clause5.io/ welding/ ASME IX P-Numbers

Was sind P-Nummern?

P-Nummern sind das Grundwerkstoffklassifikationssystem, das in ASME Section IX verwendet wird, um Materialien nach Zusammensetzung und Schweißeignungseigenschaften zu gruppieren. Das System wurde entwickelt, um die Anzahl der erforderlichen Verfahrensprüfungen zu reduzieren und gleichzeitig sicherzustellen, dass sich Materialien innerhalb derselben Gruppe beim Schweißen ähnlich verhalten. P-Nummern erscheinen in QW/QB-422 von Section IX, wo jede ASME-zugelassene Grundwerkstoffspezifikation mit ihrer zugewiesenen P-Nummer und Gruppennummer aufgeführt ist.

Das P-Nummern-System deckt eine viel breitere Palette von Materialien ab als D1.1 Tabelle 5.6, die nur Baustähle in die Gruppen I bis V einteilt. ASME IX P-Nummern reichen von P-Nummer 1 (Kohlenstoffstähle) bis P-Nummer 62 (Zirkoniumlegierungen) und umfassen Eisenmetalle, Nickellegierungen, Aluminiumlegierungen, Kupferlegierungen, Titan und reaktive Metalle. Jede P-Nummer repräsentiert eine Materialfamilie mit ähnlichem Schweißverhalten, was bedeutet, dass ein Verfahren, das für ein Material in der Gruppe qualifiziert ist, im Allgemeinen akzeptable Ergebnisse für andere Materialien in derselben Gruppe liefert.

Wichtige P-Nummern-Zuordnungen

P-Number 1 — Carbon Steels

The most commonly encountered group in pressure vessel and piping Fertigung. Includes SA-36 (structural plate), SA-516 Gr.60 and Gr.70 (pressure vessel plate), SA-106 Gr.B (seamless pipe), SA-105 (forgings), SA-53 (welded and seamless pipe), and SA-179 (heat exchanger tubing). P-Number 1 is subdivided into Groups 1 through 4 based on carbon content and Festigkeit level. Group 1 covers lower-carbon, lower-strength materials. Group 2 covers medium-carbon steels with higher Zugfestigkeit.

P-Number 3 — Alloy Steels (up to 0.75% Cr)

Covers low-alloy steels with chromium content up to 0.75% and total alloy content that exceeds P-Number 1 Grenzwerte. Includes SA-335 P1 and P2 (alloy pipe), SA-387 Gr.2 (alloy plate). These materials typically require Vorwärmung and often require Wärmebehandlung nach dem Schweißen (PWHT). A procedure qualified on P-Number 3 does not qualify for P-Number 1, and vice versa.

P-Number 4 — Alloy Steels (0.75% to 2% Cr)

Covers chromium-molybdenum steels in the 1Cr-0.5Mo and 1.25Cr-0.5Mo range. Includes SA-335 P11 and P12 (alloy pipe) and SA-387 Gr.11 (alloy plate). These materials require mandatory PWHT per the construction Regelwerk. The higher chromium content makes them more sensitive to Wasserstoffriss, requiring strict preheat and hydrogen control.

P-Number 5A — Alloy Steels (2.25% to 3% Cr)

Covers 2.25Cr-1Mo steels, the workhorse alloy for high-Temperatur refinery and petrochemical service. SA-335 P22 (pipe) and SA-387 Gr.22 (plate) are the most common specifications. PWHT is mandatory. These materials are also subject to temper embrittlement concerns in long-term elevated-temperature service.

P-Number 5B — Alloy Steels (5% to 9% Cr)

Covers 5Cr-0.5Mo through 9Cr-1Mo steels, including SA-335 P5 and P9. These materials typically require mandatory PWHT per the construction code due to their air-hardening tendency.

P-Number 8 — Austenitic Stainless Steels

Covers the 300-series austenitic stainless steels including SA-240 Type 304 and 316 (plate), SA-312 TP304 and TP316 (pipe), SA-182 F304 and F316 (forgings). Austenitic stainless steels generally require no preheat and no PWHT. The welding concerns are sensitization (carbide precipitation at grain boundaries), Heißriss, and Verzug due to the higher coefficient of thermal expansion compared to carbon steels.

P-Number 9A/9B — Nickel Alloy Steels

Covers nickel steels used in cryogenic service. P-9A includes 2.5% Ni steels (SA-203 Grade A), P-9B includes 3.5% Ni steels (SA-203 Grades D and E). These materials are designed for low-temperature applications such as LNG storage and ethylene plants where carbon steels lose ductility.

P-Number 10 — Various Chromium Stainless Steels

P-Number 10 covers a broad range of chromium-containing stainless steels across multiple subgroups. P-10A and P-10B cover ferritic stainless steels (409, 410S Arten). P-10H covers duplex and super duplex stainless steels (2205, 2507) that combine austenitic and ferritic microstructures. Duplex grades require careful Streckenenergie control to maintain the austenite-ferrite phase balance. P-10I and P-10J cover additional specialty grades. The subgroup distinction matters when the construction code requires impact Prüfung.

