | CEV max |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| SMA490A | 0,18 | 0,55 | 1,60 | 0,035 | 0,035 | — | — | — | — | — |
| SMA490B | 0,16 | 0,55 | 1,60 | 0,035 | 0,035 | — | — | — | — | 0,44 |
| SMA490C | 0,16 | 0,55 | 1,60 | 0,035 | 0,035 | — | — | — | — | 0,44 |
| SMA490W | 0,18 | 0,75 | 0,50–1,50 | 0,035 | 0,035 | 0,20–0,75 | 0,30–1,25 | ≤ 0,65 | 0,15 | 0,44 |
SMA570
| Unterklasse | C max | Si max | Mn max | P max | S max | Cu | Cr | Ni | Mo max | CEV max |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| SMA570W | 0,18 | 0,80 | 0,50–1,70 | 0,035 | 0,035 | 0,20–0,75 | 0,30–1,25 | ≤ 0,65 | 0,40 | 0,44 |
Wichtige Hinweise zur Legierung:
- Die Unterklassen A/B/C enthalten keine spezifizierten Cu-, Cr- oder Ni-Gehalte und sind funktionell ein Kohlenstoffstahl mit derselben chemischen Zusammensetzung wie G3106 SM-Güten
- Nur die W-Unterklasse enthält das Kupfer-Chrom-Nickel-Legierungspaket, das für die Witterungsbeständigkeit verantwortlich ist
- Für unangestrichene Wetterschutzanwendungen ist stets die W-Unterklasse anzugeben
- Phosphor wird in einigen Wetterschutzstahlformulierungen für zusätzliche Korrosionsbeständigkeit verwendet; der G3114 P-Grenzwert von 0,035 % ist ein Kompromiss zwischen Korrosionsschutzvorteilen und der Zähigkeit in der WEZ
Mechanische Eigenschaften
SMA400
| Dicke (mm) | Mindeststreckgrenze (MPa) | Zugfestigkeit (MPa) | Mindestverlängerung % |
|---|---|---|---|
| ≤ 16 | 245 | 400–510 | 22 |
| > 16, ≤ 40 | 235 | 400–510 | 22 |
| > 40, ≤ 75 | 215 | 400–510 | 22 |
| > 75, ≤ 100 | 215 | 400–510 | 21 |
SMA490
| Dicke (mm) | Mindeststreckgrenze (MPa) | Zugfestigkeit (MPa) | Mindestverlängerung % |
|---|---|---|---|
| ≤ 16 | 325 | 490–610 | 19 |
| > 16, ≤ 40 | 315 | 490–610 | 19 |
| > 40, ≤ 75 | 295 | 490–610 | 19 |
| > 75, ≤ 100 | 295 | 490–610 | 18 |
SMA570
| Dicke (mm) | Mindeststreckgrenze (MPa) | Zugfestigkeit (MPa) | Mindestverlängerung % |
|---|---|---|---|
| ≤ 16 | 460 | 570–720 | 19 |
| > 16, ≤ 40 | 450 | 570–720 | 19 |
| > 40, ≤ 75 | 430 | 570–720 | 19 |
| > 75, ≤ 100 | 420 | 570–720 | 19 |
Die Dehnung wird bei einer Messlänge L₀ = 5,65√A₀ gemessen.
Anforderungen an die Kerbschlagprüfung
Charpy-Kerbschlagversuch nach JIS Z 2242. Standardprobekörper 10 × 10 × 55 mm.
| Güte / Unterklasse | Prüftemperatur | Mindestdurchschnittswert | Mindesteinzelwert |
|---|---|---|---|
| SMA400A, SMA490A | Nicht erforderlich | — | — |
| SMA400B, SMA490B, SMA400W, SMA490W | 0 °C | 27 J | 21 J |
| SMA400C, SMA490C | 0 °C | 47 J | 33 J |
| SMA570W | −5 °C | 47 J | 33 J |
Zu beachten ist, dass die W-Unterklassen auf dem Energieniveau der B-Unterklasse (27 J) für SMA400W und SMA490W geprüft werden. SMA570W erfordert den höheren Energiewert bei −5 °C.
Format des JIS-Werkszeugnisses
JIS G3114-Werkszeugnisse folgen dem Standard-JIS-Prüfzeugnis-Rahmen (3.1A, 3.1B, 3.1C, 3.2 — siehe [/standards/jis-mill-cert-guide]). Für W-Unterklassen muss das Zeugnis die Legierungselemente Cu, Cr und Ni im Abschnitt chemische Zusammensetzung ausweisen und bestätigen, dass das Wetterschutz-Legierungspaket vorhanden ist. Zu überprüfende Schlüsselfelder:
- Das Suffix der Unterklasse muss klar angegeben sein (z. B. SMA490W, nicht nur SMA490)
- Cu-, Cr-, Ni-Werte für W-Güten angegeben — Bestätigung, dass sie innerhalb der vorgeschriebenen Bereiche liegen
- CEV für die Unterklassen B, C und W angegeben
- Für W-Güten kann das Zeugnis auch „耐候性" (Witterungsbeständigkeit/atmosphärische Korrosionsbeständigkeit) als Merkmal vermerken
Normenübergreifende Äquivalente
| JIS G3114 | ASTM | EN 10025-5 | BS 7668 | GB/T 4171 |
|---|---|---|---|---|
| SMA400W | A588 Gr.A (ca.) | S235W (ca.) | WR 235 (ca.) | Q235NH (ca.) |
| SMA490W | A588 Gr.A / A242 (ca.) | S355W (ca.) | WR 355 (ca.) | Q355NH (ca.) |
| SMA570W | A709 HPS 70W (ca.) | S460W (ca.) | — | Q460NH (ca.) |
Alle Äquivalenzen sind nur angenähert. ASTM A588 Gr.A hat andere Cu/Cr/Ni-Bereiche und eine Mindeststreckgrenze von 345 MPa (50 ksi). EN S355W (EN 10025-5) prüft Charpy bei −20 °C gegenüber 0 °C bei SMA490W. Für die formelle Konformität mit einer dieser Normen ist gesondert zertifiziertes Material erforderlich.
