Produkte für den. Produkte für den Druckbehälterbau. WÜRTH Industrie Service. Verbindungselemente. Verbindungselemente

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1 Produkte für den Druckbehälterbau WÜRTH Industrie Service Verbindungselemente Würth Industrie Service GmbH & Co. KG Industriepark Würth, Drillberg Bad Mergentheim T F wueplast@wuerth-industrie.com Verantwortlich für den Inhalt: Dr. Uwe Hasselmann/T Redaktion: T. Gollmann/T Nachdruck, auch auszugsweise, nur mit Genehmigung. MW Y YK 1 04/12 Würth Industrie Service GmbH & Co. KG Printed in Germany. Alle Rechte vorbehalten. Gedruckt auf umweltfreundlichem Papier. Wir behalten uns das Recht vor, Produktveränderungen, die aus unserer Sicht ei ner Qualitätsverbesserung dienen, auch ohne Vorankündigung oder Mitteilung jederzeit durchzuführen. Abbildungen können Beispielab bil dungen sein, die im Erscheinungsbild von der gelieferten Ware abweichen können. Irrtümer behalten wir uns vor, für Druckfehler übernehmen wir keine Haftung. Es gelten unsere allgemeinen Geschäftsbedingungen. Produkte für den Druckbehälterbau Verbindungselemente

2 Sehr geehrter Kunde der Würth Industrie Service! Die Würth Industrie Service GmbH & Co. KG ist innerhalb der Würth-Gruppe der Partner für die Belieferung von Industriekunden. Das Unternehmen wurde im Jahr 1999 als eigenständiges Unternehmen ausgegründet und ist seitdem im Industriepark am Standort Bad Mergentheim tätig. Mit einem breiten, zielgruppengerechten C-Teile Sortiment sowie einem einzigartigen Versorgungskonzept ist die Würth Industrie Service der kompetente C-Teile Partner der Industrie. Die Produktpalette der Würth Industrie Service konzentriert sich auf die industriellen Bedarfsfelder für den Produktionsbedarf, Kleinteile und Montagematerial für den Bau von Anlagen, Maschinen und Fahrzeugen sowie Betriebsmittel für den Wartungsbedarf. Die lagerhaltige Produktlinie für den Druckbehälterbau stellt eine umfassende Erweiterung des Standardsortiments dar und trägt den Anforderungen des Regelwerks AD 0 voll und ganz Rechnung. Abgerundet wird dieses Sortiment durch eine kompetente und kundenindividuelle Beratung durch unsere Anwendungstechnik. Erfahren Sie mehr über die Würth Industrie Service Produktlinie für den Druckbehälterbau in dieser Broschüre! Wir freuen uns auf eine partnerschaftliche Zusammenarbeit und danken Ihnen für Ihr Vertrauen. Um die Anforderungen des Marktes zu unterstützen, analysiert die Würth Industrie Service konsequent die aktuellen Bedürfnisse und zukünftige Anforderungen aller Kunden. Dr. Uwe Hasselmann Leiter Ressort Technik Inhaltsverzeichnis: Seite Vorwort 2 Anwendungsbereiche 4 Technische Informationen 6-21 Konstruktionshinweise 22 Notizen 23 Produkte für den druckbehälterbau 2

3 Anwendung Wir verkaufen Sicherheit Auch unter Druck Die angebotenen Verbindungselemente in dieser Bro-schüre entstammen ausschließlich der Produktion von zugelassenen Herstellern nach AD 0 Merkblatt W0. A - Arbeitsgemeinschaft D - Druckbehälter (W) - Werkstoffe AD 0 Die Arbeitsgemeinschaft Druckbehälter hat mit dem Regelwerk AD 0 ein in der europäischen Druckgeräte Richtlinie 79/23/EG konformes Regelwerk herausgegeben. Generell kann die harmonisierte Norm DIN EN 1344 für unbefeuerte Druckbehälter angewendet werden. Die zugelassenen Hersteller sind im VdTÜV Merkblatt Werkstoffe 123/1 gelistet. Diese Hersteller unterliegen einer permanenten Überwachung. Produkte für den Druckbehälterbau 4

