ASTM A350 Material: Äquivalente, Güten, Spezifikationen

ASTM A350 (A350/A350M) ist die ASTM/ASME-Spezifikation für Kohlenstoff- und niedriglegierte Schmiedeteile die eine Kerbschlagzähigkeitsprüfung für Rohrleitungsbauteile erfordern - am häufigsten verwendet für Tieftemperaturflansche, Fittings und Armaturenschmiedeteile (die in der Industrie weit verbreitete Sorte ist LF2Klasse 1). Für Teile, die nach A350 hergestellt werden, sind eine garantierte Kälteschlagzähigkeit, bestimmte Wärmebehandlungs-/Lieferbedingungen und kontrollierte chemische Grenzwerte vorgeschrieben; diese Anforderungen und die Prüfmatrix sind in der Norm A350 festgelegt.

Umfang und Verwendungszweck

Die ASTM A350/A350M wurde speziell für Schmiedestücke und ringgewalzte Schmiedestücke die als Rohrleitungsbauteile verwendet werden und eine Kerbschlagzähigkeit für den Einsatz bei niedrigen Temperaturen aufweisen müssen. Damit soll sichergestellt werden, dass das Rohmaterial (das Schmiedestück) eine einheitliche Schmelzpraxis, Chemie und mechanische Eigenschaften aufweist, die für die Auslegungstemperatur und die mechanischen Belastungen von Druckrohrleitungssystemen geeignet sind. Die Norm wird häufig in ASME-Rohrleitungs- und Flanschnormen sowie in Bestellspezifikationen für Armaturen- und Fittinghersteller zitiert.

Beziehung zu ASME / Bezeichnungshinweise

In der Praxis wird das Material wie folgt referenziert ASTM A350 oder ASME SA350 (die ASME-Bezeichnung spiegelt die ASTM-Spezifikation wider, wenn sie in der Druckrohrleitungsbranche verwendet wird). Das Dokument wird von ASTM International veröffentlicht und gepflegt; ASME veröffentlicht entsprechende SA-Bezeichnungen für Materialien, die in Druckgeräten verwendet werden. Aus Gründen der Beschaffung und der Einhaltung von Vorschriften geben viele Einkäufer beide Bezeichnungen an (z. B. "ASTM A350 / ASME SA350, Grade LF2, Class 1").

Klassenstufen und Klassen

A350 deckt mehrere Noten (LF1, LF2, LF3, LF5, LF6, LF9, LF787 usw.), und jede Sorte kann in unterschiedlichen Ausführungen hergestellt werden. Klassen je nach Prüf-/Wärmebehandlungsanforderungen (Klasse 1, Klasse 2, usw.). In der Industrie ist die am häufigsten angegebene Sorte:

• LF2 (Klasse 1) - die gängige Niedrigtemperatur-Kohlenstoffstahlsorte zum Schmieden von Flanschen, Fittings und Armaturen, die eine gute Zähigkeit bis hin zu typischen Anforderungen für den Tieftemperaturbetrieb erfordern. LF2 wird häufig normalgeglüht oder normalgeglüht+vergütet geliefert und hat definierte Grenzwerte für Kohlenstoff, Mn, Si und Spurenlegierungen.

Es gibt weitere Güten (LF1, LF3, LF5, LF6, LF9, LF787), die verschiedene chemische und mechanische Kategorien abdecken (z. B. unterschiedliche Legierungen, Anforderungen an die Vakuumdesoxidation oder niedrig legierte Varianten). Die spezifischen Prüfungen, zulässigen Wärmebehandlungen und Kerbschlagzähigkeitsprüfungen können je nach Sorte und Produktdicke variieren. Bestätigen Sie immer die Sorte/Klasse in der Bestellung und lesen Sie die Standardklauseln für die gewünschte Sorte.

Chemische Zusammensetzung - Grenzwerte & Kohlenstoffäquivalent

Nachstehend finden Sie eine übersichtliche, praktische Chemietabelle für ASTM A350 LF2 (typische Grenzwerte) aus der Norm und den üblichen Werksdaten (verwenden Sie dies als Referenz für die Planung/Beschaffung; überprüfen Sie immer die kontrollierende Ausgabe der Norm und die endgültige Wärmeanalyse des Werks). Die Werte sind Maximalwerte, sofern nicht anders angegeben.

