ASTM A36-Rohre

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ASTM A36 ist ein Kohlenstoffbaustahlstandard, der von der American Society for Testing and Materials (ASTM) formuliert wurde. Die aktuell gültige Version ist ASTM A36/A36M-19 (einige Materialien erwähnen, dass es im Jahr 2024 Aktualisierungen geben könnte, diese wurden jedoch von den Behörden nicht umfassend bestätigt). Die Anforderungen an Rohre umfassen mehrere Dimensionen wie chemische Zusammensetzung, mechanische Eigenschaften, Maßtoleranzen und Prozessqualität wie folgt:

1.Anforderungen an die chemische Zusammensetzung
Die chemische Zusammensetzung von ASTM A36-Rohren konzentriert sich auf einen niedrigen Kohlenstoffgehalt und geringe Verunreinigungen, was eine gute Schweißbarkeit und Plastizität gewährleistet. Die Einschränkungen für die Hauptelemente sind wie folgt (basierend auf der Schmelzanalyse):

•  Kohlenstoff (C):Weniger als oder gleich 0,25 % (Dicke weniger als oder gleich 20 mm); kann mit zunehmender Dicke auf 0,31 % gelockert werden (Dicke > 20 mm). Kohlenstoff ist die Hauptquelle der Festigkeit, aber zu hohe Mengen beeinträchtigen die Schweißbarkeit.

•  Mangan (Mn):0.80 - 1.20 %. Mangan kann die Festigkeit und Härte erhöhen und gleichzeitig die Schweißbarkeit verbessern (Schweißrisse verhindern).

•  Phosphor (P): Weniger als oder gleich 0,04 %; Schwefel (S): Weniger als oder gleich 0,05 %. Beides sind schädliche Verunreinigungen. Sie werden streng kontrolliert, um die Heißsprödigkeit (aufgrund von Schwefel) und die Kaltsprödigkeit (aufgrund von Phosphor) zu reduzieren und so die Schweißqualität sicherzustellen.

• Silizium (Si): Weniger als oder gleich 0,40 %. Als Desoxidationsmittel verbessert es die Reinheit und die mechanischen Eigenschaften des Stahls.

• Kupfer (Cu):Weniger als oder gleich 0,20 % (dieser Gehalt ist nur erforderlich, wenn er für die Witterungsbeständigkeit angegeben ist). Kupfer kann die Korrosionsbeständigkeit leicht verbessern, dies ist jedoch keine zwingende Voraussetzung.

2. Anforderungen an die mechanische Leistung

Mechanische Eigenschaften sind die zentralen Akzeptanzkriterien für ASTM A36-Rohre und stehen in direktem Zusammenhang mit der Tragsicherheit und Zuverlässigkeit von Strukturkomponenten. Die Anforderungen variieren je nach Dicke (am Beispiel einer Dicke von weniger als oder gleich 20 mm): 

• Streckgrenze: Größer als oder gleich 250 MPa (36 ksi, die Quelle der Klasse „36“). Bei Dicken über 20 mm kann die Streckgrenze für jede Dickenzunahme um 25 mm um 10 MPa (mindestens größer oder gleich 205 MPa) verringert werden.

• Zugfestigkeit:400 - 550 MPa (58 - 80 ksi). Es verfügt über eine gewisse Festigkeitsreserve und erfüllt damit die Anforderungen herkömmlicher Konstruktionen.

• Verlängerung:Größer als oder gleich 20 % (bei einer Messlänge von 200 mm); Wenn die Dicke mehr als 50 mm beträgt, kann die Dehnung auf mehr als oder gleich 18 % gelockert werden. Die Dehnung zeigt Plastizität an und sorgt dafür, dass sich das Rohr unter Krafteinwirkung plastisch verformen kann, ohne plötzlich zu brechen.

• Biegetest:Der Durchmesser des Biegezentrums beträgt das 1,5-fache der Probendicke. Die Probe wird ohne Risse um 180 Grad gebogen (der Durchmesser des Biegezentrums kann vergrößert werden, wenn die Dicke mehr als 20 mm beträgt). Dieser Test überprüft die Formbarkeit und Rissbeständigkeit des Rohrs.

3. Abmessungen und Herstellungsanforderungen

• Maßtoleranz:Muss dem ASTM A6/A6M-Standard entsprechen (für die Abmessungen von Stahlplatten/Stahlprofilen). Beispielsweise beträgt die Dickentoleranz von Stahlplatten ±0,05 mm, die Längen-/Breitentoleranz beträgt ±5 mm; Bei Stahlprofilen (z. B. Winkelstahl, I--Träger) beträgt die Schenkellängentoleranz ±3 mm und die Flanschdickentoleranz ±10 %.

• Prozessqualität:Die Oberfläche der Rohre sollte frei von Rissen, Rost, Lochfraß usw. sein; Auf den Markierungen muss eindeutig „ASTM A36, Ofennummer, Chargennummer, Spezifikation“ stehen und mit dem Qualitätsbericht übereinstimmen. Die Schweißnähte der geschweißten Rohre sollten gleichmäßig und porenfrei sein und den Anforderungen der zerstörungsfreien Prüfung (z. B. Ultraschall-, Durchstrahlungsprüfung) genügen.

Der Grund, warum ASTM A36-Rohre zu einem weltweit anerkannten Baustahl geworden sind, liegt in ihren Eigenschaften „mäßiger Festigkeit, ausgezeichneter Gesamtleistung und niedrigen Kosten“ wie folgt:

1. Die Stärke ist mäßig und kann den Anforderungen der meisten Strukturen gerecht werden.

Die Streckgrenze von 250 MPa reicht aus, um die Tragfähigkeitsanforderungen herkömmlicher Bauwerke wie Gebäude, Brücken und Maschinen zu erfüllen. Es besteht keine Notwendigkeit, höherfesten legierten Stahl (wie A572 Grade 50) zu verwenden, wodurch die Kosten gesenkt werden.

