ASTM A182 F22 / P22 – Stahl 2¼Cr-1Mo: Normen, Zusammensetzung und Eigenschaften
2¼Cr-1Mo ist der am häufigsten eingesetzte Chrom-Molybdän-Stahl für hohe Temperaturen und Wasserstoffbetrieb. Dieselbe Zusammensetzung trägt je nach Erzeugnisform unterschiedliche Namen: F22 für Schmiedestücke, Gr 22 für Blech, P22 und T22 für Rohre, WP22 für Fittings und WC9 für Gussteile. Diese Seite fasst alle Normen, Klassen und Behandlungen der Familie zusammen.
Eine Zusammensetzung, mehrere Normen
Der Name ändert sich mit der Lieferform. Geben Sie bei der Spezifikation Norm, Sorte und Klasse an.
| Erzeugnisform | ASTM/ASME | Güte/Klasse | EN | ABNT/weitere |
|---|---|---|---|---|
| Schmiedestück | A182 / SA-182 | F22 Cl.1, F22 Cl.3 | EN 10222-2 11CrMo9-10 (1.7383) | JIS G3203 SFVA F22* |
| Großschmiedestück | A336 / SA-336 | F22 Cl.1, F22 Cl.3 | EN 10222-2 11CrMo9-10 | — |
| Vergütetes Schmiedestück | A508 / SA-508 | Gr 22 Cl.3 (auch Cl.4, 5, 6 und 7) | — | Früher A541 Gr 22 (zurückgezogen) |
| Blech | A387 / SA-387 | Gr 22 Cl.1, Gr 22 Cl.2, Gr 22L | EN 10028-2 10CrMo9-10 (1.7380) | JIS G4109 SCMV4-1, SCMV4-2 |
| Rohr | A335 / SA-335 | P22 | EN 10216-2 10CrMo9-10 | JIS G3458 STPA24 |
| Kesselrohr | A213 / SA-213 | T22 | EN 10216-2 10CrMo9-10 | JIS G3462 STBA24 |
| Stab | A739 | B22 | — | — |
| Stumpfschweiß-Fittings | A234 / SA-234 | WP22 Cl.1, WP22 Cl.3 | — | — |
| Guss | A217 / SA-217 | WC9 | EN 10213 G17CrMo9-10 (1.7379) | JIS G5151 SCPH32* |
| H₂S-Betrieb | NACE MR0175 / ISO 15156-2 | Härte ≤ 22 HRC | — | Anforderungen an Reaktoren: API RP 934-A |
ASTM A541 wurde zurückgezogen und seine Güten, darunter Gr 22, wurden in A508 überführt. „F22“ allein legt die Festigkeit nicht fest: Norm, Güte und Klasse angeben.
Toleranzen und Zolltarifnummern
- Geschmiedete Stäbe (rund und vierkant): Bearbeitungszugabe von 2 mm (Ø 6–16 mm) bis 24 mm (Ø 400–500 mm) auf den Durchmesser. Z. B. fertig Ø 100–125 mm: +7 mm, Toleranz +6 / −0 (Länge bis 3.500 mm).
- Geschmiedete Scheiben: Zugabe von 4 bis 9 mm auf den Durchmesser und 3 bis 11 mm auf die Höhe, nur positive Toleranz.
- Zuschnitt und Zerspanung: Bandsäge −0 / +5 bis +15 mm auf die Länge; Wasserstrahl +10 % der Dicke auf den Durchmesser (mind. 2 mm); zerspante Teile −0 / +2 bis +5 mm auf den Durchmesser. Vollständige Tabellen ansehen (INF 002 und INF 003, für alle Legierungen gleich).
| Form | NCM (Brasilien, 8 Stellen) | HS (international, 6 Stellen) | HTS (USA, 10 Stellen)* | KN (Europäische Union, 8 Stellen)* |
|---|---|---|---|---|
| Geschmiedeter Stab | 7228.40.00 | 7228.40 | 7228.40.0000 | 7228 40 90 |
| Warmgewalzter Stab | 7228.30.00 | 7228.30 | 7228.30.8041 | 7228 30 61 |
| Blech (> 10 mm, Breite ≥ 600 mm) | 7225.40.90 | 7225.40 | 7225.40.3050 | 7225 40 40 |
| Nahtloses Rohr | 7304.19.00 | 7304.19 | 7304.19.5050 | 7304 19 10 |
| Geschweißtes Rohr | 7306.19.00 | 7306.19 | 7306.19.5150 | 7306 19 00 |
| Flansch und Fitting | 7307.91.00 | 7307.91 | 7307.91.5030 | 7307 91 00 |
Zolltarifklasse: legierter Stahl (nach chemischer Zusammensetzung, gemäß den Anmerkungen zu Kapitel 72 und Anmerkung 5 zu Abschnitt XV).
