Wärmebehandlung nach dem Schweißen: Richtwerte je Werkstoff nach EN 13480-4 und ASME B31.3
Ob eine Rohrleitungsnaht spannungsarm geglüht werden muss, bei welcher Temperatur und wie lange, hängt von Werkstoff, Wanddicke und Regelwerk ab. Diese Übersicht stellt die Richtwerte der europäischen Rohrleitungsnorm EN 13480-4 und der amerikanischen ASME B31.3 gegenüber – für die Planung und das Gespräch mit Schweißaufsicht und Betreiber. Verbindlich ist immer die qualifizierte Schweißanweisung (WPS) des Projekts.
Zuerst: was die Tabellen leisten – und was nicht
Die Werte unten sind Mindestanforderungen und Richtwerte aus den Regelwerken. Planer, Betreiber oder Schweißanweisung können eine Wärmebehandlung auch unterhalb der Dickengrenzen verlangen – etwa bei Gefahr von Spannungsrisskorrosion, bei Wasserstoffbetrieb oder bei Tieftemperatur – und engere Temperaturbereiche vorschreiben. Regelwerke werden laufend überarbeitet; für ein Projekt gilt die dort vereinbarte Ausgabe.
Europa: EN 13480-4 (Rohrleitungen)
EN 13480-4 ordnet die Stähle Werkstoffgruppen nach CEN ISO/TR 15608 zu. Die Haltetemperaturen stammen aus EN 13480-4:2017, die Haltezeiten aus ISO/TR 14745:2015 (t = maßgebende Wanddicke in mm).
| Gruppe | Werkstoffe (Beispiele) | Haltetemperatur | Wann gefordert | Haltezeit (Richtwert) |
|---|---|---|---|---|
| 1.1 | P235GH, P265GH | 550–600 °C | ab 35 mm Wanddicke; darunter nur in Sonderfällen | bis 35 mm: 30 min · 35–90 mm: t min · über 90 mm: 40 + 0,5·t min |
| 1.2 | P355NH, 16Mo3 | 550–600 °C (16Mo3: 550–620 °C) | wie 1.1 | wie 1.1 |
| 5.1 | 13CrMo4-5 | 630–700 °C | grundsätzlich; Ausnahme kleine Rohre bis Ø 114,3 mm und 7,1 mm Wand bei mindestens 200 °C Vorwärmung | bis 15 mm: 30 min · 15–60 mm: 2·t min · über 60 mm: 60 + t min |
| 5.2 | 10CrMo9-10 | 670–730 °C | wie 5.1 | wie 5.1 |
| 5.3 | X11CrMo5 (P5) | 700–750 °C | grundsätzlich | wie 5.1 |
| 6.4 | X10CrMoVNb9-1 (P91) | 730–770 °C | grundsätzlich; vor dem Glühen Zwischenabkühlung zur Martensitumwandlung | nach Schweißanweisung |
| 8.1 | austenitische Stähle (1.4301, 1.4404 …) | – | in der Regel keine Wärmebehandlung | – |
Vereinfachte Zusammenstellung ohne Gewähr. Die Haltezeiten in EN 13480-4 können von ISO/TR 14745 im Detail abweichen (z. B. Mindestwerte); maßgeblich ist der Normtext der vereinbarten Ausgabe.
USA: ASME B31.3 (Prozessrohrleitungen)
ASME B31.3 ordnet die Werkstoffe P-Nummern zu. Werte nach den Ausgaben 2018 und 2022 (Tabellen 331.1.1, 331.1.3 und 330.1.1). Haltezeit für alle hier genannten P-Nummern außer 15E: bis 50 mm 1 h je 25 mm, mindestens 15 min; über 50 mm 2 h plus 15 min je weitere 25 mm.
| P-Nr. | Werkstoffe (Beispiele) | Haltetemperatur | Wann gefordert | Mindest-Vorwärmung |
|---|---|---|---|---|
| 1 | C-Stahl (A106 B, A105) | 595–650 °C | befreit bei allen Dicken, wenn ab 25 mm auf 95 °C vorgewärmt und ab 5 mm mehrlagig geschweißt wird | nach Schweißanweisung; ab 25 mm 95 °C als Bedingung der Befreiung |
| 3 | C-½Mo (A335 P1) | 595–650 °C | befreit bis 16 mm (C ≤ 0,25 %, Vorwärmung, mehrlagig) | 10 °C bis 13 mm, sonst 95 °C |
| 4 | 1¼Cr-½Mo (A335 P11) | 650–705 °C | befreit an Stumpfnähten bis 16 mm (C ≤ 0,15 %, Vorwärmung, mehrlagig) | 120 °C |
| 5A | 2¼Cr-1Mo (A335 P22) | 675–760 °C | befreit an Stumpfnähten bis 16 mm (C ≤ 0,15 %, Vorwärmung) | 150 °C, bei höherer Festigkeit 200 °C |
| 5B | 5Cr-½Mo (P5), 9Cr-1Mo (P9) | 675–760 °C | immer | 150 °C bzw. 200 °C |
| 15E | 9Cr-1Mo-V (P91) | 705–775 °C | immer; Haltezeit mindestens 30 min | 200 °C |
| 8 | austenitische Stähle | – | weder gefordert noch verboten – nach Schweißanweisung | 10 °C |
Vereinfachte Zusammenstellung ohne Gewähr. Die Befreiungen gelten nur, wenn alle Bedingungen der Norm erfüllt sind und Planer bzw. Schweißanweisung keine Wärmebehandlung verlangen. Die Ausgabe 2024 hat die Tabellen umbenannt; Neuprojekte gegen die aktuelle Ausgabe prüfen.
