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Fernwärmeleitungen<br />

STAHLMANTELROHR<br />

Vorwort<br />

Stahlmantelrohr-Fernwärmeleitungen erfüllen alle Anforderungen, die heute an<br />

zeitgemäße und zukunftsorientierte Fernwärmesysteme gestellt werden.<br />

Stahlmantelrohre werden in Übersee seit 80 Jahren und in Europa seit 50 Jahren in<br />

der Fernwärme-Versorgung eingesetzt und haben sich in dieser Zeit bestens bewährt.<br />

Die Arbeitsgemeinschaft Fernwärme (AGFW) und der Bundesverband Fernwärmelei-<br />

tungen e.V. (BFW) empfehlen Stahlmantelrohr als sicheres Rohrsystem.<br />

Die wesentlichen Vorteile gegenüber anderen Verfahren liegen in<br />

– der sicheren Konstruktion<br />

– der schnellen Verlegung<br />

– den breiten Anwendungsbereichen<br />

– der werkseitigen Vorfertigung<br />

– den zusätzlichen Prüf- und Kontrolleinrichtungen<br />

Das Stahlmantelrohr ist ein Kammersystem unter Vakuum.<br />

<strong>ISOBRUGG</strong> ist Hersteller von Stahlmantelrohr nach Druckgeräterichtlinie 97/23 EG mit<br />

Abnahmeüberwachung Modul A1 und CE Zertifizierung.<br />

<strong>ISOBRUGG</strong> ist Mitglied im Bundesverband Fernwärmeleitungen e.V.(BFW).<br />

<strong>Seite</strong><br />

1


Fernwärmeleitungen<br />

STAHLMANTELROHR<br />

Anwendungen<br />

<strong>Seite</strong><br />

<strong>ISOBRUGG</strong> Stahlmantelrohr ist je nach Werkstoff und Wanddicke für alle in der<br />

Fernwärme- und Kälteversorgung üblichen Medien, Temperaturen, Rohrdimensionen<br />

und Druckstufen einsetzbar. Darüber hinaus findet es in der Industrie vielseitigen Einsatz.<br />

Standard-Anwendungen<br />

bis + 200°C<br />

Hohe Temperaturen<br />

bis + 400°C<br />

Niedrige Temperaturen<br />

bis - 30°C<br />

Warmwasser<br />

Heißwasser<br />

Brauchwasser<br />

Wärmeträgeröl<br />

Kondensat<br />

Dampf<br />

Heißluft und Gase<br />

chemische Produkte (Sicherheitsleitungen)<br />

Kälte und Kühlwasser<br />

Isobrugg Stahlmantelrohr eignet sich ausgezeichnet für<br />

schwierige Bodenverhältnisse<br />

Feuchtgebiete<br />

Bodensenkungsgebiete<br />

Flussquerungen (Düker)<br />

Straßenquerungen<br />

Transportleitungen<br />

Spezieller Einsatz von Stahlmantelrohr als Kammersystem bei Verlegungen, die<br />

WHG § 9 unterliegen sowie als Sicherheitsleitung bei Vorschriften nach TRbF und VbF.<br />

Stahlmantelrohr-Dimensionen und Auslegungsdaten:<br />

Innenrohr<br />

Temperaturen<br />

Sonderausführungen<br />

Druckstufen<br />

DN 25 bis DN 1200<br />

bis 400°C<br />

auf Anfrage<br />

bis PN 64<br />

2


Fernwärmeleitungen<br />

STAHLMANTELROHR<br />

Inhaltsverzeichnis<br />

Produktbeschreibung<br />

- Systembeschreibung<br />

- Technische Spezifikation<br />

Bauteile - Standardlängen<br />

- Lager<br />

- Festpunkt<br />

- Axialkompensatorendverschluss<br />

- Mauerdurchführung<br />

- Bogen<br />

- T-Abzweig<br />

- Reduzierungen<br />

- Kompensatordehnungselement<br />

- Stahlschacht<br />

Zubehör - Kathodischer Korrosionsschutz<br />

- Isolierflansche<br />

- Vakuum<br />

- Vakuum-Drucküberwachung<br />

Planung - Technische Kurzbezeichnungen<br />

- Beispiel Trassenzeichnung<br />

- Stahlmantelrohr-Auswahltabelle<br />

- Auswahl Isolierstärke<br />

- Bestimmung Mantelrohrabmessung<br />

- Tabelle Wärmedehnung<br />

- Innenrohr-Tabelle nahtlose Rohre<br />

- Innenrohr-Tabelle geschweißte Rohre<br />

- Mantelrohr-Tabelle<br />

- natürliche Dehnungsaufnahme<br />

- Kompensatordehnungselemente<br />

- Vorspannung<br />

<strong>Seite</strong><br />

3


Fernwärmeleitungen<br />

STAHLMANTELROHR<br />

Systembeschreibung<br />

<strong>Seite</strong><br />

Stahlmantelrohr ist ein seit Jahrzehnten bewährtes „Stahl in Stahl”-Rohrsystem zur direkten Erd-<br />

verlegung, geeignet für den Transport von Fernwärme, Dampf, Kondensat und anderen Medien.<br />

