Стандарты ASTM, EN, ASME, CSA - описание, системы обозначений и терминология

Определения стальных стандартов

ASTM и CEN установили два отдельных стандарта для определения терминов стали:

• ASTM A 941-03 Терминология, относящаяся к стали, нержавеющей стали, смежные сплавы и ферросплавы (см. Приложение 9) (определяет термины: углеродистая сталь, легированная сталь, низколегированная сталь и нержавеющая сталь);
• EN 10020:2000 Определение и классификация марок стали (определяет термины: нелегированные стали, другие легированные стали (в том числе легированные качественные стали и легированные специальные стали) и нержавеющие стали).

Краткое введение в стальные стандарты и системы обозначений

В мире стандартизации металлы были на первом плане на рубеже двадцатого века. В 1895 году правительство Франции назначило комиссию для разработки стандартных методов испытаний строительных материалов. Позже, в том же году, европейские страны - члены Международной Ассоциации по испытанию материалов (IATM) провели свою первую конференцию в Цюрихе и началась стандартизация металлов.

Рассматривая некоторые примеры наиболее известных систем обозначения металлов, данное направление может помочь тем, кто использует металлические стандарты, как часть своей работы или учебы. В этот раздел не все включено. Объем информации по этой теме может быть легко оформлен в полную книгу.

Система обозначений ASTM

Система обозначения ASTM для металлов состоит из буквы (A для черных металлов), за которой следует произвольно последовательно присвоенный номер. Эти обозначения часто применяются к конкретным продуктам, например A 548 применяется для проволоки из углеродистой стали холодной высадки для нарезания резьбы или винтов для листового металла. Метрические стандарты ASTM имеют конечную букву М.

Примеры системы обозначения черных металлов ASTM, описывающей использование номеров и букв в спецификации, являются следующими.

ASTM A 582 / A 582M-95b (2000), grade 303Se - нержавеющая сталь без механической обработки

Сортовой прокат:

• Буква А описывает черный металл, но не классифицирует его как чугун, углеродистую сталь, легированную сталь, инструментальную сталь или нержавеющую сталь.
• 582 - это порядковый номер, не имеющий отношения к свойствам металла.
• M указывает, что стандарт A 582M написан в рационализированных единицах СИ («M»происходит от слова «Метрика»), следовательно, A 582 / A 582M включает в себя как дюйм-фунт так и единицы СИ.
• 95 обозначает год принятия или последнего пересмотра, буква b после года указывает на третий пересмотр стандарта в 1995 году.
• (2000), число в скобках указывает год последнего повторного утверждения.
• Марка 303Se указывает марку стали, и в этом случае она с добавлением Se (селен).

В сталелитейной промышленности термины "grade", "тип" и "класс" обычно определяются следующим образом:

• "Grade" используется для описания химического состава;
• "тип" используется для определения методики дезоксидации;
• "класс" используется для указания других характеристик , такие как уровень прочности или качество поверхности.

Однако в рамках ASTM стандартов, эти термины были адаптированы для использования при идентификации конкретного металла в стандарте металла и используются без какого-либо "строгого" определения, но по сути означают одно и то же, хотя некоторые свободные правила существуют.

ASTM A 106-02a, Grade A, Grade B, Grade C - бесшовные трубы из углеродистой стали для эксплуатации в условиях высоких температур:

• Как правило, увеличение алфавита (например, буквы A, B, C) приводит к увеличению прочности стали на разрыв или предела текучести, и, если это нелегированная углеродистая сталь, к увеличению по содержанию углерода.
• В таком случае:

Grade А: 0,25% С (макс.), Предел прочности на разрыв 48 ksi (мин.);

Grade B: 0,30% C (мин.), Предел прочности на разрыв 60 ksi (мин.); и

Grade С: 0,35% С, предел прочности на разрыв 70 ksi (мин.).

ASTM A 276-03, тип 304, 316, 410 - Прутки из нержавеющей и жаропрочной стали

Формы:

Типы 304, 316, 410 и другие основаны на системе обозначений SAE для нержавеющих сталей.