4 Technische Informationen Alle Produkte in den nachfolgenden Ausführungen erfüllen die Bedingungen des AD 0-Merkblatts W7/ W2 sowie TRD 6 hinsichtlich 204). Bei Verbindungselementen für den Druckbehälterbau werden aufgrund besonderer Beanspruchungen auch besondere Ansprüche an den Werkstoff gestellt. Diese hohen Maßstäbe werden in Form von bestimmten Festigkeitskennwerten, hoher Zähigkeit sowie tiefe und hohe Temperaturen nach TRD 6 angesetzt. Werkstoffe für drucktragende Teile müssen nach den VdTÜV Werkstoffblättern unter anderem auf Streckgrenze, werkstoffgerechter Dehngrenze, Bruchdehnung oder Kerbschlagarbeit geprüft und bestätigt sein. Die Regelwerke für Überwachungsbedürftige Anlagen sind in der Druckbehälter Verordnung in eine Vielzahl von Merkblättern untergliedert. Folgende AD 0 Merkblätter sind für Verbindungselemente von Bedeutung. Diese Technische Regeln sind für Schrauben und Muttern im Bereich Druck und Dampfbehälter anerkannt: AD 0 Merkblatt W 0 = Allgemeine Grundsätze für Werkstoffe AD 0 Merkblatt W 2 = Werkstoffe für Druckbehälter, austenitische Stählen AD 0 Merkblatt W 7 = Werkstoffe für Druckbehälter, Schrauben und Muttern aus ferritischen Werkstoffen AD 0 Merkblatt W = Werkstoffe für Druckbehälter, Rohrleitungen und Ausrüstungsteile, Werkstoffe für tiefe Temperaturen, Eisenwerkstoffe TRD 6: Technische Regeln für Dampfkessel, Schrauben und Muttern aus Stahl. Weitere technische Informationen wie der Einfluss höherer Temperaturen auf die mechanischen Eigenschaften von Schrauben befinden sich im letzten Abschnitt unter Konstruktionshinweise ab Seite 22. Produkte für den Druckbehälterbau Produkte für den Druckbehälterbau 6

5 Sechskantschraube mit Gewinde bis Kopf blank M ISO 4017 blank Festigkeitsklasse.6 AD-W7 Gew.- d M M 12 M 16 M 20 M24 k mm 6,4 7, 12, 1 s mm Diese Produkte erfüllen die Bedingungen des AD 0-Merkblatts W7 sowie TRD 6 hinsichtlich 204) Sechskantschrauben nach DIN EN ISO 4017, Festigkeits klasse.6 Werden in Verbindung mit Sechskantmuttern nach DIN EN ISO 4032, Festigkeitsklasse 2 ( ) eingesetzt M12 M M20 M Produkte für den Druckbehälterbau

6 d mm M6 M Sechskantschraube mit Gewinde bis Kopf galv. verzinkt ISO 4017 verzinkt A2K Festigkeitsklasse.6 AD-W7 Gew.- d M 6 M 8 M M 12 M 16 M 20 M 24 M 27 M 33 k mm 4,3 6,4 7, 12, s mm Diese Produkte erfüllen die Bedingungen des AD 0-Merkblatts W7 sowie TRD 6 hinsichtlich 204) Sechskantschrauben nach DIN EN ISO 4017, Festigkeits klasse.6 Werden in Verbindung mit Sechskantmuttern nach DIN EN ISO 4032, Festigkeitsklasse 2 ( ) eingesetzt M M12 M M20 M24 M27 M Produkte für den Druckbehälterbau Produkte für den Druckbehälterbau