Sowohl die bis zu 16 Meter langen Baueinheiten als auch alle systemtypischen Bauteile,<br />

wie Bogen, Abzweige, Festpunkte, Lager usw. werden Werkseitig vorgefertigt. Das bedeutet eine<br />

höhere Sicherheit gegenüber einer Baustellenfertigung.<br />

Stahlmantelrohr ist für alle in der Praxis vorkommenden Anwendungsbereiche und Betriebsbe-<br />

dingungen geeignet, besonders jedoch bei extrem hohen Temperaturen und Druckstufen. Die<br />

projektbezogene Vorfertigung sichert ein wirtschaftliches Verhältnis der Herstellerkosten<br />

zu den betrieblichen Erfordernissen. Die Auswahl der Innenrohr-Spezifikationen, die Festlegung der<br />

Isolierstärken und die Berechnung der Mantelrohrnennweiten erfolgt immer in Abhängigkeit von<br />

den speziellen Betriebsbedingungen.<br />

Die gas- und wasserdichte Verschweißung der Innenrohre mit den Mantelrohren an Schacht-<br />

und Gebäudeeinführungen ist Standard bei Stahlmantelrohr. Sie ist Voraussetzung für die<br />

Evakuierung des Ringraumes zwischen Innen- und Mantelrohr. Durch diese Evakuierung wird<br />

mögliche Restfeuchte entfernt. Gleichzeitig wird die Isolierwirkung des Systems erheblich erhöht.<br />

Eine Vakuumhaltung und -kontrolle schafft eine hervorragende Möglichkeit der Systemüberwa-<br />

chung auf mögliche Undichtheiten am Innen- oder Mantelrohr. Das bedeutet Sicherheit während<br />

des Betriebs der Anlage.<br />

Weitere Sicherungsmaßnahmen werden geschaffen durch kathodische Korrosionsschutzanlagen<br />

zur Verhinderung von Korrosion am Mantelrohr. Darüber hinaus melden elektronische<br />

Überwachungsanlagen jeden Feuchteeintritt in den<br />

Isolierraum.<br />

Die solide, maßgeschneiderte Konstruktion auf der Basis langjähriger Erfahrung mit dem Bau und<br />

dem Einsatz dieses Rohrsystems macht Stahlmantelrohr zu einem hochwertigen und sicheren<br />

Transportmittel für Wärme und Kälte.<br />

4


Fernwärmeleitungen<br />

STAHLMANTELROHR<br />

Technische<br />

Spezifikation<br />

Materialspezifikation Standardbauteile<br />

<strong>Seite</strong><br />

Mantelrohr<br />

längs- oder spiralnahtgeschweißtes Stahlrohr, Abmessung nach DIN 2458, ISO-Reihe, Werkstoff St 37.0 oder<br />

St 52.0 (WA oder WB) Lieferbedingungen DIN 1626 (Okt. 84) Prüfzeugnis DIN 50049-2.2 oder 3.1 B<br />

Schweißkantenbearbeitung nach DIN 2559, Blatt 1, Kennzahl 21 oder 22<br />

Außenschutz:<br />

a) bituminöse Umhüllung für erhöhte Temperaturen nach DIN 30673, Typ A 5,5 G, doppelte Wickelschicht mit<br />

Trägereinlage aus Glasgewebe, 20 kV<br />

b) PE-beschichtet nach DIN 30670 N, Ausführung n oder v elektrische Durchschlagsfestigkeit 20 kV<br />

Schälwiderstand 35 N<br />

Innenrohr<br />

a) nahtlose Stahlrohre nach DIN 2448, ISO Reihe, Werkstoff St 37.0 S oder St 52.0 S, DIN 1629/ EN 10216,<br />

mit Schweißkantenbearbeitung nach DIN 2559, Blatt 1, Kennzahl 21 oder 22 Werkstoffprüfungen nach DIN<br />

50049-3.1 B einschließlich Rundnähten in Werksbaueinheiten<br />

b) nahtlose Rohre aus warmfesten Stählen (Kesselrohre) DIN 17175 St 35.8, Werkstoffprüfungen nach DIN<br />

50049-3.1 B, Schweißkantenbearbeitung nach DIN 2559, Blatt 1, Kennzahl 21 oder 22<br />

c) geschweißte Rohre, Längs- oder Spiralnaht, Abmessung DIN 2458/EN 10217, ISO-Reihe,<br />

Lieferbedingungen nach DIN 1626, St 37.0 (WA oder WB), Werkstoffprüfungen nach DIN 50049-3.1 B,<br />