Kohlenstoffäquivalent (CE) begrenzt ist (typische CE-Formel, die in den Standardleitlinien verwendet wird):
CE = C + Mn/6 + (Cr + Mo + V)/5 + (Ni + Cu)/15 - max CE um 0,47 (abhängig von der Dicke; spezifische Klausel bestätigen). Diese chemischen Beschränkungen und CE-Grenzwerte dienen der Gewährleistung der Schweißbarkeit und der Tieftemperaturzähigkeit und werden in der Spezifikation ausdrücklich genannt.

Hinweis: Viele Hersteller veröffentlichen in ihren LF2-Datenblättern sehr ähnliche chemische Zusammensetzungen; genaue Maximalwerte und Sonderfälle (z. B. Nb-Erhöhungen nach Vereinbarung) müssen in der Bestellung geklärt werden.

Mechanische Eigenschaften und Zähigkeitsprüfung

Die ASTM A350 verlangt Mindestanforderungen an die mechanischen Eigenschaften (Streck- und Zugfestigkeit) und Kerbschlagzähigkeit (in der Regel Charpy V-Kerbe) bei bestimmten Temperaturen je nach Sorte, Klasse und Produktdicke. Typische mechanische Bereiche für LF2 (indikativ):

• Streckgrenze (Rp0,2): ~240-255 MPa (≈35 ksi) Minimum, je nach Wärmebehandlung und Klasse.

• Zugfestigkeit (UTS): oft im Bereich von ≈ 480-655 MPa (≈70-95 ksi) je nach Klasse und Wärmebehandlung.

• Schlagprüfung (Charpy V-Kerbe): spezifizierter Mindest-KV-Wert, der bei einer bestimmten Temperatur getestet wird (z. B. -18°C oder -46°C; viele Schmiedestücke der LF2-Klasse 1 erfordern je nach Käufer eine Kerbschlagprüfung bei -46°C oder -45°C).

Diese Werte variieren je nach Sorte, Klasse und Dicke. Die Norm enthält detaillierte Tabellen, die Produktdicke, Güteklasse und erforderliche Charpy-Prüftemperatur- und -energiewerte kombinieren. Beziehen Sie sich beim Verfassen einer Spezifikation oder bei der Überprüfung eines MTC immer auf die Tabellen der Klauseln in der maßgeblichen Ausgabe der ASTM A350.

Wärmebehandlung und Lieferbedingungen

Zu den üblichen Lieferbedingungen für die A350 gehören:

• Normalisiert (N) - die bei LF2-Schmiedestücken üblich sind, um das Korngefüge zu stabilisieren und die Zähigkeit bei niedrigen Temperaturen zu erhöhen.

• Normalisiert und gehärtet (NT) - in einigen Fällen zur Anpassung der mechanischen Eigenschaften verwendet.

• Vergütet und angelassen (Q+T) - für einige niedrig legierte Sorten (nicht die übliche LF2-Kohlenstoffvariante, sofern nicht angegeben).

• Geschmiedet oder andere Bedingungen können nach Vereinbarung zulässig sein, aber der Käufer muss sicherstellen, dass die erforderliche Zähigkeit erreicht wird.

In der Norm werden auch die Schmelzverfahren (Schmelzen mit offenem Herd, Sauerstoff, Elektroofen, Vakuuminduktionsschmelzen) genannt und die Vakuumkohlenstoffdesoxidation für bestimmte Sorten zur Kontrolle des Silizium- und Einschlussgehalts vorgeschrieben. Die Wärmebehandlungszyklen (Temperaturen und Kühlmedien) werden in der Norm und in den Praxisblättern der Werke behandelt.

Typische Anwendungen und Branchen

Schmiedestücke nach ASTM A350 werden verwendet, wenn Kälteschlagzähigkeit ist unerlässlich. Typische Anwendungen sind:

• Flansche, geschmiedete Armaturen und Ventilgehäuse für Erdgas und Erdöl Übertragung bei niedrigen Temperaturen.

