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5. Werkstoffe

5. Werkstoffe. (ADM Reihe W). Baustahl Behälterstahl. Kupfer Blei Nickel. Schamotte. Tantal. 5.1 Werkstoffauswahl. Allgemeine Werstoff-Auswahlgesichtspunkte: Gesetzlichen Vorschriften entsprechen, z.B. • Druck und Temperatur standhalten (Technische Regeln)

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5. Werkstoffe

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Presentation Transcript

  1. 5. Werkstoffe (ADM Reihe W) Baustahl Behälterstahl Kupfer Blei Nickel Schamotte Tantal

  2. 5.1 Werkstoffauswahl • Allgemeine Werstoff-Auswahlgesichtspunkte: • Gesetzlichen Vorschriften entsprechen, z.B. • • Druck und Temperatur standhalten (Technische Regeln) • • Gesundheitsauflagen erfüllen (Lebensmittel- und Pharmaindustrie •  Alu oder austenitische Stähle) • Verformbar, schweissbar und preiswert sein • Funktionstauglich sein • • korrosions-, • erosionsbeständig, • eventuell wärmeleitfähig • Recyclebar sein Thermische und Mechanische Auswahlgesichtspunkte:

  3. 5.2 Relative Werkstoffkosten Relative Werkstoff- kosten (1990) S235JRG1 (UST 37) =1 (Rd 35-100mm, Bezugs- menge 1000kg)

  4. 5.3-a Bezeichnungen Stahl 1. Unlegierteferritische Stähle mit C 0.2%, Si 0.5%, Mn 0.8%, Al 0.1% oderCu 0.25% • Benennung üblich nach Verwendung und mechanischen Eigenschaften (DIN EN 10027-1) |Stahlbau  Re=235N/mm² S235JRG1 (Nr. 1.0036)  Unberuhigt Kerbschlagarbeit 27J bei 50°C | Druckbehälterbau (R=Rohrleitung)  Re=265N/mm² P265GH (Nr. 1.0425)  Hohlprofil geeignet |Normalgeglüht geeignet für erhöhte Temperaturen • Ferritisches Gefüge → Kubisch raumzentriertes Kristallgitter

  5. 5.3-b Bezeichnungen Stahl 2. Niedrig legierte Stähle [Leg.-Elemente Cr5% (Ni, Mn,Mo,Va)] • Benennung üblich durch chemischen Legierungsanteile (DIN EN 10027-1) 12/100% C-Gehalt = 0.12% C  Legierungselement Nickel 12 Ni 14 (1.5637) 14/4% Ni-Gehalt = 3.5% • Ferritischer Stahl → Kubisch • raumzentriertes Kristallgitter 3. Hoch legierte Stähle [Leg.-Elemente >5%; Ab Cr>12% nichtrostend]; • Benennung üblich durch Werkstoffnummer (DIN EN 10027-2/ DIN 17007-1) •  Eisenwerkstoff •  hoch legiert (6/100%=0.06% C) •   Elemente (18% Cr, 10%Ni, <1% Ti) • 1.4541 (X6 CrNiTi 18 10) •  Regestriernummer • Nichtrostend (43-45 ≤ 2% Ni) Stahl ( 0=Roheisen, 2=Schwermetall z.B. Cu) • (Martenisitischer Stahl) • Austenitischer Stahl → • Kubisch flächenzentriertes • Kristallgitter

  6. 5.4-1 Stahlsorten • Allgemein: Ca. 90% aller Apparate sind aus Stahl; • Sorten: Beschrieben in Normen (DIN EN , DIN, SEW-Blätter); • (EN-)Norm-Gliederung: Nach Verwendung (z.B. Flacherzeugnisse...); • Anwendungsbedingungen: DIN EN 286, 13445 +13480, ADM • Reihe W; • Eigenschaften: Formbar, schweißbar, preiswert; Umdruck Kap.: 5.2, 5.3,5.4 (Umdruck)

  7. 5.4-2 Stahlsorten

  8. 5.4-3 Stahlsorten

  9. Umdruck Kap.: 5.5 5.4-4 Schrauben + Muttern Zugelassen nach ADM W7 • Festigkeitsermittlung bei Stahl: • 8*100=Rm,50°=800N/mm² (Nennzugfestigkeitswert) •  8*8*10 = Rp,20° = 640 N/mm² (Nennstreckgrenzewert) 8.8 (Beispiel)

  10. 5.4-7a Sonstige Materialien

  11. 5.4-7b Sonstige Materialien

  12. Umdruck Kap.: 5.6 5.4-9 Gusseisen Euronorm  Rm=150N/mm² EN-GJL-150 (früher GG) Lamellengraphit GussEisen *Ohne besonderen Festigkeitsnachweis einsetzbar; ** DIN-Bezeichnung;