Schweißkantenbearbeitung nach DIN 2559, Blatt 1, Kennzahl 21 oder 22.<br />

Wärmedämmung<br />

Schalen aus hochsilikaten Mineralwollfasern, SiO2-Gehalt ca. 60 % oder Schalen aus Steinwollfasern,<br />

wasserabweichend, temperaturbeständig bis 300°C, Wärmeleitfähigkeit 0,035 W/(m · K) (20°C) nicht brennbar<br />

nach DIN 4102/A1. Befestigung der Isolierschalen auf dem Innenrohr mit Edelstahlbändern.<br />

Führungs- und Gleitlager<br />

Führungslager als Rollenlager oder Gleitlager ausgebildet. Rollen aus Material GG 24 oder St 37-2k,<br />

Rollenbolzen aus St 37-2k oder Edelstahl 1.4301, Schrauben aus warmfestem Material.<br />

Je nach Betriebstemperatur Rollenböcke zur Verminderung des Wärmeübergangs aus geeigneten VA-<br />

Materialien. Um den Wärmefluss zu unterbinden, werden die Lagerschellen mit It-Streifen auf dem<br />

Mediumrohr befestigt.<br />

Bogen<br />

a) Innenrohrbogen<br />

Analog DIN 2605 oder 2606 Material gemäß Innenrohrspezifikation. Schweißnähte sind zerstörungsfrei mit<br />

Röntgen- oder Gammastrahlen nach DIN 54111 geprüft.<br />

b) Mantelrohrbogen<br />

Aus Segmenten hergestellt, Radius entsprechend Innenrohrradius. Werkstoff gemäß Mantelrohrspezifikation.<br />

Schweißnähte zerstörungsfrei nach DIN 54111 geprüft. 100% auf Dichtigkeit überprüft. Im<br />

Segmentschweißnahtbereich Schutz der Wärmedämmung mittels feuerfestem Material gegen Einbrand beim<br />

Schweißvorgang.<br />

Festpunkt<br />

a) Wärmebrückenfrei zur Aufnahme der Innenrohrreaktionskräfte oder Kompensatorreaktionskräfte werkseitig<br />

in eine Baueinheit eingebaut. Bestehend aus 2 Stahlringen US-geprüft, mittels Knotenblechen verstärkt und<br />

auf dem Mediumrohr verschweißt. Ein Stahlring US-geprüft als Mantelrohrscheibe mittels Knotenblechen<br />

verstärkt am Mantelrohr verschweißt. Zur Unterbrechung des Wärmeflusses sowie zur elektrischen Trennung<br />

werden KV3-Klötze (asbestfrei) als kraft übertragende Zwischenlage eingebaut. Durch die spez.<br />

Festpunktkonstruktion werden die einzelnen Bauteile nur durch Druck beansprucht.<br />

b) Zwischenfestpunkt bestehend aus einer Platte am Mantelrohr, zwei Platten am Innenrohr und druckfesten<br />

Zwischenlagen, die den Wärmefluss trennen.<br />

5


Fernwärmeleitungen<br />

STAHLMANTELROHR<br />

Technische<br />

Spezifikation<br />

Endverschluss<br />

als vakuumdichter Endverschluss zwischen Innen- und Mantelrohr bei gleichzeitiger Auf-<br />

nahme der axialen Bewegung des Mediumrohres.<br />

<strong>Seite</strong><br />

a) Axialkompensatorverschluss<br />

Kompensatorbalg aus Material 1.4541, ein- oder mehrwandig, Dehnungsaufnahme max.<br />

30 mm, PN 16 Abbau der Mediumrohrtemperatur über die Balglänge<br />

b) Linsenkompensatorverschluss<br />

Kompensator aus Material St 37.0, Dehnungsaufnahme max. 6 mm, werkseitig in einer<br />

Baueinheit vorgefertigt mit Vakuumanschlussstutzen und Entleerungsstutzen versehen.<br />

Mauerdurchführung<br />

Mauerdurchführung, bestehend aus einem Hülsrohr mit Mauerkragen, prodoralbeschichtet,<br />

Mantelrohr mittels Gleitkufen im Hülsrohr geführt, Ringraum durch Gummidichtring abge-<br />

dichtet, elektrisch getrennt.<br />

- Abschluss zwischen Mantelrohr und Hülsrohr mittels Linse oder Schrumpfschlauch.<br />

- Werkseitig als komplette Baueinheit.<br />

- Gegebenenfalls Ringraum mit einer geeigneten bituminösen Masse ausgegossen.<br />

T-Abzweig<br />

werkseitig vorgefertigt in einer Baueinheit.<br />

- Mantelrohrabzweig: Sattelstutzen nach DIN 2618.<br />

- Mediumrohrabzweig: T-Stück nach DIN 2615 oder Weldolet.<br />

Betriebsüberwachung<br />

Speziell zur Feuchtigkeitsüberwachung der STAHLMANTELROHRE entwickeltes<br />

automatisches Melde- und Ortungssystem zur ständigen, lückenlosen Kontrolle des<br />

gesamten STAHLMANTELROHR-Netzes nach dem Widerstandsreferenz-Messverfahren.<br />

