Neben Kohlenstoff begünstigen auch andere Legierungselemente die Kaltversprödung. Zur Abschätzung der Anfälligkeit für Rissbildung werden häufig Kohlenstoffäquivalente bestimmt. Es gibt zahlreiche Formeln zur Beschreibung des Kohlenstoffäquivalents, in denen die einzelnen Legierungselemente unterschiedlich gewichtet werden.
Vermeidung von Wasserstoffrissbildung (auch als Kälterissbildung bezeichnet). Die Formel basiert auf den Vorgaben des International Institute of Welding (IIW). Dieses Kohlenstoffäquivalent CEIIW (auch CEV genannt) ist in verschiedenen Normen und Vorschriften für Druckbehälter enthalten, z. B. als Methode A der ISO/TR 17671-2 und als Methode A der harmonisierten Norm EN 1011-2, Anhang C, Abschnitt 2.2.
Formel
CEIIW = C + Mn / 6 + (Cr + Mo + V) / 5 + (Ni + Cu) /15 [Gew. %]
Anwendbare Stähle:
C-Mn-Stähle, Feinkornstähle und niedriglegierte Stähle.
Grenzwerte für die Anwendung der Formel:
CEIIW = 0,30 bis 0,70 Gew. %;
Grenzwerte für die chemische Zusammensetzung der wichtigsten Legierungselemente [Gew.-%]:
C = 0,05 to 0,25; Si = max. 0,8; Mn = max. 1,7; Cr = max.0,9; Cu = max. 1,0; Ni = max. 2,5; Mo = max. 0,75; V = max. 0,20.
Die relative Anfälligkeit von Stählen für die Bildung von Kaltbruch-Mikrostrukturen wird als Härtbarkeit bezeichnet und lässt sich auf verschiedene Weise messen. Die wohl gängigste Methode zur Beurteilung dieser Eigenschaft ist die Kohlenstoffäquivalentformel (CE), die versucht, die relativen Härtungsbeiträge der in einem Stahl enthaltenen Elemente (z. B. Mangan, Vanadium) mit einer äquivalenten Menge an Kohlenstoff gleichzusetzen, der das wichtigste Härtungsmittel darstellt. Die gängigste Formel ist die in S31.2 vorgestellte Gleichung des International Institute of Welding (IIW), die sich als geeignet erwiesen hat, die Härtbarkeit einer breiten Palette häufig verwendeter Kohlenstoff-Mangan- und niedriglegierter Stähle vorherzusagen.
Es ist jedoch zu beachten, dass für die aktuelle Generation von kohlenstoffarmen (<0,10 %) niedriglegierten Stählen, deren Festigkeit auf einer Kombination aus Mikrolegierungen und Wärmebehandlungsverfahren beruht TM-Stähle), die Verwendung anderer Formeln die Härtbarkeit und die Kälteanfälligkeit möglicherweise genauer bewerten kann.
Normen und Druckbehältervorschriften, in denen dieser Kohlenstoffäquivalentwert CE (IIW) verwendet wird:
- EN 13445-4 Abschnitt 8.9: Empfehlung zur Vorwärmung (gilt auch für EN 13480)
- Viele Werkstoffnormen (EN…, ASTM…) enthalten maximale CEIIW-Grenzwerte für bestimmte schweißgeeignete Stähle oder sehen eine optionale Bestellmöglichkeit vor.
- ASME BPVC Abschnitt VIII, Absatz UCS-56-1: Empfehlung zur Vorwärmung für bestimmte Werkstoffe;
- ASME BPVC Abschnitt IX, Tabelle QW-290.4: Wesentliche Variablen der Schweißverfahrenbeschreibung (WPS) für die Qualifizierung von Verfahren mit temperierter Schweißnaht
- ASTM SA-20: Ergänzende Anforderung S20 zur Festlegung des maximalen CE-Werts anhand der obigen Formel (basierend auf einer Wärmeanalyse)
- ASTM SA-…beliebige Materialspezifikation für den Einsatz in Fluorwasserstoff-Alkylierungsanlagen
- API-Spezifikation 5L, Klausel 9.2.4 und 9.2.5: Maximalwerte nur für PSL-2-Rohre mit einem Kohlenstoffgehalt C > 0,12 %;
- IGC Doc 120/14, Abschnitt D8: Der CEIIW-Grenzwert beträgt max. 0,43 % für Synthesegas-Rohrleitungen mit einem Kohlenstoffgehalt C > 0,12 %;
- IGC Doc 121/04, Abschnitt D8: Der CEIIW-Grenzwert beträgt max. 0,43 % für Wasserstoff-Rohrleitungen mit einem Kohlenstoffgehalt C > 0,12 %;
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