• Tieftemperatur- oder Sub-Ambient-Rohrleitungssysteme (wenn für die entsprechende Prüftemperatur angegeben).

• Erdöl-, Petrochemie- und Prozessindustrie, wo Flanschverbindungen und Ventilgehäuse geschmiedete Formen mit geprüfter Zähigkeit erfordern.

Äquivalente und Vorsicht bei "gleichwertigen" Angaben

Es gibt kein direktes globales "Drop-in"-Äquivalent - aber es gibt Fast-Äquivalente abhängig von der Chemie und den erforderlichen Tests. Dokumente, die Normen vergleichen, ordnen LF2 einer Handvoll EN/DIN-Sorten nach Anwendung zu, aber diese Zuordnungen sind ungefähr und müssen für die erforderliche Aufpralltemperatur, Dicke und Schweißbedingungen validiert werden. Typische Vergleiche, die in Tabellen mit technischen Querverweisen erscheinen:

• LF2 ≈ einige niedrigwarmfeste EN-Druckbehälterstähle (z.B., P355NL1 / P355NL2 oder P355-Varianten für Tieftemperaturbetrieb) - sondern die Mikrostruktur, die Anforderungen der Charpy-Prüfung und die Einschränkungen beim Schweißen sind unterschiedlich und müssen validiert werden.

Wichtige Hinweise: Geben Sie niemals ein "Äquivalent" an, ohne alle drei Achsen zu prüfen: (1) Chemie/CE, (2) mechanische und Zähigkeitsprüfungstemperatur(en) für die gegebene Dicke und (3) den Herstellungsweg (geschmiedet vs. gewalzt vs. gegossen). Kaufen Sie im Zweifelsfall nach der aktuellen A350-Norm (oder verlangen Sie eine Herstellerbescheinigung mit den vollständigen Verweisen auf die A350-Klauseln).

Inspektion, Prüfung und Papierkram im Werk

Aus Gründen der Klarheit der Vorschriften und der Beschaffung verlangen Einkäufer bei A350-Schmiedestücken typische Dokumente und Prüfungen:

• Mühlentest-Zertifikat (MTC)Wärmezahl, Produktanalyse und Wärmeanalyse, Wärmebehandlungsprotokoll.

• Ergebnisse des Kerbschlagbiegeversuchs nach Charpy (V-Kerbe): Probenausrichtung, Temperatur und Energiewerte nach Norm.

• Zugversuche/Härteprüfungenwenn dies in der Norm oder vom Auftraggeber gefordert wird.

• Chemische Analyse von Wärme und Produkt: Bestätigung der Grenzwerte und Berechnung des Kohlenstoffäquivalents.

• Zerstörungsfreie Prüfung (NDE)Röntgen oder UT, falls vom Auftraggeber oder vom Regelwerk gefordert (A350 selbst konzentriert sich eher auf die Schmiedetechnologie und die Zähigkeit als auf die obligatorische Röntgenaufnahme).

• Rückverfolgbarkeit und Fälschung von AufzeichnungenSchmelzpraxis (EAF/BOF/VIM) und Umformprotokolle.

Hinweise zur Fertigung und zum Schweißen

• Schweißeignung: LF2 ist ein kohlenstoffarmer, niedrig legierter Stahl mit CE-Grenzwerten, um eine angemessene Schweißbarkeit zu erhalten. Die Wärmebehandlung vor/nach dem Schweißen und die PWHT müssen dem Schweißverfahren und der CE-/Schweißbarkeitsbewertung folgen.

• Bearbeitbarkeit: typisch für geschmiedete Kohlenstoffstähle; die Wahl der Werkzeuge und Vorschübe sollte der Sorte und der Wärmebehandlung entsprechen.

• Thermische Zyklen: Vermeiden Sie eine übermäßige lokale Überhitzung während der Herstellung - die Zähigkeit kann durch unsachgemäße lokale Wärmeeinwirkung beeinträchtigt werden.

• Beschichtungen und Korrosionsschutz: A350 ist keine korrosionsbeständige Legierung; wählen Sie Beschichtungen (Epoxid, Zink, Verzinkung nach Vereinbarung) oder Materialverbesserungen für korrosive Anwendungen.