7 d mm M8 M Sechskantschraube mit Teilgewinde blank ISO 4014 blank Festigkeitsklasse.6 AD-W7 Gew.- d M 8 M M 12 M 16 M 20 M 24 M 27 M 30 M 36 b mm k mm 6,4 7, 12, s mm Diese Produkte erfüllen die Bedingungen des AD 0-Merkblatts W7 sowie TRD 6 hinsichtlich 204) Sechskantschrauben nach DIN EN ISO 4017, Festigkeits klasse.6 Werden in Verbindung mit Sechskantmuttern nach DIN EN ISO 4032, Festigkeitsklasse 2 ( ) eingesetzt M12 M16 M M24 M27 M30 M Produkte für den Druckbehälterbau Produkte für den Druckbehälterbau 12

8 d mm M Sechskantschraube mit Teilgewinde galv. verzinkt ISO 4014 verzinkt A2K Festigkeitsklasse.6 AD-W7 Gew.- d M M 12 M 16 M 20 M 24 M 27 M 30 b mm k mm 6,4 7, 12, ,7 s mm Diese Produkte erfüllen die Bedingungen des AD 0-Merkblatts W7 sowie TRD 6 hinsichtlich 204) Sechskantschrauben nach DIN EN ISO 4017, Festigkeits klasse.6 Werden in Verbindung mit Sechskantmuttern nach DIN EN ISO 4032, Festigkeitsklasse 2 ( ) eingesetzt M12 M M Produkte für den Druckbehälterbau Produkte für den Druckbehälterbau 14

9 M24 M Produkte für den Druckbehälterbau 2 M

10 d mm M8 M Edelstahl A2-70 AD-W Stiftschraube aus Edelstahl A2-70 DIN 939 Edelstahl A2-70 Einschraubende 1,2d AD-W2 Gew.- d M 8 M M 12 M 16 M 20 M 24 M 30 b < 12 mm b > 12 mm e mm Diese Produkte erfüllen die Bedingungen des AD 0-Merkblatts W2 sowie TRD 6 hinsichtlich 204) M12 M16 M20 Edelstahl A2-70 AD-W M24 M30 Edelstahl A2-70 AD-W Produkte für den Druckbehälterbau Produkte für den Druckbehälterbau 18

11 d mm M8 Edelstahl A4-70 AD-W Stiftschraube aus Edelstahl A4-70 DIN 939 Edelstahl A4-70 Einschraubende 1,2d AD-W2 Gew.- d M 8 M M 12 M 16 M 20 M 24 M 30 b < 12 mm b > 12 mm e mm Diese Produkte erfüllen die Bedingungen des AD 0-Merkblatts W2 sowie TRD 6 hinsichtlich 204) M M12 M16 Edelstahl A4-70 AD-W M20 M24 M30 Edelstahl A4-70 AD-W Produkte für den Druckbehälterbau Produkte für den Druckbehälterbau 18

12 Sechskantmuttern blank und galv. verzinkt DIN 4032 blank und verzinkt A2K Festigkeitsklasse -2 AD-W7 Sechskantmuttern aus Edelstahl ISO 4032 Edelstahl A2-70 AD-W2 Gew.- d M 6 M 8 M M 12 M 16 M 20 M 24 M 27 M 30 M 36 Gew.- d M 6 M 8 M M 12 M 16 M 20 M 24 M 27 M 30 M 36 Mutternhöhe m mm 6,8 8,4,8 14, , 23,8 2,6 31 Mutternhöhe m mm 6,8 8,4,8 14, , 23,8 2,6 31 Schlüsselweite s mm Schlüsselweite s mm Eckmass e mm 11,0 14,38 17,77 20,03 36,7 32,9 39, 4,2,8 60,79 Eckmass e mm 11,0 14,38 17,77 20,03 36,7 32,9 39, 4,2,8 60,79 d mm Stahl -2 A2K AD-W7 Stahl -2 blank AD-W7 M M M M M M M M Durch den Zusatz -2 zum Kennzeichnen der Festigkeitsklasse ist Thomasstahl (Verfahren zur Stahlerzeugung) ausgeschlossen. Erfüllen die Bedingung des AD 0 Merkblattes W2 sowie TRD 6 hinsichtlich 204) d mm Edelstahl A2-70 AD-W2 Edelstahl A4-70 AD-W2 M M M M M M M Durch den Zusatz -2 zum Kennzeichnen der Festigkeitsklasse ist Thomasstahl (Verfahren zur Stahlerzeugung) ausgeschlossen. Erfüllen die Bedingung des AD 0 Merkblattes W2 sowie TRD 6 hinsichtlich 204) 19 Produkte für den Druckbehälterbau Produkte für den Druckbehälterbau 20

