Schlüsselweiten-Tabelle: metrische Schrauben (M6–M100) und Zollschrauben (¼″–4″)

Metrisch: Schlüsselweite & Gewindesteigung

SW = Schlüsselweite über die Schlüsselflächen. „SW alt" nur angegeben, wo sich der historische DIN-931-Wert vom heutigen ISO-Wert unterscheidet — im Bestand (ältere Anlagen) beide Werte prüfen. Die Feingewinde-Spalte nennt die gebräuchlichen Steigungen nach ISO 261 / DIN 13, gröbste zuerst; Klammerwerte sind nach ISO 261 möglichst zu vermeiden, noch feinere Steigungen sind genormt, in der Anlagentechnik aber unüblich.

„SW Flanschmutter" ist die metrische Heavy-Hex-Mutter nach ASME B18.2.4.6M (Werkstoffe A194M/A563M), wie sie an metrisch verschraubten ASME-Flanschen sitzt. Sie liegt in jeder Größe genau eine Stufe höher in der ISO-Schlüsselweiten-Reihe als die Normmutter — M20 also 34 statt 30, M64 100 statt 95. Enthalten sind nur die Vorzugsgrößen der Norm (M12–M100); „—" heißt: in B18.2.4.6M nicht geführt.

* Größen über M64 liegen außerhalb des Geltungsbereichs von DIN EN ISO 4014/4017/4032. Die Schlüsselweiten folgen der Reihe nach ISO 272 bzw. DIN 934 (Muttern); bei Großschrauben werden Kopfmaße teils zeichnungsgebunden ausgeführt — vor der Werkzeugplanung prüfen.

Warum die Praxisregel „Schlüsselweite = 1,5 × M" fast immer funktioniert

Wer die Schlüsselweite einer metrischen Schraube schätzen muss, rechnet auf der Baustelle 1,5 × Gewindedurchmesser. Zwischen M12 und M24 ist das keine Näherung, sondern exakt der Normwert: M12 → 18, M14 → 21, M16 → 24, M18 → 27, M20 → 30, M24 → 36 mm. Der Grund ist mechanisch: Das erforderliche Anziehmoment wächst etwa mit der dritten Potenz des Gewindedurchmessers (Vorspannkraft ~ d², Hebelarm ~ d) — und genauso wächst die Belastbarkeit des Sechskants über die Schlüsselflächen. Das Verhältnis SW/d muss deshalb annähernd konstant bleiben; ISO 272 hat es bei rund 1,5 festgeschrieben und die Werte auf eine bewusst kurze Reihe von Schlüsselweiten gerundet, damit ein überschaubarer Satz Nüsse den ganzen Bereich abdeckt.

Konstant ist dieses Verhältnis aber nur im Mittelfeld. Unter M12 liegt es höher (M6: 1,67 · M8: 1,63 · M10: 1,60), zwischen M27 und M52 steigt es leicht auf bis zu 1,56 (M45/M48: SW 70/75 statt 67,5/72) und ab M64 fällt es unter 1,5 — bei M85 sind es nur noch 1,41 (SW 120 statt 127,5). Für Großverschraubungen liefert die Faustregel also zu große Werte. Als Schätzung bleibt sie über den ganzen Bereich brauchbar, als Bestellgrundlage nicht.

Die bekannteste echte Ausnahme ist M22: 1,5 × 22 = 33 mm — eine Schlüsselweite, die es in der ISO-Reihe gar nicht gibt. Genormt sind 34 mm. M22 ist zugleich die einzige Größe, bei der die Normumstellung die Schlüsselweite nach oben verschoben hat. Ebenfalls nicht sauber aufgehend: M30 (46 statt 45), M36 (55 statt 54) sowie M6/M8/M10, wo die Regel jeweils 1 mm zu klein liegt.