Checkliste für die Auswahl von Käufern

Wenn Sie eine Bestellung oder einen Zeichnungsschein erstellen, geben Sie dies an:

• Vollständige Materialbezeichnung: "ASTM A350/A350M - Grade LF2, Class 1, normalized" (oder die von Ihnen benötigte Qualität/Klasse/Lieferung).

• Charpy-Prüftemperatur und Mindestenergie (pro Dicke).

• Erforderliche Schmelzmethode (z. B. einmalige Vakuumdesoxidation gegenüber VIM, falls erforderlich).

• Anforderungen an Wärmebehandlungsaufzeichnungen und MTC-Datenfelder.

• Alle zusätzlichen NDE- oder Abmessungstoleranzen, Flanschoberflächen und Druckklassen.

• Garantien und Rückverfolgbarkeitsanforderungen (z. B. Mühlenwärme, die auf MTC zurückverfolgt werden kann).

Praktische Tabellen

Tabelle A - Zusammenfassung der gemeinsamen Noten (kurz)

Tabelle B - Beispiel für Mechanik (nur Richtwerte; endgültige Werte gemäß A350-Klausel und PO)

(Diese Zahlen müssen in der Kontrollklausel und den Produktdickentabellen in der Norm überprüft werden).

FAQs

1) Was ist der Hauptunterschied zwischen ASTM A350 LF2 und A105?
A105 ist eine allgemeine Kohlenstoffstahl-Schmiedestahlsorte für Rohrleitungen bei Umgebungs-/höheren Temperaturen; A350 LF2 ist formuliert und geprüft für Tieftemperaturzähigkeit (Subambient Service) und erfordert eine Charpy-Schlagprüfung bei niedrigeren Temperaturen. Für Tieftemperatur- oder Tiefsttemperaturbetrieb ist immer A350 LF2 und die richtige Prüftemperatur zu bevorzugen.

2) Kann ich LF2 durch einen EN-Stahl wie P355NL1 ersetzen?
Nur mit technischer Überprüfung. Einige EN-Sorten sind in der Anwendung ähnlich, aber Sie müssen die chemische Zusammensetzung, die spezifizierte Charpy-Temperatur und die erforderlichen Prüfungen über die verschiedenen Dicken hinweg bestätigen, bevor Sie ein "Äquivalent" akzeptieren. Gehen Sie nicht von einer Austauschbarkeit ohne dokumentierte Gleichwertigkeitsprüfung aus.

3) Welche Charpy-Temperatur sollte ich verlangen?
Verlangen Sie die Charpy V-Kerb-Prüftemperatur, die Ihrer niedrigsten erwarteten Betriebstemperatur plus einer technischen Marge entspricht. Typische Einkaufstemperaturen für LF2-Schmiedestücke sind -18°C bis -46°C je nach Konstruktion; geben Sie die gewünschte Temperatur in der Bestellung an.

4) Ist LF2 schweißbar?
Ja - LF2 ist mit CE-Grenzwerten für eine vernünftige Schweißbarkeit ausgelegt, aber es muss eine angemessene Vorwärmung und Verfahrensqualifikation gemäß den Schweißvorschriften eingehalten werden. Höhere CE-Werte oder zusätzliche Legierungen können besondere Kontrollen erfordern.

5) Wie wird LF2 geliefert (Wärmebehandlung)?
Allgemein normalisiert oder normalisiert und gehärtetAbschrecken/Vergüten wird bei niedrig legierten Varianten angewendet, wenn eine höhere Festigkeit erforderlich ist. Geben Sie bei der Bestellung den gewünschten Zustand an und stellen Sie sicher, dass die Anforderungen an die Schlagzähigkeit in diesem Lieferzustand erfüllt werden.

6) Brauche ich für jedes Schmiedestück einen Charpy-Test?
Die Norm verlangt eine repräsentative Charpy-Probenahme pro Los und Dicke; viele Einkäufer verlangen Charpy-Ergebnisse für jede Schmelze und jedes Produktlos, um rückverfolgbare Zähigkeitsdaten zu gewährleisten. Legen Sie die Abnahmekriterien im Vertrag fest.

