Kesselbleche und DruckbehälterstähleBeständigkeit und Sicherheit bei hohen Drücken und Temperaturen

ThyssenKrupp Steel EuropeWir denken Stahl weiter

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Für die Hersteller von Kesseln und Druckbe-hältern ist aus wirtschaftlichen Gründen ein möglichst hoher Nutzungs- und Wirkungsgrad der chemischen Prozesse von großer Bedeu- tung. Das ist üblicherweise mit dem Bau größerer Anlagen verbunden, die darüber hinaus bei höheren Temperaturen und/oder höheren Drücken betrieben werden. Für den Bau derartiger Anlagen, wie z. B. von Dampf- kesseln, einfachen und warmgehenden Druckbehältern bis hin zu Druckwasserstoff-reaktoren wie Hydrocrackern, stehen Werk- stoffe zur Verfügung, die höhere Beanspruch- ungen und Temperaturen zulassen, ohne dass die Wandstärke wesentlich erhöht werden muss. Eine besonders große Heraus- forderung für die Anlagenbauer stellt die zu- nehmend an Bedeutung gewinnende Spei- cherung von wasserstoffsulfidhaltigen Gasen dar, die eine gefährliche, korrosive Schädigung des Behältermaterials durch frei werdende Wasserstoffatome verursachen können. Dazu wurden spezielle sauergas-beständige Stähle entwickelt.

Bei ThyssenKrupp Steel Europe werden seit mehr als 50 Jahren Grobbleche für den Kessel- und Behälterbau produziert. Dabei gehören neben unlegierten Kesselblechen und legierten Druckbehälterstählen, die nach allen gängigen europäischen (EN-) und amerikanischen (ASTM-)Normen hergestellt werden, auch sauergasbeständige Kessel-bleche zum Güteportfolio.

Beständigkeit und Sicherheit bei hohen Drücken und Temperaturen

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StahlerzeugungWärmebehandelte Güten für höchste Anforderungen

Hochofen Stahlwerk Walzwerk

Roheisenerzeugung Oxygenstahlerzeugung (TBM®-Prozess)

• Abbau von Begleit- elementen wie C, Si, Mn, P, S

Stahlerzeugung

Basis der Stahlerzeugung bei ThyssenKrupp Steel Europe ist ein hochmodernes Oxygen-stahlwerk, das auch über Anlagen zur sekun-därmetallurgischen Behandlung der Schmelze, wie Vakuumentgasung und Ca-Behandlung, verfügt. Der damit erzeugte Stahl weist nied-rigste Gehalte an Schwefel und Phosphor sowie enge chemische Analysespannen auf und wird im Stranggussverfahren mit der Möglichkeit einer Soft Reduction abgegossen. Damit kann ein günstiger Seigerungsgrad sichergestellt werden.

Die in den Stahlwerken erzeugten Brammen werden üblicherweise auf einem Quarto-gerüst ausgewalzt, können aber auch über eine Warmbandstraße zu Warmband ausgewalzt und anschließend zu Band-blechen mit hoher Oberfl ächengüte und engen Dickentoleranzen abgetafelt werden. Dabei kommen auch temperaturgeregelte Walzverfahren, wie normalisierendes Walzen und thermomechanisches Walzen, zum Ein-satz. Für die Wärmebehandlung der legierten

Kesselbleche stehen verschiedene Öfen zur Herstellung von normalisierten und luftver-güteten Stählen und Quetten zur Produktion von wasservergüteten Stählen, die bei höchs-ten Festigkeits- und Zähigkeitsanforderungen Anwendung fi nden, zur Verfügung. Grobbleche für Kessel- und Druckbehälterstähle werden üblicherweise im Laufe der Produktion einer Ultraschallprüfung unterzogen, die bei kleinen und mittleren Blechdicken automa-tisch in der Linie und bei größeren Blechdicken manuell erfolgt. Dabei kommen im Allge-meinen die ASTM-Normen A 578 und A 435 sowie die DIN EN-Norm 10160 zur Anwen-dung. Sämtliche zur Stahlerzeugung benö-tigten Anlagen von ThyssenKrupp Steel Europe sind vom RWTÜV nach ISO 9001 zertifi ziert.