Dass die Regel im Bestand trügt, liegt am Normenwechsel: Im Februar 1992 wurden DIN 931-1/DIN 933 durch DIN EN 24014/24017 ersetzt (heute DIN EN ISO 4014/4017, Schlüsselweiten nach ISO 272:1982). Vier Größen änderten sich: M10 17 → 16, M12 19 → 18, M14 22 → 21 und M22 32 → 34 mm. Ältere Anlagen sind damit gemischt bestückt — an einer Anlage aus den 80ern passt auf M12 der 19er, nicht der 18er. Kritisch ist dabei nur die eine Richtung: Eine zu kleine Nuss geht nicht auf den Kopf, eine zu große (34 auf einem alten 32er-M22) sitzt scheinbar, rundet aber unter hydraulischem Drehmoment die Ecken ab — danach ist die Verbindung nur noch mit Mutternsprenger oder Splitting zu öffnen.

Die dritte Abweichung ist bewusst gewollt — und sie betrifft genau die Verbindungen, um die es in der Anlagentechnik geht. Drei Reihen weichen absichtlich nach oben ab: HV-Garnituren des Stahlbaus nach EN 14399-4/-6 (früher DIN 6914/6915) mit M20 → 32, M22 → 36, M24 → 41 mm (etwa 1,6 × M); die metrische Heavy-Hex-Mutter nach ASME B18.2.4.6M, die konsequent eine ISO-Stufe höher liegt (Spalte „SW Flanschmutter"); und die Muttern für Dehnschrauben nach DIN 2510-5 Form NF — die klassische Hochtemperatur-Flanschverschraubung —, wo bis M20 wegen der größeren erforderlichen Auflagefläche größere Schlüsselweiten gelten (M12 → 22, M16 → 27, M20 → 32 mm), ab M24 dann wieder die ISO-Werte. Reine Flanschnormen wie EN 1515-1/-4 (PN-Flansche) oder EN 1092-1 schreiben dagegen keine eigenen Schlüsselweiten vor; sie wählen nur Schrauben- und Mutternnormen aus, die Schlüsselweite kommt dann von dort.

Weil hydraulische Drehmomentschlüssel und Kassetten der Schlüsselweite folgen und nicht dem Gewinde, führt die 1,5-Regel bei all diesen Reihen direkt zur falschen Kassette. Praxisfazit: Als Griff in die richtige Schublade ist 1,5 × M gut; vor dem Ansetzen von hydraulischem Werkzeug wird die Schlüsselweite gemessen — verbindlich bei M22, bei M10/M12/M14 im Altbestand, bei HV-, Heavy-Hex- und Dehnschraubenverbindungen und oberhalb M64.

Zoll: Schlüsselweiten für imperiale Schrauben (UNC / 8-UN, ¼″–4″)

In der Petrochemie, im Anlagenbau nach ASME und bei US-/UK-Equipment sind Flanschverschraubungen imperial ausgeführt. Dort ist die 1,5-Regel praktisch das Konstruktionsprinzip: Ab ½″ ist die Schlüsselweite einer Sechskantschraube nach ASME B18.2.1 exakt 1,5 × Nenndurchmesser — ohne Ausnahme bis 4″ (⅜″ trifft es zufällig ebenfalls; ¼″, 5⁄16″ und 7⁄16″ weichen ab). Die in der Flanschtechnik übliche Heavy-Hex-Ausführung (ASME B18.2.2, z. B. Muttern ASTM A194 Gr. 2H zu Bolzen A193 B7) liegt genau ⅛″ darüber.

Die Spalte 8-UN ist die Flanschverschraubung: Bolzen für ASME-B16.5-Flansche (ASTM A193 B7/B8, A320) werden ab 1″ mit durchgehend 8 Gängen/Zoll gefertigt statt mit UNC — ein 4″-Bolzen ist also 4″-8UN und nicht 4″-4UNC. An der Schlüsselweite ändert das nichts: 6″ am Sechskant, 6⅛″ an der Heavy-Hex-Mutter. Heavy Hex ist in der Flanschtechnik ab ½″ üblich, darunter gilt die normale Sechskantreihe.