7) Welche Unterlagen sollte der Lieferant vorlegen?
Mindestens: MTC mit Wärme- und Produktanalyse, Charpy-Prüfberichte (mit Kerbausrichtung, Einzelheiten zur Probenahme und Temperatur) und Wärmebehandlungsaufzeichnungen. Zusätzliche NDE- oder Zertifizierungsunterlagen können vom Käufer verlangt werden.

8) Sind LF2-Schmiedestücke für den kryogenen LNG-Einsatz geeignet?
LF2 kann für den Einsatz unter Umgebungsbedingungen verwendet werden, wenn die angegebene Charpy-Prüftemperatur mit der Auslegungstemperatur übereinstimmt; für extreme Tieftemperaturen (z. B. LNG bei -162 °C) sind in der Regel spezielle Tieftemperaturstähle und validierte Verfahren erforderlich - wenden Sie sich an Metallurgen/Codeanforderungen.

9) Was bedeutet "Klasse 1"?
Klasse 1 bezeichnet in der Regel die geforderte Produkt-/Prüfmatrix und die Abnahmekriterien in A350 für eine bestimmte Güteklasse; Klasse 1 ist das am häufigsten verwendete Konstrukt für typische LF2-Schmiedestücke. Genaue Definitionen für die einzelnen Güteklassen finden Sie in den Standardtabellen.

10) Wo sollte ich die A350-Anforderungen in Zeichnungen eintragen?
Geben Sie in den Werkstoffbeschreibungen und unter "Werkstoff und Wärmebehandlung" die genaue Bezeichnung (ASTM A350/A350M - Güte LF2 - Klasse 1 - Lieferzustand), die Charpy-Prüftemperatur und die erforderlichen Unterlagen (MTC, Charpy-Berichte, NDE) an. Geben Sie alle speziellen Beschichtungs-, PWHT- oder Schweißanforderungen an.

Praktische Beschaffungsformulierungen

"Werkstoff: ASTM A350/A350M - Güte LF2 - Klasse 1. Lieferzustand: normalisiert. Chemische Zusammensetzung und Produkt-/Wärmeanalysen gemäß A350, Abschnitte X-Y. Charpy V-Kerbproben bei -46°C mit einer Mindestenergie von [X J] gemäß A350, Probenahme gemäß Abschnitt Z. Werksprüfzeugnis: EN 10204/3.1b (oder vom Käufer gewünschtes Format) mit Rückverfolgbarkeit der Schmelznummer und Wärmebehandlungsprotokoll."

Diese Art von prägnanter Klausel vermeidet Unklarheiten bei der Auftragserteilung und verringert das Risiko von Lieferungen außerhalb der Spezifikation.

Beschränkungen und abschließende praktische Hinweise

• Aktualisierung der Normen: Normen werden regelmäßig überarbeitet - geben Sie in Ihrer Bestellung immer die Ausgabe (das Jahr) der Norm an (z. B. "ASTM A350/A350M - Ausgabe 20XX").

• Verlassen Sie sich nicht allein auf "gleichwertig": die Prüfung, die CE-Kennzeichnung und die Behandlung bei der Auslieferung zu bestätigen, bevor Sie eine nicht-A350-Norm akzeptieren.

• Gestaltungsspielraum: Charpy-Tests unterhalb der erwarteten Betriebstemperatur vorschreiben und dokumentierte Prüfberichte verlangen - das ist der zentrale Sicherheitsvorteil der A350.

Offizielle Referenzen

• ASTM A350/A350M - Standard-Spezifikation für Schmiedestücke aus unlegiertem und niedrig legiertem Stahl, die eine Kerbzähigkeitsprüfung für Rohrleitungsbauteile erfordern (ASTM)
• ASTM A350/A350M - Volltext (Beispiel einer PDF-Kopie der A350-Norm, Revision 2023)
• ASTM A350 / ASME SA350 - Spezifikation (Beschaffung & Vergleich PDF)
• EN / DIN / ASTM Werkstoffvergleich (nützliche Querverweistabellen für Äquivalente)
• A350 Grade LF2 - Technische Daten und typische chemische/mechanische Zusammenfassung (metaldata.info)