P-Number 11 — High-Nickel Low-Temperature Steels

Covers high-nickel steels for low-temperature and cryogenic service. P-11A covers high-strength quenched-and-tempered (Q&T) alloy steels. P-11A-1 specifically includes 9% Ni plate (SA-353, SA-553, SA-522), SA-333 Gr.8, and SA-420 WPL8 for LNG storage and cryogenic piping. Other P-11A subgroups (P-11A-2 through P-11A-5) cover Q&T plates and forgings such as SA-508, SA-533, SA-543, and SA-645. Note: 3.5% Ni castings (SA-352 LC3) are P-Number 9B, not P-11A. PWHT must be carefully controlled — excessive temperatures or holding times can degrade the toughness properties these steels are selected for. Toughness Anforderungen are mandatory for all P-11 materials.

P-Nummern-Gruppenverzeichnis

Tabelle QW/QB-422 enthält über 2.000 Materialspezifikationen in etwa 70 verschiedenen P-Nummern-Gruppen. Die folgende Tabelle listet jede P-Nummern-Familie mit ihrer Materialkategorie, typischen Spezifikationen und der Anzahl der gelisteten Materialien auf.

Nichteisen-P-Nummern (P21+) verwenden gemäß QW/QB-421.2 keine Gruppennummern. „—“ zeigt keine Gruppenunterteilung an.

Gruppennummern erklärt

Innerhalb jeder P-Nummer werden Materialien basierend auf Zusammensetzungsbereichen und Festigkeitsniveaus weiter in Gruppennummern unterteilt. Die Gruppennummer wird nur dann zu einer wesentlichen Variablen, wenn das referenzierende Regelwerk (Section I, Section VIII, B31.3 usw.) einen Kerbschlagbiegeversuch vorschreibt. Wenn ein Kerbschlagbiegeversuch erforderlich ist, erfordert eine Änderung der Gruppennummer innerhalb derselben P-Nummer einen neuen PQR. Wenn kein Kerbschlagbiegeversuch erforderlich ist, werden alle Gruppen innerhalb einer P-Nummer für Qualifikationszwecke als gleichwertig behandelt.

Diese duale Behandlung ist spezifisch für ASME IX und hat keine Entsprechung in D1.1 oder API 1104. Sie spiegelt die ASME-Philosophie wider, dass Materialien innerhalb derselben P-Nummer eine ähnliche Schweißeignung aufweisen, ihr Zähigkeitsverhalten nach dem Schweißen jedoch ausreichend variieren kann, um eine separate Qualifikation zu rechtfertigen, wenn ein Kerbschlagbiegeversuch vorgeschrieben ist.

„Das P-Nummern-System ist das Rückgrat der ASME IX Qualifikation. Wenn die P-Nummer falsch ist, ist die gesamte WPS ungültig — es spielt keine Rolle, wie gut die Schweißnähte aussehen.“

— Norm CWI instruction, reflecting ASME IX QW-403 Wesentliche Variable requirements

Wie P-Nummern mit D1.1 Grundwerkstoffgruppen verglichen werden

D1.1 Tabelle 5.6 organizes structural steels into five groups (I through V) based on strength and Schweißeignung. This system is much simpler than ASME IX P-numbers because D1.1 covers only structural carbon and low-alloy steels, while ASME IX covers the full range of metallic materials used in pressure equipment. The rough equivalencies are P-Number 1 corresponding to D1.1 Groups I and II, and P-Number 3 corresponding to D1.1 Groups III and IV. D1.1 Group V (A913 Gr.80 HSLA steel) has no direct P-number equivalent because it is not commonly used in pressure equipment.

Die beiden Systeme sind nicht austauschbar. Eine Qualifikation unter D1.1 Gruppe I erfüllt nicht die Qualifikationsanforderung für ASME IX P-Nummer 1 und umgekehrt. Hersteller, die unter beiden Regelwerken arbeiten, müssen separate Qualifikationsnachweise führen. Bei Fragen zu D1.1 Grundwerkstoffgruppen und Vorwärmanforderungen verwenden Sie den Vorwärmrechner und überprüfen Sie die Gruppe Ihres Stahls anhand Ihres Werkszeugnisses (Werkszeugnis (Mill Test Report)).

Geltungsbereiche

Ein Verfahren, das für einen Grundwerkstoff innerhalb einer P-Nummer qualifiziert ist, legt einen Geltungsbereich fest. Die Schlüsselregel ist, dass eine Änderung der P-Nummer eine wesentliche Variable ist — sie erfordert immer einen neuen PQR. Innerhalb derselben P-Nummer hängt der Geltungsbereich davon ab, ob ein Kerbschlagbiegeversuch erforderlich ist. Ohne Kerbschlagbiegeversuch sind alle Gruppen abgedeckt. Mit Kerbschlagbiegeversuch sind nur die spezifische Gruppe (und Gruppen mit geringerer Kerbschlagbiegeversuchsschärfe) abgedeckt.

Für artfremde Werkstoffverbindungen (Schweißen von zwei verschiedenen P-Nummern) bietet ASME IX QW-424 spezifische Regeln. Für jede P-Nummern-Kombination ist eine separate Qualifikation erforderlich. Eine P-1 zu P-1 Qualifikation deckt keine P-1 zu P-8 Verbindung ab. Die Zusatzwerkstoffauswahl für artfremde Verbindungen hängt von beiden Grundwerkstoffen ab und muss mit beiden P-Nummern kompatibel sein. Die F-Nummer des Zusatzwerkstoffs ist eine separate wesentliche Variable.

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Referenzdaten aus ASME BPVC IX:2025 — QW/QB-422, QW-424. Nicht mit ASME verbunden.