13 Konstruktionshinweise Konstruktionshinweise Hohe Temperaturen Einfluss Auswirkungen Höhere Temperaturen können zu Veränderungen der mechanischen und funktionellen Eigenschaften von Schrauben führen. Generell gelten die Werte der mechanischen Eigenschaften von Schrauben gemäß ISO 898-1nur in einem Umgebungstemperaturbereich von C bis 3 C. Ergänzend heißt es in der ISO 898-1: Häufig werden Schrauben, die den Anforderungen der ISO ent sprechen, für Anwendungen im Bereich zwischen - C und +1 C verwendet. Bei Temperaturen über 1 C und bis zu einer Höchsttemperatur von 300 C sollte die Funktionsfähigkeit von Schrauben durch sorg fältiges Prüfen sichergestellt werden. Fortgesetzter Einsatz bei höheren Temperaturen kann zu deutlicher Spannungsrelaxation führen. Als ein typisches Ergebnis führen Stunden bei 300 C zu einem bleibenden Abfall der Klemmkraft der Schraube von 2% aufgrund der Reduzierung der Streckgrenze. Quelle: ISO (08/ 1999)Spannungsrelaxation geht einher mit einem Nachlassen der Klemmkraft. Kalt verformte Schrauben (Festigkeitsklassen 4.8,.8, 6.8) sind anfälliger für Spannungsrelaxation als gehärtete und angelassen oder spannungsarm geglühte Schrauben. Tiefe Temperaturen Veränderung Bei steigender Temperatur kann es zu einer zunehmenden Verminderung der Streckgrenze, der 0,2 %- Dehngrenze oder der 0,0048 d Dehngrenze bei fertigen Schrau ben, sowie einer Verringerung der Zugfestigkeit kommen. Untere Streckgrenze oder 0,2%- Dehngrenze bei höheren Temperaturen Die mechanischen Eigenschaften von Schrauben verändern sich auf unterschiedliche Weise mit wachsender Temperatur. In der nachfolgenden Tabelle werden, nur als Richtwerte, Angaben über die Verminderung der unteren Streckgrenze oder der 0,2%- Dehngrenze bei einigen höheren Temperaturen gemacht. Diese Werte dürfen nicht als Prüfwerte angesehen werden. Einfluss Bei abnehmender Temperatur wird das Verformungsvermögen von Stählen geringer, der Formänderungswiderstand nimmt zu. Eine Auswahl kaltzäher Werkstoffe sowie deren übliche untere Anwendungsgrenze finden sie in der nachfol genden Tabelle. Weitere Stähle für den Einsatz im Druckbehälterbau bei tiefen Temperaturen enthält das AD 0- Merkblatt W. Veränderung Dadurch nehmen Streckgrenze und Zugfestigkeit zu. Gleichzeitig steigt die Gefahr eines verformungsarmen bzw. verformungslosen Sprödbruchs. Tabelle 1: Untere Streckgrenze oder 0,2%- Dehngrenze bei höheren Temperaturen aus der früheren Ausgabe der ISO (08/ 1999) Festigkeitsklasse Temperatur º C Untere Streckgrenye R el Oder 0.2%-Dehngrenye Rp 0.2 N/mm Werkstoffe für warmfeste und kaltzähe Verbindungselemente Die Norm DIN legt die Kurzzeichen der Werkstoffe und die mechanischen Eigenschaften von Schrauben und Muttern mit metrischem Gewinde fest, an die Anforderungen bezüglich der Kaltzähigkeit bis - C bzw. der Warmfestigkeit bis +700 C gestellt werden. In Ergänzung zu den Normen DIN EN ISO 898-1, DIN EN I und DIN EN ISO werden die hier beschriebenen Verbindungselemente vorwiegend dann eingesetzt, wenn Einsatzfälle mit Betriebstemperaturen unter - C oder über +1 C vorliegen. 21 Produkte für den Druckbehälterbau Produkte für den Druckbehälterbau 22

