Beschreibung
P 517 – Legierungskonzept für nahtlose Mannesmann Stahlbau-Hohlprofile (MSH-Profile) mit gesteigerter Feuerbeständigkeit zur Einsparung von Brandschutzmaßnahmen
Im Rahmen des Forschungsvorhabens wurden zwei Legierungskonzepte für die Herstellung nahtloser Hohlprofile aus feuerresistentem Stahl entwickelt. Das Legierungskonzept Feinkornbaustahl” basiert auf einem gängigen Feinkornbaustahl mit 690 MPa Mindeststreckgrenze, das Legierungskonzept Leitungsrohrstahl basiert auf einem typischen gut schweißgeeigneten Kohlenstoff-Mangan-Leitungsrohrstahl. Durch Zulegierung von Molybdän, Wolfram und Niob in bestimmten Abstufungen sollte die Warmfestigkeit und damit die Feuerbeständigkeit erhöht werden. Die Stahlsorten beider Konzepte weisen bei Umgebungstemperatur Festigkeitseigenschaften auf, die die Anforderungen an einen herkömmlichen unlegierten Baustahl mit 355 MPa Mindeststreckgrenze übertreffen. Die Anforderungen an die Zähigkeit (mindestens 27J bei -20°C) werden für Stähle beider Konzepte im normalgeglühten bzw. vergüteten Zustand erfüllt. Im Walzzustand werden die 27 J Kerbschlagarbeit bei Raumtemperatur dagegen nur von den Varianten auf Basis des Leitungsrohrstahl erreicht.
Im für feuerresistente Stähle relevanten Temperaturbereich von 600 bis 750°C haben die neu entwickelten Stähle eine um bis zu 100 MPa höhere Warmstreckgrenze als der Baustahl S355. Um die Einflüsse durch Kriechen während des Brandes zu berücksichtigen, wurden im Rahmen dieses Vorhabens Warmkriechversuche” entwickelt, bei denen belastete Proben aufgeheizt wurden. Proben, die mit bis zu 100 MPa belastet wurden, hielten im Warmkriechversuch länger als 30 min und erreichten damit eine Dauer, die für die Feuerwiderstandsklasse F30 relevant ist, ohne daß die kritische Kriechgeschwindigkeit überschritten wurde. Durch die Versuche konnte gezeigt werden, daß die Warmstreckgrenze ein konservativeres Kriterium für die Beanspruchbarkeit von Stählen bei hohen Temperaturen ist als die kritische Kriechgeschwindigkeit. Brandversuche an industriell gefertigten Profilen, wie ursprünglich beantragt, wurden zurückgestellt, da entsprechende Bauteile aus einer Betriebsschmelze mit optimierten Wärmebehandlungen bzw. Walzparametern nicht zur Verfügung standen.
FORSCHUNGSVEREINIGUNG STAHLANWENDUNG e.V.
Veröffentlichung:
2004
Autoren:
Dr.-Ing. M. Probst-Hein, Dr.-Ing. U. Zeislmair
