Rohre lassen sich in Metallrohre und Nichtmetallrohre unterteilen. Metallrohre werden weiter in Eisen- und Nichteisenmetalle unterteilt. Eisenmetalle bestehen hauptsächlich aus Eisen, Nichteisenmetalle hingegen nicht. Kohlenstoffstahlrohre, Edelstahlrohre, Chrom-Molybdän-Rohre und Gusseisenrohre sind allesamt Eisenmetallrohre mit Eisen als Hauptbestandteil. Nickel- und Nickellegierungsrohre sowie Kupferrohre sind Nichteisenrohre. Kunststoffrohre, Betonrohre, kunststoffausgekleidete Rohre, glasausgekleidete Rohre, betonausgekleidete Rohre und andere Spezialrohre für besondere Zwecke werden als nichtmetallische Rohre bezeichnet. Eisenmetallrohre werden in der Energiewirtschaft am häufigsten verwendet; Kohlenstoffstahlrohre werden in großem Umfang verwendet. ASTM- und ASME-Normen regeln eine Vielzahl von Rohren und Rohrmaterialien, die in der Prozessindustrie verwendet werden.
Kohlenstoffstahl ist der in der Industrie am häufigsten verwendete Stahl und macht mehr als 90 % der gesamten Stahlproduktion aus. Basierend auf dem Kohlenstoffgehalt werden Kohlenstoffstähle weiter in drei Kategorien unterteilt:
In legierten Stählen werden unterschiedliche Anteile von Legierungselementen verwendet, um gewünschte (verbesserte) Eigenschaften wie Schweißbarkeit, Duktilität, Bearbeitbarkeit, Festigkeit, Härtbarkeit und Korrosionsbeständigkeit usw. zu erreichen. Einige der am häufigsten verwendeten Legierungselemente und ihre Rollen sind wie folgt:
Edelstahl ist ein legierter Stahl mit einem Chromgehalt von mindestens 10,5 %. Edelstahl weist aufgrund der Bildung einer sehr dünnen Cr2O3-Schicht auf der Oberfläche eine außergewöhnliche Korrosionsbeständigkeit auf. Diese Schicht wird auch als Passivschicht bezeichnet. Eine Erhöhung des Chromanteils verbessert die Korrosionsbeständigkeit des Materials weiter. Zusätzlich zu Chrom werden Nickel und Molybdän hinzugefügt, um die gewünschten (oder verbesserten) Eigenschaften zu verleihen. Edelstahl enthält außerdem unterschiedliche Mengen an Kohlenstoff, Silizium und Mangan. Edelstahl wird weiter unterteilt in:
Zusätzlich zu den oben genannten Güten werden in der Industrie auch einige weitere Edelstähle (oder Sondergüten) verwendet:
Werkzeugstähle haben einen hohen Kohlenstoffgehalt (0,5 % bis 1,5 %). Ein höherer Kohlenstoffgehalt sorgt für höhere Härte und Festigkeit. Dieser Stahl wird hauptsächlich zur Herstellung von Werkzeugen und Formen verwendet. Werkzeugstähle enthalten unterschiedliche Mengen an Wolfram, Kobalt, Molybdän und Vanadium, um die Hitze- und Verschleißfestigkeit sowie die Haltbarkeit des Metalls zu erhöhen. Dies macht Werkzeugstahl ideal für Schneid- und Bohrwerkzeuge.
Diese Rohre werden in der Prozessindustrie häufig verwendet. Die ASTM- und ASME-Bezeichnungen für Rohre sehen unterschiedlich aus, aber die Materialqualitäten sind dieselben. Beispiel:
Die Materialzusammensetzung und -eigenschaften sind in den ASME- und ASTM-Codes bis auf den Namen identisch. Die Zugfestigkeit von ASTM A 106 Gr A beträgt 330 MPa, die von ASTM A 106 Gr B 415 MPa und die von ASTM A 106 Gr C 485 MPa. Das am häufigsten verwendete Kohlenstoffstahlrohr ist ASTM A 106 Gr B. Es gibt eine Alternative zu ASTM A 106 Gr A 330 MPa, ASTM A 53 (feuerverzinkt oder Leitungsrohr), das ebenfalls eine weit verbreitete Güteklasse für Kohlenstoffstahlrohre ist. ASTM A 53-Rohre sind in zwei Güteklassen erhältlich:
ASTM A 53-Rohre werden in drei Typen unterteilt: Typ E (ERW – widerstandsgeschweißt), Typ F (ofen- und stumpfgeschweißt), Typ S (nahtlos). Bei Typ E sind sowohl ASTM A 53 Gr A als auch ASTM A 53 Gr B verfügbar. Bei Typ F ist nur ASTM A 53 Gr A verfügbar, während bei Typ S auch ASTM A 53 Gr A und ASTM A 53 Gr B verfügbar sind. Die Zugfestigkeit von ASTM A 53 Gr A-Rohren ist mit 330 MPa ähnlich wie bei ASTM A 106 Gr A. Die Zugfestigkeit von ASTM A 53 Gr B-Rohren ist mit 415 MPa ähnlich wie bei ASTM A 106 Gr B. Dies umfasst Rohre aus Kohlenstoffstahl, die in der Prozessindustrie weit verbreitet sind.