14 Konstruktionshinweise Konstruktionshinweise Tabelle 2: Austenitische Werkstoffe nach DIN EN ISO 36-1 und DIN EN ISO 36-2 für tiefe Betriebstemperaturen aus der DIN Untere Grenze der Betriebstemperatur im Dauerbetrieb (Anhaltswert) -60 C b - C c Auswirkungen Stahlsorte a A2L A2 A3 A4L A4 A Werkstoffe und Festigkeitsklassen Schraube 70 Festigkeitsklasse Besonders gefährdet sind gekerbte Bauteile mit Bereichen von Spannungskonzentrationen, charakteristisch für Schrauben und Bolzen. Für den Einsatz von austenitischen Werkstoffen bei tiefen Temperaturen bis - C gilt Tabelle 2. Die Eigenschaften müssen den in DIN EN ISO 36-1 und DIN EN ISO 36-2 festgelegten Anforderungen für die jeweiligen Stahlsorten und Festigkeitsklassen entsprechen. Zum Nachweis der Sprödbruchempfindlichkeit eines Werkstoffs dient der Kerbschlagbiegeversuch. Bei diesem Versuch wird eine verformungsbehinderte Probe, meist Charpy V-Probe, mit ausreichend hoher Verformungsgeschwindigkeit bei vorgegebener Temperatur, meist -20 C gemäß ISO 898-1, geprüft. In der unteren Abbildung (links) sind Ergebnisse einer Charpy V-Probe ab 40 C dargestellt. Die verbrauchte Schlagarbeit wird in Joule gemessen. Mutter ANMERKUNG: Oberhalb dieser Temperaturen sind keine Beeinträchtigungen der Gebrauchstauglichkeit bekannt. Bei tieferen Temperaturen sollte eine dem jeweiligen Anwendungsfall angepasste Überprüfung der Eignung erfolgen a Kupfergehalt 1% (eingeschränkt gegenüber DIN EN ISO 36-1 und -2) b Schrauben mit Kopf c Schrauben ohne Kopf Für Stähle und Nickellegierungen zur Anwendung bei hohen Temperaturen bis +700 C gilt Tabelle 3. Die Eigenschaften müssen die in DIN EN 269:6-07, festgelegten Anforderungen für die Wärmebehandlungszustände erfüllen Für den jeweiligen Einsatzfall kann die Auslegung nach den DIN EN 269:6-07 festgelegten Werten für die Warmdehngrenzen, die Zeitdehngrenzen, sowie die Relaxationseigenschaften erfolgen. Werden zusätzliche Bedingungen gestellt, sind diese bei Bestellung zu vereinbaren. Dies betrifft Anforderungen nach den AD 0- Merkblättern W 2, W 7 und W, den VdTÜV- Werkstoffblättern WB 113/2, WB 43/3 und WB 490 oder den Technischen Regeln für Dampfkessel TRD 6. Ebenfalls kann die Einschränkung auf einen bestimmten austenitischen Werkstoff erfolgen. Tabelle 3: Stähle und Nickellegierungen nach DIN EN 269 für tiefe oder hohe Betriebstemperaturen aus der DIN In DIN EN 269 Dokumentierter Temperaturbereich Min. Kurzzeit a Max Langzeit b Max Werkstoff Härte HV der Schraube und/oder Mutter Kurzzeichen Nummer Kurzname Zustand c Min. Max- -20 C - - KB X12Ni C 0 C Yd C3E +N C 0 C YK C3E +QT C - YB B2g +QT C 0 C C KG CrMo4 +QT C 0 C - GC CrMo4 +QT C C GA CrMoV-7 +QT C C GB CrMoV4-6 +QT C 600 C Ve X22CrMoV12-1 +QT1e C 600 C VHf X22CrMoV12-1 +QT 2f NT +QT CHARPY V PROBE Bei -40 C 23 C 60 C 90 C KERBSCHLAGARBEIT Qualitative Bewertung der Zähigkeitenfür ferritische, martensitische und bainitische Stähle (krz-stähle) C 600 C VW X19CrMoNbVN11-1 +QT C 670 C S X7CrNiMoBNb WW+P C 6 C 6 C SD X6NiCrTiMoVB AT+P C 6 C 800 C SB NiCr20TiAl +AT+P a: Obergrenze der Temperaturbereiche mit angegebenen Dehngrenzen und Zugfestigkeiten b: Obergrenze der Temperaturbereiche mit angegebenen Zeitdehngrenzen und Zeitstandfestigkeiten c: Zustand entsprechend DIN EN 269:6-07, Tabelle 4: +N: normalgeglüht; +NT: normalgeglüht und angelassen; +QT: vergütet. D.h. gehärtet und angelassen +WW: warmverfestigt; +AT: lösungsgeglüht und abgeschreckt; +P: ausscheidungsgehärtet d: Nur für Muttern e: Kennzecihnen V für Werkstoffe X22CrMoV12-1 nach DIN EN 269 mit der 0,2 %-Dehngrenze RP0,2 600N/mm2 (QT 1) f: Kennzeichen VH für Werkstoff X22CrMoV12-1 nach DIN EN 268 mit der 0,2 %-Dehngrenze RP0,2 700 N/mm2 (+QT 2) g: Siehe auch VdTÜV-Werkstoffblatt WB Produkte für den Druckbehälterbau Produkte für den Druckbehälterbau 24