Evakuieren<br />

Evakuierung des Ringraumes zwischen Mantelrohr und Mediumrohr nach Fertigstellung<br />

und Inbetriebnahme der Anlage mit einem mobilen Vakuumaggregat zur Entfernung der<br />

Feuchtigkeit aus der Isolierung.<br />

Serviceleistung<br />

Planung und Abwicklung<br />

a) Trassenausführungspläne<br />

b) Detailpläne<br />

c) Rohrstatik<br />

d) Messprotokolle Betriebsüberwachung/<br />

Kathodenschutz<br />

e) Evakuierungsprotokolle<br />

f) Druckanstiegsprobe Messprotokoll/auf Anforderung<br />

6


Fernwärmeleitungen<br />

STAHLMANTELROHR<br />

Bauteile und Zubehör<br />

Stahlmantelrohr-Standardlängen (SL)<br />

bei Einrohrführung (IRF)<br />

<strong>Seite</strong><br />

7<br />

1 Innenrohr ....................................................(IR)<br />

2 Wärmedämmung ......................................(IS)<br />

3 Mantelrohr ...............................................(MR)<br />

4 MR-Beschichtung ............(PEN), (PEV), (BI)<br />

5 Axiallager (Kufen oder Rollen) ...............(LA)<br />

Mindeststützweiten, Lagerabstände „X” in Ab-<br />

hängigkeit von den Innenrohr-Nennweiten.<br />

IR DN 20 - 25 ...................................X = 2,00 m<br />

IR DN 32 - 40 ...................................X = 2,40 m<br />

IR DN 50 - 65 ...................................X = 3,00 m<br />

IR DN 80 - 125 .................................X = 4,00 m<br />

IR DN 150 - 500 ...............................X = 6,00 m<br />

Ausführung der Lager (LA) je nach Belastung<br />

und Betriebsweise.


Fernwärmeleitungen<br />

STAHLMANTELROHR<br />

Bauteile und Zubehör<br />

Die Gleitlager dienen der funktionsgerechten Führung und Lagerung der iso-<br />

lierten Innenrohre im Mantelrohr.<br />

bis DN 65 IRF ab DN 80<br />

<strong>Seite</strong><br />

8


Fernwärmeleitungen<br />

STAHLMANTELROHR<br />

Bauteile und Zubehör<br />

Zwischenfestpunkt (ZFP) bei IRF<br />

Ein Zwischenfestpunkt ist ein Verbindungsstück zwischen Innen- und Mantelrohr. Er hat<br />

die Aufgabe, die Innenrohr-Reaktionskräfte aufzunehmen und diese an das Mantelrohr<br />

und von dort an das Erdreich abzuleiten.<br />

Die Festpunkte werden werkseitig in eine Baueinheit eingebaut.<br />

<strong>Seite</strong><br />

Die <strong>ISOBRUGG</strong> Stahlmantelrohr-Festpunkte sind so konstruiert, dass der Gesamtaufbau<br />

eine unzulässig hohe Temperatur von Innenrohr auf das Mantelrohr verhindert.<br />

Die Berechnungen zur Aufnahme der Innenrohr-Reaktionskräfte, Dimensionierung und<br />

Konstruktion von Festpunkten werden projektbezogen durchgeführt.<br />

Zwischenfestpunkt bei IRF<br />

Bei Einsatz von Kompensatoren, Kaltvorspannung oder thermischer Vorspannung wird<br />

ein Festpunkt mit Torsionssicherung eingesetzt.<br />

Schemaskizze für einen Zwischenfestpunkt<br />

9


Fernwärmeleitungen<br />

STAHLMANTELROHR<br />

Bauteile und Zubehör<br />

Axialkompensatorverschlüsse sind gas- und vakuumdichte Endverschlüsse, die eine<br />

axiale Bewegung des Innenrohres zulassen.<br />

Axialkompensatorverschluss-Baueinheiten werden werkseitig vorgefertigt und in eine<br />

Baueinheit eingebaut.<br />

1 Innenrohr<br />

2 Wärmedämmung<br />

3 Mantelrohr<br />

4 Mantelrohrscheibe<br />

5 Innenrohrscheibe<br />

6 Axialkompensator<br />

7 Vakuumanschlussstutzen<br />

8 Entleerungsstutzen<br />

<strong>Seite</strong><br />

10


Fernwärmeleitungen<br />

STAHLMANTELROHR<br />

Bauteile und Zubehör<br />

Mauerdurchführung (MD) bei IRF<br />

Die Mauerdurchführungen werden projektbezogen so konstruiert, dass<br />

1. durch die Längsbewegung des Mantelrohres die Mauer nicht beschädigt wird.<br />