Die in der verarbeitenden Industrie am häufigsten verwendeten Edelstahlrohre sind sogenannte austenitische Edelstahlrohre. Das wesentliche Merkmal von austenitischem Edelstahl ist, dass er nicht magnetisch oder paramagnetisch ist. Drei wichtige Spezifikationen für austenitische Edelstahlrohre sind:
Diese Spezifikation umfasst 18 Güten, von denen 304 L die am häufigsten verwendete ist. Eine beliebte Kategorie ist 316 L aufgrund seiner hohen Korrosionsbeständigkeit. ASTM A 312 (ASME SA 312) für Rohre mit einem Durchmesser von 8 Zoll oder weniger. Das „L“ neben der Güte zeigt an, dass das Rohr einen niedrigen Kohlenstoffgehalt aufweist, wodurch die Schweißbarkeit der Rohrgüte verbessert wird.
Diese Spezifikation gilt für geschweißte Rohre mit großem Durchmesser. Die in dieser Spezifikation behandelten Rohrleitungspläne sind Schedule 5S und Schedule 10.
Schweißbarkeit von austenitischem Edelstahl – Austenitischer Edelstahl weist eine höhere Wärmeausdehnung auf als ferritischer oder martensitischer Edelstahl. Aufgrund des hohen Wärmeausdehnungskoeffizienten und der geringen Wärmeleitfähigkeit von austenitischem Edelstahl kann es beim Schweißen zu Verformungen oder Verwerfungen kommen. Austenitischer Edelstahl neigt zur Erstarrungs- und Verflüssigungsrissbildung. Daher ist bei der Auswahl der Zusatzwerkstoffe und Schweißverfahren besondere Sorgfalt geboten. Unterpulverschweißen (UP) wird nicht empfohlen, wenn vollständig austenitischer Edelstahl oder Schweißnähte mit geringem Ferritgehalt erforderlich sind. Die Tabelle (Anhang 1) dient als Leitfaden für die Auswahl des geeigneten Zusatzdrahts oder der geeigneten Elektrode auf Grundlage des Grundmaterials (für austenitischen Edelstahl).
Chrom-Molybdän-Rohre eignen sich für Hochtemperatur-Versorgungsleitungen, da die Zugfestigkeit von Chrom-Molybdän-Rohren bei hohen Temperaturen unverändert bleibt. Das Rohr findet Anwendung in Kraftwerken, Wärmetauschern und dergleichen. Das Rohr entspricht ASTM A 335 und ist in mehreren Qualitäten erhältlich:
Gusseisenrohre werden für die Brandbekämpfung, Entwässerung, Abwasser, Schwerlast (unter Schwerlast) – unterirdische Rohrleitungen und andere Dienste verwendet. Die Güteklassen von Gusseisenrohren sind:
Duktile Gussrohre werden in unterirdischen Rohrleitungen für Feuerwehren verwendet. Dürr-Rohre sind aufgrund des Siliziumgehalts hart. Diese Rohre werden für den gewerblichen Säureeinsatz verwendet, da die Güteklasse eine Beständigkeit gegen gewerbliche Säure aufweist, sowie für die Wasseraufbereitung, bei der saure Abfälle abgelassen werden.
Nirmal Surendran Menon erhielt 2005 einen Bachelor of Mechanical Engineering von der Anna University, Tamil Nadu, Indien und 2010 einen Master of Science in Projektmanagement von der National University of Singapore. Er ist in der Öl-/Gas-/Petrochemieindustrie tätig. Derzeit arbeitet er als Außendienstingenieur an einem LNG-Verflüssigungsprojekt im Südwesten Louisianas. Zu seinen Interessen zählen die Reinigung von Rohrleitungssystemen und die Verlustverhütung für LNG-Verflüssigungsanlagen als Teil der Projektabwicklung.
Ashish besitzt einen Bachelor-Abschluss in Ingenieurwissenschaften und verfügt über mehr als 20 Jahre umfassende Erfahrung in den Bereichen Ingenieurwesen, Qualitätssicherung/Qualitätskontrolle, Lieferantenqualifizierung/-überwachung, Beschaffung, Inspektionsressourcenplanung, Schweißen, Fertigung, Konstruktion und Subunternehmertum.
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