  13. Stahl • Stahl und andere Werkstoffe • DECHEMA-Werkstofftabellen • Werkstofflieferanten, Handbücher 5.5 Korrosions-beständigkeit Witzenmann GmbH (Auszug) 0= beständig (s0.11mm/a)zu empfehlen; 1=praktisch beständig (s bis 1.1mm/a)weniger empfehlenswert; 2 nicht zu empfehlen; 3 ausgeschlossen;

  14. 5.6-1 Verbundbauweise • Verfahrensprinzip: Aufteilung der Funktionen eines Apparates • in Festigkeitsteil(Kesselblech) und Korrosionsbeständigkeitsteil • (Auskleidungsmaterial); • Verfahren: Vorwiegend im Apparate- bau angewendet;

  15. Stahl mit PTFE-Auskleidung 5.6-2 Kunststoff • Ausführung: • Beschichtung meist mit 35mm dicken • eingelegten oder eingeklebten Folien; • Kleber: Hartze; T 200°C; • Hauptsächlich eingesetzte Kunststoffe: • PTFE (Polytetrafluorethylen); T 250°C; • Beständig gegen fast alle Medien; • PETP(Polyethylenterephthalat); T 120°C; • Beständig bei anorganische Säuren; Als • glasfaserhaltige Masse aufgetragen; • EP(Epoxidharz)  wie PETP

  16. 5.6-3 Gummi • Ausführung: • Beschichtung in der Dicke • von 26mm aufvulkanisiert; • Hauptsächlich eingesetzte • Gummisorten: • Weichgummi • Hartgummi • Chloropren-Kautschuk • Styrol-Butadien-Kautschuk • Einsatz: • T 120°C • Beständig bei fast allen • Säuren Hartgummi verkleideter Zentrifugenkorb;

  17. 5.6-4 Emaille • Ausführung: • Beschichtung 0.30.8mm • aufgeschmolzen; • Glasartige Schicht; • Einsatz: • T 300°C; • V 30m³ bis p= 2bar • V 10m³ bis p= 10bar • Beständig bei allen • Säuren (außer F) + einige • Laugen; • Schlag- und schnelle • temperaturwechselem- • pfindlich; Oberteil eines emaillierter Rührbehälters

  18. 5.6-5 Metallische Auskleidung • Deckwerkstoffe: Hauptsächlich legierte Stähle, Nickel, Kupfer, • Blei, Platien, Titan, Tantal; • Aufbringung: Walzschweißen, Sprengplattieren; Öl/ Wasser-Separator

  19. 5.6-6 Keramische Auskleidung Chlorgas- Trocken- turm • Ausführung: • Platten(Ziegeln) auf Gummierung gemauert; • Keramiksorten: • Schamotte (60%SiO2) • Silica (88%MgO) • Magnesit (95%SiO2) • Hartbrandkohle (C) • Einsatz: • Anorganische Säuren (T 50°C; • Wärmeschutz bei Hochtemperatur Apparate;

  20. 5.6-7 Konstruktion Ausführungen von Auskleidungen

  21. 5.7-1 Materialkennwert Spannungsdehnungs-Diagramme 1% Ferritische Stähle Austenitische Stähle 1% Mit ausgeprägter Streckgrenze Ohne ausgeprägter Streckgrenze Bleche Schrauben/Muttern K ≡ ReL K ≡ Rp,1%

  22. Umdruck Kap. 5.1 5.7-2 Kennzahlen

  23. 5.7-3 Zeitdehnfestigkeiten Bleche nach DIN EN 10028-2 (Auszug) Zeitgrenzwertspannung nach 1% Dehnung (K1-100000/450)

  24. 5.8 Material-Bescheinigung Die erforderliche Material-Prüfbescheinigungsart wird in ADM-Reihe W, abhängig von der Materialart und teilweise den Betriebsbedingungen, angegeben.

  25. für Bleche/Platten 5.9-1a Kennwerte warmfester Stähle Umdruck Kap. 5.2 Schmiedeteile und Rohre haben andere Kennwerte;

  26. 5.9-1b Vergleich Blech/Schmiedestücke/Rohre Bleche Schmiedest. Umdruck Kap. 5.2 Rohre

  27. Umdruck Kap. 5.2 5.9-2 Kennwerte austenitischer Stähle für Bleche/Platten Schmiedeteile und Rohre haben andere Kennwerte;

  28. Umdruck Kap. 5.7 5.9-3 Alu-Kennwerte

  29. Umdruck Kap. 5.5 5.9-4 Kennwerte Schrauben + Muttern

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