2. das Grund- oder Oberflächenwasser nicht in das Gebäude oder in den Schacht<br />

eindringen kann.<br />

3. die Mauerdurchführungen geringfügige Gleitbewegungen des Mantelrohres in<br />

axialer Richtung aufnehmen können.<br />

Sie sind nicht geeignet, hohe Erdlasten oder Erdsetzungen aufzunehmen. Die Erdaufschüttungen<br />

im Schachtbereich, die Sandsohle und die Rohreinsandung sind lagen-<br />

weise nach entsprechenden DIN-Normen, AGFW sowie VOB Teil C auszuführen und<br />

zu verdichten, um Setzungen auszuschließen.<br />

Die Mauerdurchführungen werden werkseitig auf die Baueinheit montiert und zur Bau-<br />

stelle geliefert.<br />

Mauerdurchführung mit Dehnungslinse<br />

<strong>Seite</strong><br />

11


Fernwärmeleitungen<br />

STAHLMANTELROHR<br />

Bauteile und Zubehör<br />

Stahlmantelrohr-Bogen (B) bei IRF<br />

<strong>Seite</strong><br />

12


Fernwärmeleitungen<br />

STAHLMANTELROHR<br />

Bauteile und Zubehör<br />

T-Abzweige werden werkseitig vorgefer-<br />

tigt und in eine Baueinheit eingebaut.<br />

T-Abzweig I-RF<br />

IR-Abgang<br />

T-Stück nach DIN 2615 oder<br />

Weldolet MR-Abgang<br />

Sattelstutzen nach DIN 2618<br />

Parallelabgang I-RF<br />

IR-Abgang<br />

T-Stück nach DIN 2615<br />

MR-Abgang<br />

Sattelstutzen nach DIN 2618<br />

<strong>Seite</strong><br />

13


Fernwärmeleitungen<br />

STAHLMANTELROHR<br />

Bauteile und Zubehör<br />

<strong>Seite</strong><br />

14<br />

Durchmesseränderungen der Innen- und Mantelrohre werden durch konzentrische Re-<br />

duzierstücke nach DIN 2616 ausgeglichen. Reduzierungen werden werkseitig eingebaut.<br />

Mantelrohrreduzierung (MRR)<br />

Innenrohrreduzierung (IRR)<br />

I-Rohr-Führung<br />

Innenrohrreduzierung (IRR)<br />

II-Rohr-Führung


Fernwärmeleitungen<br />

STAHLMANTELROHR<br />

Bauteile und Zubehör<br />

Kompensator Dehnungselement (KDE)<br />

Dehnungsaufnahme durch<br />

Innenrohr-Axialkompensator<br />

mit erweitertem Mantelrohr<br />

1 Innenrohr<br />

2 Mantelrohr<br />

3 Isolierung<br />

4 Axialkompensator<br />

5 Zwangsführung<br />

6 Korrosionsschutz<br />

7 Festpunkt<br />

8 Mantelrohrreduzierung<br />

<strong>Seite</strong><br />

15


Fernwärmeleitungen<br />

STAHLMANTELROHR<br />

Bauteile und Zubehör<br />

Stahlschacht mit Einstieg, ausgelegt<br />

für eine Verkehrslast bis SLW 60,<br />

einschl. Pumpensumpf, eingebauter<br />

Leiter, Schacht be- und entlüftung,<br />

Korrosionsschutz außen aus ver-<br />

stärkter Bitumenumhüllung in Tropen-<br />

qualität nach DIN 30673, Typ A,<br />

5,5 G, mit doppelter Trägereinlage<br />

aus Glasvlies, elektrische<br />

Durchschlagfestigkeit 20.000 V, mit<br />

Rohranschlussstutzen für die zu-<br />

und abführenden Leitungen komplett<br />

werkseitig vorgefertigt.<br />

Auf Wunsch statischer Nachweis<br />

des Schachtkörpers.<br />

Ballastbeton für Auftriebssicherung<br />

des Stahlschachtes bauseits.<br />

<strong>Seite</strong><br />

16


Fernwärmeleitungen<br />

STAHLMANTELROHR<br />

Zubehör<br />

Zum Bau und Betrieb von kathodischen Korrosionsschutzanlagen müssen die folgenden<br />

Voraussetzungen gegeben sein:<br />

– durchgehend gute elektrische Leitfähigkeit<br />

– einwandfreie alterungsbeständige Rohrumhüllungen aus PE ohne mechanische<br />

Beschädigungen<br />

– das zu schützende Mantelrohr darf keine elektrisch leitenden Kontakte zu systemfremden<br />

Bauteilen oder weiterführenden Installationen haben.<br />

Die elektrische Trennung der zu schützenden Rohrleitung von weiterführenden nieder-<br />

ohmigen Anlagenteilen in Schächten oder Übergabestationen geschieht durch den Einbau<br />

von Isolierflanschen.<br />

Isolierflansche bestehen aus elektrisch getrennten Flanschenpaaren mit Anschweißenden<br />

und einem innen beschichteten Rohrstutzen als Isolierstrecke.<br />

In diesem Zusammenhang verweisen wir auf die verschiedenen Ausführungen der einzel-<br />

nen Hersteller.<br />

Die Planung und Montage der kathodischen Korrosionsschutzanlagen für Stahlmantelrohr-<br />

Fernheizleitungen liegt in unserem Leistungsumfang.<br />

<strong>Seite</strong><br />

17<br />

Nach der Montage und der Inbetriebnahme wird ein Messprotokoll über Prüfung und Abnahme<br />

der kathodischen Korrosionsschutzanlage erstellt.