Rohr: 7304.19 und 7306.19 sind Leitungsrohre für Öl- und Gaspipelines; Kessel-, Wärmeübertrager- oder Prozessrohre gehören zu 7304.39/7304.59 (nahtlos) und 7306.30/7306.50 (geschweißt).
*: US- und EU-Codes zur Orientierung. NCM nach geltendem Recht (Allgemeine Vorschriften für die Auslegung, Anmerkungen zu den Kapiteln 72, 74 und 75 sowie Anmerkung 5 zu Abschnitt XV). Bestätigen Sie den endgültigen Code mit Ihrem Zollagenten anhand von Größe und Ausführung des Artikels. HS = die ersten 6 Stellen der NCM.
Chemische Zusammensetzung nach Norm (%)
Die Bereiche jeder Norm nebeneinander, um die Unterschiede zu erkennen.
| Norm | C | Mn | P max. | S max. | Si max. | Cr | Mo | Sonstige |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| A182 F22 | 0,05–0,15 | 0,30–0,60 | 0,040 | 0,040 | 0,50 | 2,00–2,50 | 0,87–1,13 | — |
| A387 Gr 22 | 0,05–0,15 | 0,30–0,60 | 0,025 | 0,025 | 0,50 | 2,00–2,50 | 0,90–1,10 | Gr 22L: C ≤ 0,10 |
| A335 P22 / A213 T22 | 0,05–0,15 | 0,30–0,60 | 0,025 | 0,025 | 0,50 | 1,90–2,60 | 0,87–1,13 | — |
| A234 WP22 | 0,05–0,15 | 0,30–0,60 | 0,040 | 0,040 | 0,50 | 1,90–2,60* | 0,87–1,13 | — |
| A217 WC9 | 0,05–0,18 | 0,40–0,70 | 0,04* | 0,045* | 0,60 | 2,00–2,75 | 0,90–1,20 | Cu ≤ 0,50; Ni ≤ 0,50; W ≤ 0,10; gesamt ≤ 1,00 |
| EN 10028-2 10CrMo9-10 | 0,08–0,14 | 0,40–0,80 | 0,020 | 0,010 | 0,50 | 2,00–2,50 | 0,90–1,10 | Cu ≤ 0,30 |
| EN 10222-2 11CrMo9-10 | 0,08–0,15 | 0,40–0,80 | 0,025 | 0,015* | 0,50 | 2,00–2,50 | 0,90–1,10 | Ni ≤ 0,30; Cu ≤ 0,30 |
Kohlenstoffäquivalent von ASTM A182 F22 / P22 (2¼Cr-1Mo) für das Schweißen berechnen →
Mechanische Eigenschaften nach Norm
Mindestwerte bei Raumtemperatur im angegebenen Lieferzustand.
| Norm und Klasse | Rp0,2 min. | Rm | A | Z | Härte |
|---|---|---|---|---|---|
| SCHMIEDESTÜCKE | |||||
| A182 F22 Cl.1 | 205 MPa | ≥ 415 MPa | 20 % | 35 % | ≤ 170 HBW |
| A182 F22 Cl.3 | 310 MPa | ≥ 515 MPa | 20 % | 30 % | 156–207 HBW |
| A336 F22 Cl.1 | 205 MPa | 415–585 MPa | 20 % | 35 %* | — |
| A336 F22 Cl.3 | 310 MPa | 515–690 MPa | 18 % | 45 %* | — |
| A508 Gr 22 Cl.3 | 380 MPa | 585–760 MPa | 18 % | 45 %* | — |
| WALZERZEUGNISSE | |||||
| A387 Gr 22 Cl.1 | 205 MPa | 415–585 MPa | 18 % | 40 % | — |
| A387 Gr 22 Cl.2 | 310 MPa | 515–690 MPa | 18 % | 40 % | — |
| EN 10028-2 10CrMo9-10 (≤ 16 mm) | 310 MPa | 480–630 MPa | 18 % | — | — |
| A335 P22 | 205 MPa | ≥ 415 MPa | 30 % längs / 20 % quer | — | — |
| A213 T22 | 205 MPa | ≥ 415 MPa | 30 % | — | ≤ 163 HBW |
| EN 10216-2 10CrMo9-10 (≤ 40 mm) | 280 MPa | 480–630 MPa | 22 % längs | — | — |
| A739 B22 | 310 MPa | 515–655 MPa | 18 % | — | — |
| FORMSTÜCKE UND GUSSTEILE | |||||
| A234 WP22 Cl.1 | 205 MPa | 415–585 MPa | 20 %* | — | ≤ 197 HBW |
| A234 WP22 Cl.3 | 310 MPa | 520–690 MPa | 20 %* | — | ≤ 197 HBW |
| A217 WC9 | 275 MPa | 485–655 MPa | 20 % | 35 % | — |
| EN 10213 G17CrMo9-10 +QT | 400 MPa | 590–740 MPa | 18 % | — | — |
Gewicht von Stab, Blech oder Rohr aus ASTM A182 F22 / P22 (2¼Cr-1Mo) berechnen →
Klasse 1, Klasse 2 und Klasse 3: Was ändert sich?