Vorwärmen
Vorwärm- und Zwischenlagentemperatur legt die Schweißanweisung fest. Sie hängen von chemischer Zusammensetzung, Wanddicke, Schweißverfahren, Wasserstoffgehalt des Schweißguts und Streckenenergie ab und gelten auch beim Heften. Für unlegierte Stähle wird die Vorwärmtemperatur in Europa nach EN 1011-2 aus dem Kohlenstoffäquivalent bestimmt; für warmfeste Stähle nennt die Norm Mindestwerte.
Als Größenordnung für warmfeste Stähle über 15 mm Wanddicke und Schweißgut mit niedrigem Wasserstoffgehalt nennt EN 1011-2 etwa 75 °C für 16Mo3, 100 °C für 13CrMo4-5 und 10CrMo9-10 sowie 150 °C für 5- bis 9-%-Chromstähle. Für P91 empfehlen Zusatzwerkstoffhersteller mindestens 200 °C bei einer Zwischenlagentemperatur von höchstens 250 °C.
Aufheizen, Halten, Abkühlen und Messen
- ▸Aufheiz- und Abkühlrate: Oberhalb von 300 °C begrenzt EN 13480-4 die Rate auf 5500/t °C pro Stunde, höchstens 300 °C/h (t in mm). ASME B31.3 nennt oberhalb von 315 °C höchstens 335 °C/h geteilt durch die halbe Wanddicke in Zoll.
- ▸Beginn der Haltezeit: Die Haltezeit läuft erst, wenn alle Messstellen die Mindesttemperatur erreicht haben – und sie ist unterbrochen, sobald eine Messstelle darunter fällt.
- ▸Thermoelemente: Auf der Naht und am Rand der Heizzone; bei größeren Durchmessern verteilt über den Umfang. Thermoelemente doppelt zu setzen sichert die Messung gegen Ausfall ab.
- ▸Breite der Glühzone: ASME B31.3 verlangt mindestens 25 mm beidseits der Naht in Haltetemperatur. EN 13480-4 legt eine Mindestbreite des Heizbands in Abhängigkeit von Durchmesser und Wanddicke fest und fordert am Rand mindestens die halbe Spitzentemperatur. Eine ausreichend breite Isolierung verhindert zu steile Temperaturgefälle.
- ▸Abstützen: Die Leitung beim Glühen so abstützen, dass sie sich nicht unter Eigengewicht verformt – sonst droht Verzug, etwa an Flanschen.
- ▸P91: Vor dem Glühen unter die Martensit-Endtemperatur abkühlen lassen, nicht direkt aus der Vorwärmung glühen; die obere Glühtemperatur darf den Umwandlungspunkt Ac1 von Grundwerkstoff und Schweißgut nicht überschreiten.
Wo HSOS hilft
Wir übernehmen Vorwärmen und Spannungsarmglühen von Rohrleitungsnähten mit elektrischer Widerstandsheizung – nach Ihrer Schweißanweisung, mit kalibrierter Mess- und Regeltechnik und lückenlosem Temperaturschrieb je Naht. Bei Bedarf bringen wir das Trennen und Fasen vorher und die Verschraubung nachher gleich mit.
Häufige Fragen
Muss jede Naht an C-Stahl geglüht werden?
Nein. Nach EN 13480-4 ist das Spannungsarmglühen unlegierter Stähle der Gruppen 1.1 und 1.2 in der Regel erst ab 35 mm Wanddicke gefordert, darunter nur in Sonderfällen. ASME B31.3 befreit C-Stahl (P-Nr. 1) bei allen Dicken, wenn die Bedingungen zu Vorwärmung und Lagenaufbau eingehalten werden. Planer oder Betreiber können trotzdem eine Wärmebehandlung vorschreiben, etwa bei Laugen- oder Aminbetrieb.
Warum unterscheiden sich EN und ASME bei der Temperatur?
Beide Regelwerke haben ihre Temperaturbereiche unabhängig festgelegt und auf ihre Werkstoffsysteme abgestimmt. Die Bereiche überlappen sich meist, zum Beispiel bei P91 mit 730–770 °C nach EN 13480-4 und 705–775 °C nach ASME B31.3. Gefahren wird im Überschneidungsbereich bzw. im Fenster der Schweißanweisung.
Wie wird die Wärmebehandlung dokumentiert?
Mit einem Temperaturschrieb je Naht bzw. Regelzone – Aufheizen, Halten, Abkühlen – mit Zuordnung der Messstellen, dazu Angaben zu Heizband, Isolierung und den eingesetzten Geräten mit Kalibriernachweis.
Zusammengestellt aus EN 13480-4:2017, ISO/TR 14745:2015, EN 1011-2, ASME B31.3 (2018/2022) und Herstellerangaben, ohne Gewähr. Maßgeblich sind die im Projekt vereinbarte Normausgabe, die Schweißanweisung und die Vorgaben von Planer und Betreiber.
Wärmebehandlung nach WPS – mit Schrieb je Naht
Schicken Sie uns Werkstoff, Abmessungen und Schweißanweisung – wir planen Heizzonen, Messstellen und Personal.