Fernwärmeleitungen<br />

STAHLMANTELROHR<br />

Zubehör<br />

Kathodischer Korrosionsschutz von STAHLMANTELROHR-Leitungen<br />

Der kathodische Schutz von erdverlegten Stahlrohrleitungen ist neben dem passiven Korrosi-<br />

onsschutz (PE Beschichtung der Mantelrohre entsprechend der betreffenden DIN-Normen)<br />

als aktiver Korrosionsschutz im Stahlmantel-Fernwärme-Leitungsbau heutiger Stand der<br />

Korrosionsschutztechnik.<br />

Zum Schutz der STAHLMANTELROHR-Leitung ist eine kathodische Korrosionsschutzanlage<br />

erforderlich:<br />

<strong>Seite</strong><br />

18<br />

1. in aggressiven Böden, d. h. bei Bodenwiderstandswerten gleich und kleiner als 10.000 Ohm cm<br />

2. in Trassen mit stark unterschiedlichen Bodenwiderstandswerten, d. h. bei Unterschieden<br />

gleich und größer als 10.000 Ohm cm<br />

3. in grundwassergefährdeten Gebieten<br />

4. in streustromgefährdeten Lagen<br />

Beim Antreffen der vorgenannten Punkte ist der Einbau einer kathodischen Korrosionsschutzan-<br />

lage empfehlenswert.<br />

Voraussetzung für unsere Gewährleistung gegen Korrosion der Schutzrohraußenflächen.<br />

In diesem Zusammenhang weisen wir auf DIN 30676 „Planung und Anwendung des kathodischen<br />

Korrosionsschutzes für den Außenschutz” hin.<br />

Die Wirkungsweise des kathodischen Korrosionsschutzes lässt sich an Hand des dargestellten<br />

Schaltschemas nachvollziehen. Der kathodische Schutzstrom Is wird von einem Gleichrichter<br />

geliefert, der an das Netz angeschlossen ist. Der Stromfluss zu der zu schützenden Oberfläche<br />

des Stahlmantelrohres erfolgt über eine Fremdstromanode. Diese ist üblicherweise eine Fe-Si,<br />

die in einem bestimmten Abstand zur Rohrtrasse, ca. 5 m, umgeben von einer Kokseinbettung<br />

im Erdreich eingelagert ist.<br />

Die Anzahl und Anordnung der Fe-Si-Anoden ist von dem Schutzstrombedarf und somit von der<br />

zu schützenden Rohroberfläche sowie dem spezifischen Bodenwiderstand abhängig.<br />

Schuck Isolierflansche<br />

Die Standardbauweise erfordert eine Demontage vor dem Einschweißen in die Rohrleitung.<br />

Aufgrund der Dichtungskonstruktion ist nach dem auf "Druck" gehen und einmaligen Nachziehen<br />

der Schrauben ein weiteres Nachziehen nicht mehr erforderlich. Das Setzverhalten des Isolier-<br />

werkstoffes mit gekammerter Dichtung ist auf ein Minimum reduziert (Dichtung im Kraftneben-<br />

schluss). Aufgrund der Alterungsbeständigkeit des Dichtungswerkstoffes Graphit bleibt die Dicht-<br />

pressung über die gesamte Lebensdauer erhalten. Die spezielle Geometrie der Graphitdichtringe<br />

ermöglicht schon bei geringer Schraubenkraft (Flanschpressung) optimale Dichtheit. Ein Rück-<br />

sprung der Flansche ist nicht erforderlich, wobei eine Auswechslung dieses Isolierdichtrings<br />

vereinfacht wird (Handling). Um bei eventuellem Brand den Gasaustritt nach außen auf ein Mini-<br />

mum zu reduzieren, wurde die mittlere Isolierscheibe mit einer Stärke von 4 mm festgelegt.<br />

Für eine brandsichere Ausführung muss ein besonderes Isoliermaterial verwendet werden. Der<br />

speziell entwickelte Isolierdichtring aus Trägermaterial GGR (Epoxidharzgebundenes Glasseiden-<br />

gewebe) mit gekammerter Graphiteinlage ist für Flansche mit glatter Dichtleiste vorgesehen.<br />

Die Wahl der metallischen Werkstoffe richtet<br />

sich nach den technischen Lieferbedingungen<br />

bzw. den entsprechenden deutschen und aus-<br />

ländischen Normen und Vorschriften.