Herstellung von Kesselblechen und Druckbehälterstählen

Sekundärmetallurgie

• Vakuumentgasung• Argonspülung• Ca-Behandlung (TN-Verfahren)

Stranggießen

• Soft Reduction zur Minimierung der Seigerung

Walzen Wärmebehandeln

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LieferprogrammVon unlegiert bis legiert und hochfest

Güte gem. DIN EN 10028

Äquivalente ASTM-Güte

Lieferzustand Legierungmax. Dicke [mm]

max. Breite [mm]

Unlegiert/niedrig legiert

P235GH–P355GH ASTM A 299 N/NR CuNiNb 125/80** 3.600

P275N–P355N(NH/NL1/NL2)

ASTM A 516 Gr. 60/65/70

N/NR CuNiNb 100/80** 3.600

Legiert

16Mo3 – N 0,3Mo 100/80** 3.600

15NiCuMoNb5 (WB36) – NT NiCuMoNb 100/80** 3.600

13CrMo4-5/-4 ASTM A 387 Gr. 12 Cl. 2

NT 1Cr1/2Mo 100/80** 3.600

10CrMo9-10ASTM A 387 Gr. 22 Cl. 2

NT 2Cr1Mo 100/80** 3.600

Hochfest Q&T

– ASTM A 537 Cl. 2 Q&T CrMo 100/80** 3.300

P690Q/QH/QL1/QL2*(N-A-XTRA® M 700)

ASTM A 517 Q&T CrMo(Ni) 100/80** 3.300

* nur bis 50 mm Dicke NR: norm. gewalzt NT: luftvergütet** ASTM-Güte N: normalisiert Q&T: wasservergütet

Unlegierte und legierte Kessel-und Druckbehälterstähle

Die im Kessel- und Druckbehälterbau üb- licherweise verwendeten Stahlsorten sind in Europa in den Teilen 2 bis 7 der DIN EN 10028 genormt. In Amerika sind die er- laubten Stahlsorten im ASME-Code aufge- listet. Eine Übersicht über die bei ThyssenKrupp Steel Europe nach der DIN EN 10028 und den relevanten ASTM-Normen lieferbaren Kessel- und Druckbehälterstähle sowie das zugehörige Abmessungsprogramm und die maximalen Stückgewichte gibt die oben stehende Tabelle.

Kesselbleche nach anderen internationalen Normen werden auf Anfrage ebenso ge- liefert wie sogenannte Multigüten, bei denen im Zeugnis die Konformität mit mehreren Normen bestätigt wird, wie z. B. P275NL2/NH/P265GH/ASTM A 516 Gr. 60/65 oder P355NL2/NH/P355GH/ASTM A 516 Gr. 70. Die Kessel- und Druckbehälterstähle sind auch als Lagerbleche über unsere Service-Partner verfügbar.

Angearbeitete Bleche

ThyssenKrupp Steel Europe bietet für die verschiedenen Anwendungen dieser Stähle auch angearbeitete Grobbleche (Schweiß- kantenvorbereitung und Biegen) an. Durch die enge Zusammenarbeit mit erstklassigen Stahl-Service-Centern wird so die für die Kunden bestmögliche Lösung erarbeitet und umgesetzt.

Kesselbleche und Druckbehälterstähle – Verfügbare Güten und Abmessungen

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Zusammensetzung und EigenschaftenHohe Zähigkeit auch im Langzeit-Service

Chemische Zusammensetzung und mechanische Eigenschaften

Die chemische Zusammensetzung der Stähle und ihre mechanischen Eigenschaften ent-sprechen den jeweiligen europäischen und amerikanischen Normvorschriften. Das Ein-satzgebiet der unlegierten und niedrig legierten Kesselbleche ist auf Betriebstem-peraturen von maximal 400 °C beschränkt, während die CrMo-legierten Druckbehälter-stähle auch bei hohen Betriebstemperaturen von 500 °C noch günstige Eigenschaften in Bezug auf Verzunderung und Kriechverhalten aufweisen. Die nebenstehende Abbildung zeigt einen Vergleich der Mindestwerte der Warmstreckgrenze einiger im Druckbehälter-bau verwendeter Stähle im Temperaturbe-reich bis 500 °C.