MTC-Prüfcheckliste
Bei der Prüfung eines JIS G3114-Werkszeugnisses:
- Norm als JIS G3114 bestätigt (nicht G3106)
- Güte und Unterklasse (z. B. SMA490W) stimmen genau mit der Bestellung überein
- Schmelzennummer (熱番号) ist auf physischen Markierungen nachverfolgbar
- Für W-Unterklassen: Cu, Cr, Ni angegeben und innerhalb der spezifizierten Bereiche
- Kohlenstoff angegeben und innerhalb des Grenzwerts für die Güte/Unterklasse
- CEV für Unterklassen B, C und W angegeben — Bestätigung ≤ Grenzwert
- P ≤ 0,035 %, S ≤ 0,035 %
- Streckgrenze erfüllt das dickenabhängige Minimum
- Zugfestigkeit liegt innerhalb des vorgeschriebenen Bereichs
- Dehnung erfüllt das Minimum
- Für Unterklassen B, C, W: Charpy-Ergebnisse bei korrekter Temperatur mit ausreichender Energie
- Zeugnisnorm entspricht der Vertragsanforderung
- Unterschrift/Stempel des autorisierten Werkinspektors vorhanden
Häufig gestellte Fragen
Was ist der Unterschied zwischen SMA490B und SMA490W?
Beide Güten haben denselben Zugfestigkeitsbereich (490–610 MPa) und identische CEV-Grenzwerte (max. 0,44). Der entscheidende Unterschied liegt in der chemischen Zusammensetzung und der Korrosionsleistung: SMA490B enthält keine spezifizierten Kupfer-, Chrom- oder Nickelgehalte, was ihn im Wesentlichen zu einem Kohlenstoff-Mangan-Stahl mit derselben Witterungsbeständigkeit wie gewöhnlicher Baustahl macht. SMA490W enthält 0,20–0,75 % Cu, 0,30–1,25 % Cr und bis zu 0,65 % Ni, die die stabile Patina erzeugen, die für die atmosphärische Korrosionsbeständigkeit verantwortlich ist. Für unangestrichene Wetterschutzanwendungen ist SMA490W zwingend erforderlich. SMA490B wird in gestrichenen Konstruktionen verwendet, bei denen die Kohlenstoff- und CEV-Grenzwerte benötigt werden, die Witterungsbeständigkeit jedoch irrelevant ist.
Ist SMA490W dasselbe wie ASTM A588 Güte A (Corten)?
Sie sind die engsten japanisch-amerikanischen Äquivalente für unangestrichenen Wetterschutzstahl. Beide erreichen atmosphärische Korrosionsbeständigkeit durch Cu-Cr-Ni-Legierung und haben vergleichbare Zugfestigkeitsbereiche. Wesentliche Unterschiede: ASTM A588 Gr.A hat eine Mindeststreckgrenze von 345 MPa (50 ksi) für Platten bis 100 mm, während SMA490W eine Mindeststreckgrenze von 325 MPa bei gleicher Dicke erreicht. A588 erfordert keine Kerbschlagprüfung, sofern keine ergänzenden Anforderungen aufgerufen werden; SMA490W schließt standardmäßig eine Charpy-Anforderung von 27 J bei 0 °C ein. Für formelle ASTM-Konformität muss nach A588 zertifiziertes Material beschafft werden.
Kann SMA490W in küstennahen Meeresumgebungen verwendet werden?
Nicht ohne zusätzlichen Schutz. Die Witterungspatina auf SMA490W und ähnlichen atmosphärenkorrosionsbeständigen Stählen bildet sich nur effektiv in Umgebungen mit mäßiger Verschmutzung, wechselnden Nass-Trocken-Zyklen und mäßiger Luftfeuchtigkeit. In Umgebungen mit luftgetragenen Chloridkonzentrationen von mehr als etwa 0,05 mg/m²/Tag (typisch innerhalb von etwa 1 km einer offenen Küstenlinie) stabilisiert sich die Patina nicht und der Stahl korrodiert mit ähnlichen Raten wie gewöhnlicher Kohlenstoffstahl. In solchen Umgebungen müssen Anstrich, Beschichtung oder Edelstahlverkleidung verwendet werden.
Wie lange dauert es, bis sich die Witterungspatina stabilisiert?
Unter typischen gemäßigten Klimabedingungen mit ausreichendem Nass-Trocken-Wechsel entwickelt sich die stabile Schutzpatina innerhalb von 2–5 Jahren. In dieser Anfangsphase ist Rostablauf (bräunliche Streifen auf benachbarten Oberflächen) zu erwarten und sollte in der Planung berücksichtigt werden. Die endgültige Patinafarbe reicht von tiefbraun bis purpurgrau, je nach der lokalen Atmosphäre. In sehr sauberen oder trockenen Atmosphären kann die vollständige Patinastabilisierung länger dauern.
Deckt JIS G3114 denselben Dickenbereich wie JIS G3106 ab?
Ja. Beide Normen decken Platten bis 100 mm Dicke in den standardmäßigen Dickenbereichen ab. Die mechanischen Eigenschaften von G3114 sind für dieselben Dickenbereiche angegeben (≤16, >16–40, >40–75, >75–100 mm). Für Platten mit mehr als 100 mm Dicke aus Wetterschutzstahl sind Sonderbestellungen bei einzelnen Herstellern erforderlich.
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