Fernwärmeleitungen<br />

STAHLMANTELROHR<br />

Zubehör<br />

<strong>Seite</strong><br />

19<br />

Voraussetzung für die Gewährleistung gemäß unseren Lieferungsbedingungen ist<br />

die Evakuierung der Stahlmantelrohrleitungen.<br />

Während der Bauzeit kommt es in der Regel durch Feuchtigkeitsaufnahme aus der<br />

Atmosphäre zu einer Durchfeuchtung des Wärmedämmaterials sowie Kondens-<br />

wasserbildung am Mantelrohr.<br />

Nach Beendigung der Montagearbeiten wird durch Evakuieren des Ringraumes<br />

mit Hilfe einer mobilen Vakuumanlage die in das Leitungssystem eingedrungene<br />

Feuchte als Dampf-Luftgemisch abgesaugt und der Druck auf ca. 1 mbar abgesenkt.<br />

Mit Hilfe einer Druckanstiegsmessung ist über die Leckratenbestimmung eine<br />

Überprüfbarkeit der Dichtigkeit des Systems gegeben.<br />

Die Wärmeverluste lassen sich erheblich verringern, wenn das Fernwärmerohrleitungs-<br />

netz im Dauervakuum betrieben wird.<br />

Das mobile Vakuumaggregat besteht aus einer Vakuumpumpe, einer Kältemaschine,<br />

einem Kondensator, einem Flüssigkeitssammler mit automatischer Schnellentleerung<br />

und einem Ölabscheider. Zum Betrieb ist bauseits ein 380 Volt Drehstromanschluss<br />

erforderlich (Eurostecker 32 A).


Fernwärmeleitungen<br />

STAHLMANTELROHR<br />

Zubehör<br />

<strong>ISOBRUGG</strong> Vakuum - Unterdrucküberwachung mit Alarmgeber<br />

<strong>Seite</strong><br />

20<br />

Prinzipskizze zur kontinuierlichen Unterdrucküberwachung des Stahlmantelrohrringraumes.<br />

Zusätzlich kann ein Fühlerkabel zur Fehlerstelleneinmessung mit eingebaut werden.


Fernwärmeleitungen<br />

STAHLMANTELROHR<br />

Planungsgrundlagen<br />

Technische Kurzbezeichnungen<br />

<strong>Seite</strong><br />

21<br />

Zu beachten sind:<br />

Die technischen Vorschriften zur Herstellung von Stahlmantelrohr und die Materialspezifikationen, die<br />

Montagebedingungen für Stahlmantelrohr, die Richtlinien und Vorschriften für den Tiefbau (DIN 18300,<br />

DIN 4033, DIN 4124) sowie die Unfallvorschriften.<br />

Alle Maße, insbesondere Winkelangaben, Absteckmaße, Höhenangaben und Grabenprofile sind vor und<br />

während der Arbeiten zu prüfen. Abweichungen jeder Art sind umgehend der Firma Isobrugg zu melden.<br />

Zum Anheben der Stahlmantelrohre sind breite Textilgurte zu verwenden.<br />

Beschädigungen der Außenisolierung bei Transport und Zwischenlagerung sind durch Verwendung von<br />

gepolsterten Hölzern zu vermeiden.<br />

Für die Schweißarbeiten sind nur Schweißer mit Prüfzeugnis EN 287 - 1 zugelassen.<br />

Im Bereich der Rohrverbindungen sind im Graben Kopflöcher anzuordnen.<br />

Vor dem Einlegen in den Rohrgraben und vor dem Einsanden muss die äußere Korrosionsschutzisolierung<br />

jeder Baueinheit mit 20 kv auf Porenfreiheit getestet werden.<br />

Die Enden der Baueinheit sind auf dem Mantelrohr fortlaufend nummeriert. Weiterhin ist jede Baueinheit mit<br />

oben auf dem Mantelrohr gekennzeichnet. Der Rohrscheitel des Innenrohres ist mittels Schlagzahl O<br />

gekennzeichnet. Beim Vorrichten ist besonders darauf zu achten, dass sich beide Kennzeichen oben<br />

und O in der 12 Uhr Pos. befinden.<br />

I-RF Einrohrführung<br />

II-RF Zweirohrführung<br />

IR Innenrohr<br />

MR Mantelrohr<br />

IS Isolierdicke<br />

VL Vorlauf<br />

RL Rücklauf<br />

D Dampf<br />

K Kondensat<br />

BW Brauchwasser<br />

Z Zirkulation<br />

Betriebsdaten:<br />

Betriebsdruck: ... bar Betriebstemperatur: ... °C<br />

Auslegungsdruck: ... PN Auslegungstemperatur: ... °C<br />

LA Axiallager ∆ L Innenrohrausdehnung<br />

LP Lagerplatte ∆ l Ausdehnungskoeffizient<br />

ZF Zwangsführung kon Konzentrisch<br />

FP Festpunkt ex. Exzentrisch<br />

MD Mauerdurchführung MRR Mantelrohrreduzierung<br />

AKV Axialkomp.-Verschluss IRR Innenrohrreduzierung<br />

AK Axialkomp. im Innenrohr TA T-Abzweig<br />

B Bogen BVS Verschlusskappe<br />

L Linse BE Baueinheit<br />

BV Baustellenverbindung<br />

Mantelrohr - Halbschale<br />

Mantelrohr beiziehen


Fernwärmeleitungen<br />

STAHLMANTELROHR<br />

Planungsgrundlagen<br />

<strong>Seite</strong><br />

22


Fernwärmeleitungen<br />

STAHLMANTELROHR<br />

Planungsgrundlagen<br />

Stahlmantelrohr-Auswahltabelle<br />

Einrohrführung (IRF)<br />

Mantelrohrgrößen in Abhängigkeit von Innenrohrabmessung und Wärmedämmung (IS)<br />