Die Wärmebehandlungsbedingungen bei der Fertigung und der weiteren Verarbeitung der Grobbleche, wie z. B. beim Spannungsarm-glühen, wirken sich ebenso auf die Werkstoff -eigenschaften aus wie eine im Laufe der Verarbeitung durchgeführte Kaltumformung. ThyssenKrupp Steel Europe stellt seinen Kunden entsprechende Erfahrungswerte zur Verfügung. CrMo-legierte Stähle werden zwar vorzugsweise bei höheren Temperaturen eingesetzt, jedoch können diese Stähle zu einer Versprödung neigen, wenn sie diesen über besonders lange Zeiten ausgesetzt sind. Diese Versprödung kann im Labor mit einer

Langzeit-Stufenglühung simuliert werden, die eine Verschiebung der Kerbschlagarbeit-Temperatur-Kurve zu höheren Temperaturen bewirken kann. In entsprechenden Langzeit-Stufenglühversuchen konnte die hohe Zähigkeit der Druckbehälterstähle von ThyssenKrupp Steel Europe nachgewiesen werden.

Ursächlich für die Versprödungsneigung sind die im Stahl enthaltenen Spurenelemente wie P, Sb, As und Sn. Empirische Korrelationen der Versprödungsneigung zum Gehalt an Spurenelementen spiegeln sich im J- oder

Watanabe-Faktor oder im X- bzw. Bruscato-Faktor wider. Die hohe Qualität des von ThyssenKrupp Steel Europe verwendeten Eisenerzes und der Stahlerzeugung im Oxy-genstahlwerk ermöglicht die Einhaltung extrem niedriger Grenzwerte für den J- und den X-Faktor.

-40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 60 70Temperatur [°C]

Ker

bsch

lagb

arke

it [

J]

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

nach Stufenglühung

Lieferzustand

t

T560 °C

538 °C524 °C

496 °C

468 °C

316 °C

5,6 °C/h

5,5 °C/h5,6 °C/h

2,8 °C/h

28 °C/h

56 °C/h

1 h 15 h 24 h 60 h 100 h

238 h

Ermittlung der Versprödungsneigung von 16Mo3 nach einer Stufenglühung gemäß DIN EN 10028

0

Temperatur [°C]

50 150 200 250 300 350 400 450 500

600

700

500

400

300

200

100

Min

dest

wer

te W

arm

stre

ckgr

enze

[M

Pa] P690Q/QH/QL1/QL2

(N-A-XTRA® M 700)

15NiCuMoNb5 (WB36)

10CrMo9-10

13CrMo4-5/-4

16Mo3

P355GH/P355N(NL1)

Warmstreckgrenzenwerte von Druckbehälterstählengemäß Norm bzw. Werkstoff blatt (Dicke ≤ 16 mm)

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Sauergasbeständige StähleExtrem korrosionsbeständig

Sauergasbeständige Stähle

In petrochemischen Anlagen stellt die Verar-beitung von sauren, wasserstoff sulfi dhaltigen Gasen eine besondere Herausforderung für die verwendeten Druckbehälterstähle dar. Infolge einer elektrochemischen Korrosions-reaktion zwischen der Werkstoff oberfl äche und der sauergashaltigen Umgebung kann es zu einer wasserstoffi nduzierten Rissbil-dung (HIC) im Stahl kommen. Um dieser gefährlichen Rissbildung entgegenzuwirken, hat ThyssenKrupp Steel Europe eine spe-zielle, sauergas(HIC-)beständige Stahlsorte entwickelt, die sich insbesondere durch einen extrem hohen Reinheitsgrad und eine geringe Seigerungsneigung auszeichnet.

Dieser normalisierte, niedrig legierte Stahl wird als Multigüte mit einer chemischen Zu-sammensetzung und mechanischen Eigen-schaften gemäß A 516 Gr. 60/65/70 und DIN EN 10028 Teil 3 bis zu einer maximalen Blechdicke von 50 mm angeboten. Die Sauergasbeständigkeit (HIC-Beständigkeit) wird dabei für den spannungsarmgeglühten Zustand gemäß NACE-Standard TM0284-2003 Lösung A (pH-Wert von 3) gewähr-leistet.

Die Prüfungen werden in einem eigenen, zertifi zierten und von externen Gesellschaf-ten, wie der saudi-arabischen Ölgesellschaft ARAMCO, anerkannten Prüfl abor durchge-führt. Neben der Prüfung der HIC-Beständig-

keit können in diesem Labor auch Prüfungen zur Ermittlung des Widerstandes gegen Spannungsrisskorrosion durchgeführt wer-den. Wie die unlegierten und legierten Druck-behälterstähle sind auch sauergasbeständige Grobbleche ex Lager verfügbar.