15 Konstruktionshinweise Tabelle 4 Zweckmäßige Kombinationen für Schraube und Mutter aus der DIN Schraube Stähle und Nickellegierungen 70 KB YK YB KG GA GB GC V VH VW S SD SB Mutter Prüfspannung a Sp N/mm2 Feingewinde Min. Typ 2 Austentische Stähle Festi- Regelgewinde Austentische Stähle????? b 72 b b 82 b b 9 b KB Y YK YB KG Mutter GA GB GC V VH VW S SD SB Stähle und Nickelergänzungen Zugfestigkeit Max RmN/mm2 Min Legende Vorzugskombination zulässige Paarung - nicht empfohlen a Bei der Festlegung der Prüfspannung wurde berücksichtigt, dass die Härte des Prüfdornes, mit dem der Prüfkraftversuch durchgeführt wird, über der Härte der Schrauben liegt, mit denen die Muttern kombiniert werden. Demzufolge ist die Prüfspannung stets höher als die höchste Mindestzugfestigkeit dieser zur Paarung empfohlenen Schraube b Die gegenüber DIN EN ISO 36-2 erhöhten Prüfspannungen sind erforderlich, um voll belastbare Muttern im Prüfkraftversuch zu erkennen. Während Muttern der Festigkeitsklassen 70 und 80 nach DIN EN ISO 36-2 üblicherweise für kleinere Durchmesser als Großserien kalt umgeformt werden und die Festigkeitsklasse lediglich für größere Durchmesser warm umgeformt geliefert wird, besteht für die Sondermutter nach DIN der Bedarf, dass Kleinserien überwiegend zerspanend aus Stäben hergestellt werden. Da diese Stäbe ihre Festigkeit durch Kaltverfestigung (Ziehen) mit entsprechend ungleichförmigen mechanischen Eigenschaften über den Querschnitt erhalten, besteht die Gefahr, dass daraus Muttern hergestellt werden, die zwar im Prüfkraftversuch mit gehärtetem Prüfdorn die niedrige Prüfspannung nach DIN EN ISO 36-2 erreichen, in Kombination mit einer weicheren Schraube jedoch vor Erreichen der Mindestbruchkraft versagen. Demzufolge wurde die Festlegung der höheren Prüfspannungen erforderlich. 2 Produkte für den Druckbehälterbau