Einführung
GB/T 3098.8 legt die mechanischen Eigenschaften, Werkstoffe, Prüfverfahren, Kennzeichnungen und Markierungen für Verbindungselemente fest, die in Schraubverbindungen im Temperaturbereich von -200 °C bis +700 °C eingesetzt werden. Diese Norm gilt für Schrauben, Bolzen und Muttern aus austenitischen Edelstählen, Stählen und Nickellegierungen und gewährleistet Zuverlässigkeit in extremen Temperaturumgebungen wie Tieftemperaturanwendungen und industriellen Hochtemperaturumgebungen.
Die Norm betont die Einhaltung verwandter Dokumente wie GB/T 3098.6, GB/T 3098.15 und DIN EN 10269 hinsichtlich Werkstoffeigenschaften und Wärmebehandlungsbedingungen. Sie bietet Richtlinien für mechanische Leistungsklassen, Prüfverfahren und kompatible Werkstoffpaarungen, um die volle Tragfähigkeit von Verbindungselementen zu gewährleisten.
Mechanische Eigenschaften
Für Verbindungselemente aus austenitischem Stahl, die bei Mindesttemperaturen bis zu -200 °C eingesetzt werden können, sind in Tabelle 1 die Stahlgruppen und Leistungsklassen aufgeführt. Die Werkstoffeigenschaften müssen den Normen GB/T 3098.6 und GB/T 3098.15 entsprechen.
| Minimale Dauerbetriebstemperatur (ungefähr) | StahlgruppeA | Leistungsklasse – Schrauben | Leistungsnote – Nüsse |
|---|---|---|---|
| -60℃B | A2L | 50 | 50 |
| A2 | |||
| A3 | 70 | ||
| -200℃c | A4L | 70 | |
| A4 | 80 | ||
| A5 |
Hinweis: Temperaturen oberhalb dieser Grenzwerte haben keine Auswirkungen auf die Nutzung. Unterhalb dieser Grenzwerte sind je nach Bedingungen Leistungstests erforderlich.
A Kupfergehalt ≤1% (gemäß GB/T 3098.6 und GB/T 3098.15).
B Für Schrauben mit Kopf.
c Für Bolzen.
Für Verbindungselemente aus Stahl und Nickellegierungen, die für hohe Temperaturen bis +700 °C geeignet sind, sind in Tabelle 2 die zulässigen Betriebstemperaturen gemäß DIN EN 10269 aufgeführt. Die Werkstoffeigenschaften müssen den Angaben in Tabelle 4 der DIN EN 10269 für die Wärmebehandlungszustände entsprechen. Referenzdaten für die Streckgrenze 0,2% bei erhöhten Temperaturen, die Kriechfestigkeit und die Relaxationseigenschaften finden sich in den Tabellen 5, C.1 und D.1 der DIN EN 10269.
| min | KurzfristigA max | LangfristigB max | Abkürzung | Nummer | Grad | Zustand | Härte von Schrauben und/oder Muttern / HV | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| min | max | |||||||
| -120℃ | / | / | KB | 1.568 | X12Ni5 | +NT | 157 | 203 |
| +QT | 173 | 235 | ||||||
| / | 400℃ | 500℃ | Yard | 1.1181 | C35E | +N | 150 | 200 |
| / | 400℃ | 500℃ | YK | 1.1181 | C35E | +QT | 165 | 210 |
| / | 400℃ | / | YB | 1.5511 | 35B2G | +QT | 165 | 210 |
| -60℃ | 500℃ | 550℃ | KG | 1.7218 | 25CrMo4 | +QT | 195 | 240 |
| -100℃ | 500℃ | / | GC | 1.7225 | 42CrMo4 | +QT | 275 | 337 |
| / | 500℃ | 550℃ | GA | 1.7709 | 21CrMoV5-7 | +QT | 225 | 272 |
| / | 600℃ | 550℃ | GB | 1.7711 | 40CrMoV46 | +QT | 272 | 320 |
| / | 550℃ | 600℃ | Ve | 1.4923 | X22CrMoV12-1 | +QT1e | 256 | 303 |
| / | 550℃ | 600℃ | VHf | 1.4923 | X22CrMoV12-1 | +QT2f | 287 | 367 |
| / | 600℃ | 600℃ | VW | 1.4913 | X19CrMoNbVN11-1 | +QT | 287 | 367 |
| / | 650℃ | 670℃ | S | 1.4986 | X7CrNiMoBNb16-16 | +WW+P | 210 | 272 |
| -196℃ | 650℃ | 650℃ | SD | 1.498 | X6NiCrTiMoVB25-15-2 | +AT+P | 287 | 367 |
| -196℃ | 650℃ | 800℃ | SB | 2.4952 | NiCr20TiAl | +AT+P | 320 | 417 |
Notiz:
A Obere Temperaturgrenze für Streckgrenze und Zugfestigkeit.
B Obere Temperaturgrenze für Kriech- und Bruchfestigkeit.
Zustände gemäß DIN EN 10269 Tabelle 4: +N (normalisiert); +NT (normalisiert und vergütet); +QT (vergütet); +WW (warmverformt); +AT (lösungsgeglüht); +P (ausscheidungsgehärtet).
D Nur für Nüsse.
e Abkürzung V gemäß DIN EN 10269, Werkstoff X22CrMoV12-1, 0,2% Streckgrenze Rp0,2 ≥ 600 N/mm² (+QT1).
f Abkürzung VH gemäß DIN EN 10269, Werkstoff X22CrMoV12-1, 0,2% Streckgrenze Rp0,2 ≥ 600 N/mm² (+QT2).