Другое использование обозначений grade ASTM встречается в трубах и кованых изделиях, где первая буква «P» относится к трубе, «T» относится к трубе, «TP» также может относиться к трубе, а «F» относится к ковке.

Примеры можно найти в следующих спецификациях ASTM:

• ASTM A 335 / A 335M-03, Grade P22 - Труба бесшовная из ферритной легированной стали для эксплуатации в условиях высоких температур.
• ASTM A 213 / A 213M-03a, Grade T22 - Бесшовные трубы из ферритных и аустенитных сплавов для котлов, пароперегревателей и теплообменников.
• ASTM A 312 / A 312M-03, Grade TP304 - Бесшовные и сварные аустенитные трубы из нержавеющей стали.
• ASTM A 336 / A 336M-03a, Grade F22 - Поковки из легированной стали для жаропрочных и работающих под давлением элементов. 

Стандарты и дополнительные требования ASTM

Стандарты ASTM содержат раздел «Ссылочные документы», в котором перечислены другие стандарты ASTM, на которые есть ссылки в тексте, которые либо становятся частью первоначального стандарта или его дополнительного требования. Дополнительные требования перечислены в конце стандартов ASTM и не применяются, если не указано в заказе на поставку, то есть они не являются обязательными.

Система обозначений SAE и связанная с ней система обозначений AISI

Углеродистые и легированные стали

В течение многих лет определенные марки углеродистых и легированных сталей обозначались четырехзначной системой нумерации AISI / SAE, которая идентифицирует марки в соответствии со стандартным химическим составом.

Поскольку Американский институт чугуна и стали (AISI) не пишет спецификации материалов, связь между AISI и обозначениями классов была прекращена. Начиная с 1995 года издание Руководства по производству полосовой стали Общества железа и стали (МКС), обозначения которого состоят из четырех цифр упоминается исключительно, как обозначения SAE.

Система SAE использует базовую четырехзначную систему для обозначения химического состава углерода и легированных сталей. Во всей системе последние две цифры дают содержание углерода в сотых долях процентов. Углеродистые стали обозначаются как 10ХХ. Например, углеродистая сталь, содержащая 0,45% углерода, обозначена в этой системе как 1045.

Ресульфурированные углеродистые стали обозначены в серии 11ХХ, повторно сульфурированы и повторно фосфорированые углеродистые стали в 12ХХ,а стали с содержанием марганца от 0,9 до 1,5%, но без легирующих элементов обозначены 15XX. Композиции диапазонов для марганца и кремния и максимальные проценты для серы и фосфора также указываются.

Для легированных сталей первые две цифры системы SAE описывают основные присутствующие легирующие элементы в материале, первая цифра обозначает группу сплавов. Например, стали серии 43ХХ содержат 1,65–2,00% Ni, 0,50–0,80% Cr и 0,20–0,30% Mo, а также диапазоны содержания марганца и кремния и максимумы для серы и фосфора.

Дополнительные буквы, добавленные между второй и третьей цифрами, включают «B» при добавлении бора (от 0,0005 до 0,003%) для улучшенной прокаливаемости и «L» при добавлении свинца (от 0,15 и 0,35%) для повышения обрабатываемости. Приставка «М» используется для обозначения сортовой качественной стали (наименее ограничивающая характеристика качества для горячекатаных стальных прутков, используемых в некритических частях конструкций и механизмов). Приставка "Е" (сталь для электропечи) и суффикс "Н" (требования к закаливаемости) в основном применимы к легированным сталям. Полный ряд классификационных групп указан в таблице.

Система обозначений UNS

Единая система нумерации (UNS) представляет собой буквенно-цифровую систему обозначений, состоящую из букв и следующими за ними пятью цифрами. Эта система представляет только индивидуальный химический состав для металлов или сплавов и не является стандартом или спецификацией на металл. 