Was das für Nüsse, Kassetten und Tensioner bedeutet

Beim kontrollierten Verschrauben hängt die Werkzeugauswahl an der Schlüsselweite, nicht am Gewinde. Der hydraulische Vierkant-Drehmomentschrauber (Vierkantabtrieb üblich ¾″ bis 2½″) nimmt Kraftschraubereinsätze auf: Ein Werkzeugkörper deckt viele Größen ab, gewechselt wird nur die Nuss — und die wird nach Schlüsselweite gewählt. Der Flachkopf- oder Kassettenschrauber für engen Bauraum arbeitet stattdessen mit Ringkassetten, und dort gehört zu jeder Schlüsselweite eine eigene Kassette. Genau deshalb schlagen die Abweichungen aus den Tabellen oben direkt auf die Werkzeugliste durch: Eine M24-Verbindung braucht mit ISO-Normmutter die 36er-Kassette, mit HV-Garnitur oder metrischer Heavy-Hex-Flanschmutter aber die 41er. Und wer nach 1,5 × M plant, hat für M22 die 34er gar nicht dabei.

Beim Bolt-Tensioning ist es genau umgekehrt: Dort zählt das Gewinde. Mit „Tensioner" ist ein Vorspannwerkzeug für Bolzen gemeint — ein hydraulisches Schraubenspannwerkzeug. Es besteht aus Druckkörper (Hydraulikzylinder), Brücke (bridge), Zugbolzen (Puller/Insert) und Drehring (nut driver); für eine andere Bolzengröße wird nicht der Druckkörper getauscht, sondern der Adaptersatz aus Puller/Insert, Brücke und Drehring. Der Puller/Insert wird auf das freie Gewindeende geschraubt und muss deshalb exakt passen — Durchmesser und Steigung. Für imperiale Flanschverschraubungen heißt das: Der Puller/Insert folgt der Gewindereihe der Bolzen, also UNC bis 1″ und ab 1 1/8″ die 8-UN-Reihe. Die Adaptersätze für ASME-B16.5-Flansche sind damit im Regelfall 8-UN — bei einem 4″-Bolzen also 4″-8UN und nicht 4″-4UNC. Bei metrischen Verbindungen ist es das Regelgewinde, bei Großbolzen aber häufig Feingewinde: Ein Puller/Insert M100 × 6 passt nicht auf einen Bolzen M100 × 4. Deshalb steht die Feingewinde-Steigung mit in der Tabelle oben.

Zwei weitere Maße entscheiden, ob überhaupt getensiont werden kann. Erstens die freie Gewindelänge über der Mutter: Der Puller/Insert braucht Gewinde zum Greifen, verlangt wird etwa ein Bolzendurchmesser über der Mutternoberkante — beim Drehmomentanziehen genügen zwei Gänge. Wer eine Verbindung von Torquen auf Tensioning umstellt, muss die Bolzen also rund einen Durchmesser länger bestellen; nachträglich lässt sich das nicht herbeimessen. Zweitens der Drehring: Er greift die Mutter über die Schlüsselflächen und muss zur Schlüsselweite passen. Ein Tensioner braucht deshalb beide Angaben — Gewinde für den Puller/Insert, Schlüsselweite für den Drehring. Dazu kommen Bauhöhe über der Mutter und Lochabstand im Flansch: Bei engem Lochkreis ist nicht jede Verbindung mit Standardwerkzeug erreichbar, und es wird mit Sonderadaptern oder in zwei Durchgängen über jede zweite Schraube gearbeitet.

Warum es keine allgemeingültige Drehmoment-Tabelle gibt

Das erforderliche Anziehdrehmoment lässt sich nicht allein aus der Schraubengröße ablesen. Es hängt von Festigkeitsklasse (z. B. 8.8, 10.9, B7), Reibung und Schmierung (Reibungszahl µ) sowie der geforderten Vorspannkraft ab — bei drehmomentgesteuertem Anziehen gehen bis zu ~90 % des Moments in Reibung. Für druckbeaufschlagte Flanschverbindungen wird das Drehmoment bzw. die Vorspannkraft deshalb je Verbindung berechnet (EN 1591-1, ASME PCC-1) und dokumentiert.

Präziser als drehmomentgesteuertes Anziehen ist Bolt-Tensioning (hydraulische, axiale Bolzenlängung): Streuung der Vorspannkraft typisch ±5–10 % statt ±25–30 %. Reale HSOS-Projektwerte zeigen die Größenordnung: Behälterflansch mit Bolzen 1¾″ → 4.800 Nm; HD-Vorwärmer mit M72 → 10.200 Nm.

FAQ: Verfahren, Werkzeug und Bolzen