2. Hervorragende Schweißbarkeit, geeignet zum Schweißen von Strukturen

Der niedrige Kohlenstoffgehalt (weniger als oder gleich 0,25 %) macht es unnötig, beim Schweißen vorzuwärmen oder spezielle Schweißmaterialien zu verwenden (es sei denn, es ist extrem dick oder in einer Umgebung mit niedrigen{1}}Temperaturen). Es können verschiedene Schweißmethoden wie Lichtbogenschweißen und Schutzgasschweißen angewendet werden. Es ist einer der am häufigsten verwendeten Stähle für Schweißkonstruktionen.

3. Gute Formbarkeit, einfache Verarbeitung
Die ausgezeichnete Plastizität (Dehnungsrate größer oder gleich 20 %) erleichtert die mechanische Bearbeitung wie Schneiden, Biegen, Stanzen und Nieten und eignet sich zur Herstellung unterschiedlich geformter Strukturbauteile (z. B. Geräterahmen, Sockel).

4. Niedrige Kosten und gutes Preis-Leistungs-Verhältnis

Die Zusammensetzung ist einfach (besteht hauptsächlich aus Kohlenstoff und Mangan), der Produktionsprozess ist ausgereift und der Preis ist viel niedriger als der von rostfreiem Stahl oder hochfestem legiertem Stahl, wodurch er für Anwendungen im großen Maßstab geeignet ist.

5. Einschränkungen

• Nicht geeignet für Umgebungen mit niedrigen-Temperaturen oder Stoßbelastungen:Die Schlagzähigkeit von A36 ist relativ gering. Es neigt bei niedrigen Temperaturen (-20 Grad oder darunter) oder dynamischen Belastungen (z. B. Erdbeben, Stöße) zum Sprödbruch und es sollte ein duktilerer Stahl (z. B. A516 Gr.70) gewählt werden.
• Die Korrosionsbeständigkeit ist durchschnittlich:Es werden keine Legierungselemente (wie Chrom, Nickel) hinzugefügt. Die Korrosionsbeständigkeit muss durch Verfahren wie Verzinkung oder Lackierung (für den Einsatz im Außenbereich) verbessert werden.

Die Vielseitigkeit von ASTM A36-Rohren ermöglicht einen breiten Einsatz in Bereichen wie Bauwesen, Brücken, Maschinenbau und Fahrzeugbau. Hier einige konkrete Anwendungsbeispiele:

1. Gebäudestruktur

• Gebäude und Fabriken:Diese werden für Strukturkomponenten wie Stahlrahmen, Träger und Säulen, Plattformen, Treppen und Dachstützen verwendet und sind die Kernmaterialien von Stahlkonstruktionsgebäuden (wie das Stahlgerüst von Bürohochhäusern).
• Öffentliche Einrichtungen:Beispielsweise bei Dachkonstruktionen von Flughafenterminals und Sportstadien, die sich ihre hohe Steifigkeit und Schweißbarkeit zunutze machen.

2. Brückenbauprojekt

• Sekundäre Strukturkomponenten: wie z. B. Leitplanken von Brücken, Stützbalken und Verbindungsteile von Brückenpfeilern anstelle der Haupttragkonstruktionen (die Haupttragkonstruktionen müssen aus höherfestem A572-Material der Güteklasse 50 bestehen).

3. Mechanische Fertigung
• Geräterahmen und Sockel: Beispielsweise der Sockel einer Spritzgießmaschine oder eines Kompressors, der sich durch seine hervorragende Vibrationsfestigkeit und Schweißbarkeit auszeichnet.
• Schutzvorrichtungen: Wie Maschinenschutzvorrichtungen und Sicherheitsbarrieren, die sich ihre Formbarkeit und Kosten-effizienz zunutze machen.

4. Fahrzeugbau
• LKW-Fahrgestelle und Kranausleger: Werden für die Herstellung des Fahrgestellrahmens von LKWs und der Auslegerstruktur von Kränen verwendet und nutzen dabei ihr hohes Verhältnis von Festigkeit zu -Gewicht.

5. Allgemeine Komponenten
• Schrauben, Muttern, Dichtungen: In Form von Stangenmaterial wird A36 zur Herstellung verschiedener Verbindungselemente verwendet und profitiert dabei von seiner hervorragenden Bearbeitbarkeit und Kosteneffizienz.

ASTM A36-Rohre sind ein weltweit einsetzbarer Kohlenstoffbaustahl. Die Kernanforderungen sind „stabile chemische Zusammensetzung, Einhaltung mechanischer Leistungsstandards und Erfüllung der Maßhaltigkeitsanforderungen“.

Die Hauptmerkmale sind „mäßige Festigkeit, gute Schweißbarkeit und niedrige Kosten“. Zu den üblichen Anwendungen gehören Bauwesen, Brücken, mechanische Fertigung und andere Bereiche. Es ist das bevorzugte Material für herkömmliche Strukturbauteile.

Es ist jedoch zu beachten, dass es nicht für Umgebungen mit niedrigen{0}Temperaturen, Stoßbelastungen oder hoher-Korrosion geeignet ist. In solchen Szenarien müssen leistungsfähigere Stähle (z. B. A572 und Edelstahl 304) ausgewählt werden.