G Siehe auch VdTÜV-Materialblatt WB 490.
Tragfähigkeit von Schraubverbindungen
Allgemeine Anforderungen
Eine Schrauben-Mutter-Verbindung gilt als voll tragfähig, wenn sie folgende Bedingungen erfüllt:
– Sowohl Schraube als auch Mutter sind voll tragend, wobei die Mutterhöhe mindestens Typ 1 für Grobgewinde bzw. Typ 2 für Feingewinde entspricht.
– Angemessene Gewindetoleranzen, z. B. 6H/6g.
– Die Zugfestigkeit des Muttermaterials muss mindestens 70% der Zugfestigkeit des Schraubenmaterials entsprechen.
– Rationale Materialübereinstimmung gemäß Tabelle 3.
Hinweis: Falls lasttragende Hülsen verwendet werden, sollten diese vorzugsweise aus dem gleichen Material wie die Schraube bestehen.
Rationelle Abstimmung der Werkstoffe für Schrauben und Muttern
| Bolzen | Nüsse resistent gegen StressA SP / (N/mm²) | ||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Leistungsklassen von austenitischem Edelstahl | Stahl und Nickellegierungen | Grobgewinde Typ 1 | Feingewinde Typ 2 | ||||||||||||||||
| Nüsse | Kategorie | 50 | 70 | KB | YK | YB | KG | GA | GB | GC | V | VH | VW | S | SD | SB | Grob | Bußgeld | |
| Leistungsklassen von austenitischem Edelstahl | 50 | ○ | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – | 629B | 725B | |
| 70 | ○ | ○ | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – | 800B | 875B | ||
| 80 | ● | ● | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – | 886B | 950B | ||
| Bolzen | Zugfestigkeit RM / (N/mm²) | max | – | – | 710 | 650 | 650 | 750 | 850 | 1000 | 1060 | 950 | 1050 | 1050 | 850 | 1150 | 1300 | ||
| min | 500 | 700 | 530 | 500 | 500 | 600 | 700 | 850 | 860 | 800 | 900 | 900 | 650 | 900 | 1000 | ||||
Hinweis: ● Bevorzugte Übereinstimmung; ○ Zulässige Übereinstimmung; – Nicht empfohlen.
A Bei der Berechnung der Streckgrenze wird angenommen, dass die Härte des Prüfdorns höher ist als die der passenden Schraube, aber höher als die Mindestzugfestigkeit der Schraube höchster Güteklasse.
B Erhöhte Dehngrenze zur Kennzeichnung voll tragender Muttern gemäß GB/T 3098.15.
Mindestzugkräfte für Grobgewindeschrauben (Tabelle 4a)
| Gewindegröße d | Belastungsbereich As,nom / mm² | Austenitische Edelstahlsorten | Stahl und Nickellegierungen | |||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 50 | 70 | KB | YK/YB | KG | GA | GB | GC | V | VH/VW | S | SD | SB | ||
| M3 | 5.03 | 2.52 | 3.52 | 2.67 | 2.52 | 3.02 | 3.52 | 4.28 | 4.33 | 4.02 | 4.53 | 3.27 | 4.53 | 5.03 |
Volltragende Schrauben
Schrauben sind voll tragend, wenn sie die in Tabelle 4a oder 5a angegebenen Mindestzugkräfte erreichen, wobei der Bruch im freien Gewindebereich oder im gewindelosen Schaftbereich gemäß GB/T 3098.1 oder GB/T 3098.6 auftritt.
Häufig gestellte Fragen (FAQ)
- Welche Werkstoffe werden für Befestigungselemente bei -200℃ empfohlen?
- Austenitische Stähle wie A4L, A4 und A5 mit Leistungsklassen 70 oder 80 gemäß Tabelle 1, die die Einhaltung von GB/T 3098.6 und GB/T 3098.15 für kryogene Bedingungen gewährleisten.
- Wie wähle ich die passenden Schrauben- und Mutternmaterialien für Hochtemperaturanwendungen aus?
- Siehe Tabelle 3 für sinnvolle Paarungen. Bevorzugte Paarungen (●) gewährleisten optimale Leistung; stellen Sie sicher, dass die Zugfestigkeit der Mutter mindestens 70% der Zugfestigkeit der Schraube beträgt und geeignete Gewindetoleranzen wie 6H/6g eingehalten werden.
- Welche Prüfungen sind für Verbindungselemente unterhalb der vorgegebenen Mindesttemperaturen erforderlich?
- Leistungstests unter spezifischen Einsatzbedingungen, einschließlich Schlag- und Zugprüfungen, um die Integrität über die Grenzen der Norm hinaus zu gewährleisten.
- Gibt es spezielle Anforderungen an die Wärmebehandlung von Verbindungselementen aus Nickellegierungen?
- Ja, Bedingungen wie +AT+P für Güteklassen wie SB und SD gemäß DIN EN 10269 Tabelle 4, mit Härtebereichen, die in Tabelle 2 angegeben sind.
- Wie wird die volle Tragfähigkeit von Baugruppen nachgewiesen?
- Durch Zugversuche, bei denen die Mindestlasten in Tabelle 4a/5a für Schrauben und die Prüflasten in Tabelle 4b/5b für Muttern erreicht werden, mit Überprüfung der Bruchstelle gemäß den entsprechenden GB/T-Normen.
- Welche Bedeutung hat eine erhöhte Streckgrenze bei austenitischen Muttern?
- Es ermöglicht die Identifizierung voll tragender Muttern, insbesondere bei der Kleinserienfertigung, und gleicht Materialungleichheiten aus, die durch Kaltverformung entstehen.