Die Zusammensetzung ist gleich. Die Klasse legt das durch Wärmebehandlung erzielte Festigkeitsniveau fest. Klasse 1 ist geglüht oder normalgeglüht und angelassen, mit einer Mindest-Streckgrenze von 205 MPa. Klasse 3 bei Schmiedestücken und Fittings sowie Klasse 2 bei Blech erreichen 310 MPa und werden in Dampf- und Raffinerieprojekten am häufigsten festgelegt. In A508 sind die Klassen 3, 4 und 5 vergütet und haben noch höhere Festigkeit.
Von den Normen geforderte Wärmebehandlungen
| Norm | Lieferzustand | Mindest-Anlasstemperatur |
|---|---|---|
| A182 F22 | Geglüht, normalgeglüht und angelassen oder vergütet (Austenitisieren ≥ 900 °C) | 675 °C |
| A336 F22 | Normalgeglüht oder in Flüssigkeit abgeschreckt, anschließend angelassen | 675 °C |
| A508 Gr 22 | Abgeschreckt (Sprühen oder Tauchen) und angelassen, min. 0,5 h je Zoll | 650 °C |
| A387 Gr 22 | Geglüht oder normalgeglüht und angelassen; vergütet nach Vereinbarung | 675 °C* |
| A335 P22 / A213 T22 | Voll- oder isothermes Glühen oder Normalglühen und Anlassen | 675 °C |
| A234 WP22 | Geglüht, isotherm geglüht oder normalgeglüht und angelassen | 675 °C |
| A739 B22 | Normalgeglüht (927–982 °C) und angelassen | 677 °C |
| A217 WC9 | Normalgeglüht und angelassen oder vergütet | 675 °C* |
| EN 10222-2 / 10028-2 | +NT (normalgeglüht und angelassen) oder +QT (vergütet) | 650–750 °C |
| JIS STPA24 / STBA24 | Glühen oder Normalglühen, anschließend Anlassen | 650 °C |
Freiformschmiedestück aus ASTM A182 F22 / P22 (2¼Cr-1Mo) planen: Umformgrad, Schlankheit und die zu liefernde Materialmenge →Zuschnittplan des Blocks oder Stabs simulieren →
Varianten der Familie
| Variante | Normen | Unterschied | Rp0,2 / Rm |
|---|---|---|---|
| 2¼Cr-1Mo-¼V (F22V, UNS K31835) | A182 F22V, A336 F22V, A508 Gr 22V, A542 Type D Cl.4a, A832 22V | V 0,25–0,35 %, C 0,11–0,15 %, kontrollierte Begleitelemente; Standard für moderne Reaktoren | 415 / 585–760 MPa |
| 3Cr-1Mo (F21, UNS K31545) | A182 F21, A336 F21, A387 Gr 21, A335 P21 | Cr 2,70–3,30 %; heute wenig verwendet | 310 / ≥ 515 MPa |
| Modifiziertes F22 (API 6A 75K) | API 6A, auf Basis von A182 F22 | Angepasste Analyse und Vergüten bis Klasse 75K; keine ASTM-Güte | 517 / ≥ 655 MPa |
| A387 Gr 22L | A387 | Kohlenstoff ≤ 0,10 % für Schweißbarkeit und Zähigkeit | je nach Klasse |
Betriebstemperatur und Wasserstoff
- Dauereinsatz: bis etwa 565–595 °C; ASME II-D führt Spannungen bis 649 °C auf, oberhalb von 595 °C begrenzt jedoch die Oxidation den Einsatz.
- Kriechen: bestimmt ab etwa 425–480 °C die Auslegung.
- Wasserstoff (HTHA): In der Nelson-Kurve (API RP 941) liegt 2¼Cr-1Mo deutlich über C-½Mo und 1¼Cr-½Mo; die Vanadium-Variante geht noch weiter.
- Graphitisierung: tritt nicht auf: Chrom stabilisiert die Karbide.