По большей части, существующие системы, такие как обозначения SAE, были включены в UNS. Например, префикс UNS для углеродистых и легированных сталей - «G», а первые четыре цифры - обозначение SAE, например, SAE 1040, является UNS G10400. Промежуточные буквы "B" и "L" система SAE заменяется путем внесения пятой цифры обозначения UNS 1 и 4 соответственно, в то время как префиксная буква «Е» для сталей для электропечей обозначается в системе UNS путем создания пятой цифры "6." Стали SAE, которые имеют требования к прокаливаемости, обозначенные суффиксом «Н» включены в серию Hxxxxx в системе UNS. Углеродистые и легированные стали, не упомянутые в системе SAE классифицируется под префиксом «К». Где возможно, первая буква в системе обозначает группу металлов, например, «S» обозначает нержавеющую сталь. Из пяти цифр обозначения UNS для нержавеющих сталей первые три это классификация сплавов SAE, например, S304XX. Последние две цифры эквивалентны различным модификациям, представленные суффиксными буквами в системе SAE, как указано в списке суффиксов в предыдущей таблице. 

Канадская ассоциация стандартов (CSA)

Канадская ассоциация стандартов (CSA) установила металлические стандарты для конструкционных сталей (CSA G40.20 / 40.21), сталь для трубопроводов (CSA Z245.1), гофрированная стальная труба (G401), проволочная продукция (CSA)

G4, G12, G30.x, G279.2, G387), напыленные металлические покрытия (G189) и сварочные материалы (CSA W48.x).

Большинство стандартов материалов CSA используют единицы СИ, хотя некоторые доступны как в СИ, так и в британских единицах измерения (например, CSA G40.20 / G40.21-04). Когда стандартное обозначение CSA сопровождается буквой «M» используются единицы СИ, а если буква «M» отсутствует, она может использовать обе единицы или использовать только британские единицы. Тип единиц измерения, принятых в стандартах CSA, зависит от конкретной отрасли, причем некоторые отрасли движутся быстрее к исключительному использованию единиц СИ, чем другие, и таким образом, в этом причина этих различий.

Насколько это возможно, рационализация стандартов с соответствующей Международной организацией по стандартизации (ИСО) была достигнута в CSA G4 Стальной канат для общего назначения и для шахтных подъемников и для рудничных откаток. Точно так же выпуск 2002 года CSA Z245.1 Стальные магистральные трубы, ссылки к требованиям стандарта ISO 1027: 1993 Об индикаторах радиографического изображения для неразрушающего контроля: принципы и идентификация, а также ISO 5579: 1985 О неразрушающем контроле - радиографическое исследование металлических материалов рентгеновским и гамма-излучением - основные правила.

Введение в европейскую (EN) стандартную систему обозначения сталей

Европейский комитет по нормализации (CEN) (Европейский комитет по стандартизации) был основан в 1961 году национальными органами по стандартизации в Европейском экономическом сообществе и ЕАСТ страны. В настоящее время CEN вносит свой вклад в цели Европейского Союза и Европейского экономической зоны с добровольными техническими стандартами.

CEN - это система формальных процессов для производства стандартов, разделена главным образом между:

• 28 национальными членами и опытными представителями, которых они собирают из каждой страны. Эти члены голосуют и внедряют европейские стандарты (EN);
• 8 ассоциированными членами и двумя советниками;
• Центром управления CEN, Брюссель. Он тесно сотрудничает с Европейским комитетом по электротехнической стандартизации (CENELEC)

Европейский институт стандартов электросвязи (ETSI) и Международная организация Стандартизации (ИСО). 

Основной задачей CEN является подготовка и выпуск европейских стандартов (EN), определяемых как набор технических спецификаций, разработанных и утвержденных в сотрудничестве с заинтересованными сторонами в различных странах-членах CEN. Они созданы по принципу всеобщего согласия и приняты голосами взвешенного большинства. Принятые стандарты должны быть полностью реализованы как национальные стандарты каждой страны-члена, независимо от того, каким образом проголосовал национальный член, и любые противоречивые национальные стандарты должны быть отозваны.