Ermittlung der Sauergasbeständigkeit (HIC-Test)• Garantiert nach Spannungsarmglühen (600 °C ± 10 °C, 60 min)• Test nach NACE-Standard TM0284-2003, Lösung A (pH3)• Risslängenverhältnisse CLR ≤ 5 %, CTR ≤ 1,5 %, CSR ≤ 0,5 % (mittlere Werte)

ASTM A 516 Gr. 60/65/70 bzw. die äquivalenten Güten gemäß DIN EN 10028• Normalisiert, max. Blechdicke 50 mm• Hoher Reinheitsgrad (S ≤ 0,0010 %, P ≤ 0,015 %)• CE

IIW: 0,36 %–0,43 %

• Härte ≤ 22 HRC

Sauergasbeständiger Sonderbaustahl X-COR®

Blase

Saures, schwefelwasserstoff haltiges Medium

Inhomogenität der Struktur

Rissbildung

Rissbildung

Nicht metallische Einschlüsse

Stahl

FeS

H2

Hab

Fe2+

H2

H2

H2

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Die „Welt der Sonderbaustähle“ vonThyssenKrupp Steel Europe auf einer CD

Optimierte Verarbeitung und Anwendung der Kesselbleche und Druckbehälterstähle erfordern eine enge Zusammenarbeit von Lieferant und Verbraucher. Deshalb wurde ein umfassender technischer Kundenservice eingerichtet, der Hilfestellung in allen Fragen der Konstruktion und der Verarbeitung leisten kann. Zahlreiche relevante Informationen über unsere Sonderbaustähle, einschließlich

der Werkstoffblätter, Verarbeitungsempfeh-lungen und ProWeld, eines von ThyssenKrupp Steel Europe entwickelten Anwendungspro-gramms für Schweißberechnungen, sind auf einer mehrsprachigen CD-ROM verfügbar, die bei ThyssenKrupp Steel Europe kosten-frei angefordert werden kann. Natürlich liegen die Informationen auch in schriftlicher Form als Broschüren vor. Brandneue Ent-wicklungen können die Kunden auf der Internet-Homepage ersehen – nur einen Klick weit von ThyssenKrupp Steel Europe entfernt.

ThyssenKrupp Steel Europe –mehr als nur ein Blechlieferant

ThyssenKrupp Steel Europe ist mehr als ein zuverlässiger Materiallieferant. Mit dem Aus- bau des weltweiten Distributionsnetzes werden nicht nur die kurzfristige Versorgung und Just-in-time-Belieferung der Endver- braucher sichergestellt. Damit kommt ThyssenKrupp Steel Europe noch stärker den stetig steigenden Ansprüchen der Kunden entgegen.

Allgemeiner HinweisAngaben über die Beschaffenheit oder Ver- wendbarkeit von Materialien bzw. Erzeug-nissen dienen der Beschreibung. Zusagen in Bezug auf das Vorhandensein bestimmter Eigenschaften oder einen bestimmten Ver-wendungszweck bedürfen stets besonderer schriftlicher Vereinbarung.

Technische Änderungen vorbehalten. Nachdruck, auch auszugsweise, nur mit Genehmigung der ThyssenKrupp Steel Europe AG, Geschäftseinheit Grobblech.

Bes

t.-N

r. 11

24

Aus

gabe

08/

2012

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Kaiser-Wilhelm-Straße 100 · 47166 Duisburg

Postanschrift: 47161 Duisburg

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VertriebInland AuslandMario Klatt Lukas KorvesTelefon: +49 (0)203 52-75617 Telefon: +49 (0)203 52-40159Telefax: +49 (0)203 52-75653 Telefax: +49 (0)203 52-75653E-Mail: mario.klatt@thyssenkrupp.com E-Mail: lukas.korves@thyssenkrupp.com

Technische KundenberatungDr. Hans-Jürgen KaiserTelefon: +49 (0)203 52-75114Telefax: +49 (0)203 52-75653E-Mail: juergen.kaiser@thyssenkrupp.com

Aktuelle Informationen fi nden Sie im Internet unterwww.thyssenkrupp-steel-europe.com/grobblech