- H₂S (NACE MR0175 / ISO 15156): zulässig bei Härte ≤ 22 HRC, auch in der Schweißnaht.
Anlassversprödung
- Mechanismus: Bei langem Betrieb zwischen etwa 370 und 565 °C seigern P, Sn, Sb und As an die Korngrenzen und erhöhen die Übergangstemperatur von duktil zu spröde.
- J-Faktor (Watanabe), Grundwerkstoff: J = (Si + Mn) × (P + Sn) × 10⁴, in Masse-%; üblicher Grenzwert J ≤ 100.
- X̄ (Bruscato), Schweißgut: X̄ = (10P + 5Sb + 4Sn + As) / 100, in ppm; üblicher Grenzwert ≤ 15 ppm.
- Step-Cooling: beschleunigte Alterung mit Charpy-Kurven davor und danach; das Kriterium stammt aus der Spezifikation des Bestellers (API RP 934-A).
Schweißen
| Punkt | Übliche Praxis |
|---|---|
| Vorwärmen | 150 bis 250 °C |
| Zusatzwerkstoffe | AWS A5.5 E9018-B3 / E9015-B3 (Stabelektrode), A5.28 ER90S-B3 (WIG/MIG) |
| Wärmebehandlung nach dem Schweißen | Zwingend, etwa 690 bis 750 °C |
| Wasserstoff in der Schweißnaht | Wasserstoffarme Zusatzwerkstoffe und Nachwärmen zur Vermeidung von Kaltrissen |
Schweißzusatz zum Schweißen
Die Drahtzusammensetzung ist meist nicht mit dem Werkstoff identisch: Jede Seite erklärt, warum.
Internationale Entsprechungen
| System | Bezeichnung |
|---|---|
| EN | 10CrMo9-10 (1.7380) Blech und Rohr · 11CrMo9-10 (1.7383) Schmiedestück · G17CrMo9-10 (1.7379) Guss |
| Alte DIN | 10 CrMo 9 10 · GS-18 CrMo 9 10 |
| Alte AFNOR | 10 CD 9.10 |
| JIS | SCMV4 (Blech) · STPA24 (Rohr) · STBA24 (Kesselrohr) |
| GB (China) | 12Cr2Mo1R (Blech) · 12Cr2MoG (Rohr)* |
Die Gleichwertigkeit ist näherungsweise: Kohlenstoff, Begleitelemente und Eigenschaften unterscheiden sich. Eine Norm nicht ohne konstruktive Prüfung durch eine andere ersetzen.
Typische Anwendungen
| Erzeugnisform | Einsatzgebiet |
|---|---|
| Schmiedestück | Flansche, Stutzen und Fittings für Hydrotreating- und Hydrocracking-Reaktoren; geschmiedete Ringe und Schüsse; Dampf- und Wasserstoffflansche; F22 75K in Bohrlochköpfen nach API 6A |
| Blech | Mäntel und Böden von Druckbehältern und Reaktoren, Kesseltrommeln, Hochdruckabscheider |
| Rohr | P22: Frisch- und Zwischenüberhitzerdampf, Wasserstoffleitungen · T22: Überhitzer, Zwischenüberhitzer und Wärmetauscher |
| Fittings | WP22-Bögen, T-Stücke, Reduzierstücke und Kappen passend zum P22-Rohr |
| Guss | Armaturengehäuse und Oberteile für Dampf und Wasserstoff, Turbinen- und Pumpengehäuse |
Häufig gestellte Fragen
Sind F22 und P22 derselbe Stahl?
Ja, dieselbe 2¼Cr-1Mo-Familie. F22 ist das Schmiedestück (A182) und P22 das Rohr (A335). Das Rohr hat einen etwas weiteren Chrombereich (1,90–2,60 %).
Was ist der Unterschied zwischen F11, F22 und F91?
F11 (1¼Cr-½Mo) dient niedrigeren Temperaturen. F22 hält mehr Kriechbeanspruchung und Wasserstoff aus. F91 (9Cr-1Mo-V) hat eine deutlich höhere Zeitstandfestigkeit und erlaubt dünnere Wände, erfordert aber strengere Schweiß- und Wärmebehandlung.
Wann sollte F22V statt F22 bestellt werden?
In großen Hydroprocessing-Reaktoren, wo die höhere Festigkeit von F22V die Wanddicke verringert und die Wasserstoffbeständigkeit verbessert.
Kann F22 im H₂S-Betrieb eingesetzt werden?
Ja, nach NACE MR0175 / ISO 15156, solange die Härte bei 22 HRC oder darunter bleibt, auch in der Schweißnaht.