Определение европейских стандартов в каждой стране-члене начинается со ссылочных букв национального органа по стандартизации страны, например, BS для BSI (Британский институт стандартизации) в Великобритании, DIN для DIN (Немецкий институт стандартов) в Германии, NF для AFNOR (французская ассоциация нормализации) во Франции и т. д. За ним следуют заглавные буквы EN и последовательный номер до пяти цифр. Например, BS EN 10025, DIN EN 10025 или NF EN 10025 являются тот же стандарт EN, который доступен на английском, французском и немецком языках.

Стандарт EN может содержать один документ или состоять из нескольких частей. Например, EN 10028 части с 1 по 8, где каждая часть определяет конкретную характеристику стали изделия, и может не включать слово “часть” в обозначении, вместо этого его можно заменить дефисом, например, EN 10028-1, что означает часть 1. Префикс «pr», предшествующий обозначению EN, обозначает документ в качестве проекта стандарта, который еще не утвержден, например, prEN 10088-1.

EN 10027 Стандартная система обозначений для сталей

Система обозначений CEN для сталей стандартизирована в EN 10027, который опубликован в двух частях:

• Часть 1 - Название сталей
• Часть 2 - Цифровое обазначение сталей

Название стали представляет собой комбинацию букв и цифр, как описано в EN 10027-1. В этой системе, названия стали делятся на две группы. Система похожа в некоторых отношениях, но не совпадает с указанным в техническом отчете ИСО (ISO TR 4949: 1989 (E)) буквенные обозначения ").

Название сталей

Группа названий сталей 1 в EN 10027-1 относится к сталям, которые обозначены в соответствии с применением и механическими или физическими свойствами. У них есть названия, которые состоят из одного или больше букв, связанных с применением, а затем номер, связанный со свойствами. Например, название для конструкционных сталей начинается с буквы S, стали для магистральных труб начинаются с буквы L, для рельсовых сталей начинаются с буквы R, а стали для работы под давлением начинаются с буквы P, например название стали P275N по  EN 10028-3.

Группа названий сталей 2 используется для сталей, которые обозначены в соответствии с их химическим составом, и далее делятся на четыре подгруппы в зависимости от содержания сплава. Примеры этой группы:

• EN 10222-2 Название стали 13CrMo4-5
• EN 10250-4 Название стали X2CrNi18-9

Цифровое обозначение сталей

EN 10027-2 описывает систему, используемую для присвоения номеров сталей, которые дополняют названия описанные выше. Номер состоит из фиксированного количества цифр и, следовательно, больше подходит, чем название для целей обработки данных. Номер находится в форме 1.XXXX, где 1 относится к стали. Первые две цифры после «1» обозначают номер стальной группы.

Примеры цифрового обозначения:

• EN 10222-2   Название стали 13CrMo4-5,   Номер стали 1.7335
• EN 10250-4   Название стали X2CrNi18-9,  Номер стали 1.4307

Прежние национальные стандарты заменены стандартами CEN.

Все большее число национальных европейских и британских стандартов изымается и заменяется стандартами EN. Этот переход от старых стандартов к новым усложнил сравнение замененных национальных стандартов с действующими стандартами других стран за пределами Европы и Великобритании, не говоря уже о сравнении их с новыми стандартами EN. Приложение 6 перечисляет стандарты EN с замененными национальными стандартами, а Приложение 7 перечисляет национальные стандарты, которые были заменены действующими стандартами EN (то есть, противоположность Приложения 6).

Например, если вы ищете прежний национальный стандарт, такой как DIN 17441, приложение 7 укажет что он был заменен EN 10028-7: 2000. Приложение 6 показывает эту информацию в обратном порядке, так что независимо от того, какое стандартное обозначение вас интересует, то есть заменен ли текущий стандарт, вы можете найти его в этом руководстве.

Национальные стандарты могут быть заменены более чем одним новым стандартом EN, а некоторые могут быть частично заменены. Таким образом, замененный национальный стандарт может быть заменен на 2, 3, 4 или на более новые стандарты EN, или они могут быть только частично заменены этими новыми стандартами EN. Эту информацию можно найти в Приложениях 6 и 7.