für verschiedene Temperaturbereiche<br />

In der Tabelle ist ein Mindest-Ringspalt von 20 mm berücksichtigt.<br />

Für die Bereiche der Dehnungsschenkel muss die Mantelrohrgröße nachgerechnet<br />

werden!<br />

<strong>Seite</strong><br />

23


Fernwärmeleitungen<br />

STAHLMANTELROHR<br />

Planungsgrundlagen<br />

Auswahltabelle Wärmedämmung (Standard)<br />

<strong>Seite</strong><br />

24<br />

Bei Angaben über die Bodenverhältnisse, Lambda-Wert Erdreich, mittlere Erdtempe-<br />

ratur, Dimension Mediumrohr und Mantelrohr, Mediumtemperatur und entsprechende<br />

Isolierstärke können Wärmeverlust pro laufendem Meter und Mantelrohr-Außentempe-<br />

raturen von <strong>ISOBRUGG</strong> Stahlmantelrohr berechnet werden.<br />

Bei größeren Projekten und längeren Transportleitungen, insbesondere bei hohen Be-<br />

triebstemperaturen, sollten Stahlmantelrohrsysteme mit Dauervakuum betrieben<br />

werden. In diesem Fall können die Dämmdicken der Auswahltabelle bei gleichblei-<br />

benden Wärmeverlusten reduziert werden.


Fernwärmeleitungen<br />

STAHLMANTELROHR<br />

Planungsgrundlagen<br />

Bestimmung der Mantelrohrabmes-<br />

sung bei Einrohrführung (I-RF)<br />

Um einen problemlosen Zusammenbau<br />

der Stahlmantelrohrleitung zu gewährlei-<br />

sten, ist ein Ringspalt von mind. 20 mm<br />

erforderlich. Der Mantelrohrinnendurch-<br />

messer muss demnach mindestens<br />

40 mm größer sein als der äußere<br />

Durchmesser der Wärmedämmung. Die-<br />

ser Ringspalt ist auch für die Entleerung<br />

der Mantelrohre und für die schnelle Eva-<br />

kuierung und Trocknung der Wärmedämmung<br />

von Bedeutung. Gleichzeitig lässt<br />

die Mantelrohrgröße entsprechend der<br />

Ringspaltabmessung Bewegungen der<br />

Innenrohre von mindestens 2 x 20 mm<br />

zu. Größere Dehnungen sind nur im er-<br />

weiterten Mantelrohr aufzunehmen.<br />

Bestimmung der Mantelrohrdimensionen<br />

Beispiel: Innenrohrdimension = DN 150 (168.3 x 4.0)<br />

Innenrohrtemperatur = 150°C<br />

Isolierstärke gemäß Auswahltabelle = 70 mm<br />

Mantelrohrbestimmung: IR DN 150 = 168 mm<br />

Isolierung 2 x 70 mm = 140 mm<br />

Ringspalt 2 x 20 mm = 40 mm<br />

= 348 mm<br />

Gewählt wird ein Mantelrohr DN 350.<br />

Nach diesem Ergebnis ist bei Richtungsänderungen die Längenausdehnung des Innen-<br />

rohres begrenzt. Diese Abmessung ist verwendbar für eine Dehnungsaufnahme von<br />

max. +/- 19,8 mm, gesamt 39,6 mm, bei 50% Vorspannung des Innenrohres. Daraus<br />

resultiert eine maximale Dehnungslänge (Abstand zwischen Festpunkt und den<br />

Dehnungsausgleichern).<br />

<strong>Seite</strong><br />

25<br />

Bei einer Temperatur von 150°C entspricht der Längenausdehnungsfaktor = 1.88 mm/m.<br />

∆ L gesamt bei 50% Vorspannung = Dehnung insgesamt<br />

Längenausdehnungsfaktor<br />

= 39,6 mm<br />

1,88 mm/m = 21,07 m.<br />

Folglich ist diese Mantelrohrabmessung nur für kurze Strecken geeignet.


Fernwärmeleitungen<br />

STAHLMANTELROHR<br />

Planungsgrundlagen<br />

Tabelle Wärmedehnung für Stahlrohre<br />

Stahlrohre in Werkstoff St. 37.0 S und in St. 52. Ausdehnungskoeffizient ∆ L in<br />

mm/m bei einer Ausgangstemperatur von 10°C und Betriebstemperaturen<br />

von t in °C<br />

<strong>Seite</strong><br />

26


Fernwärmeleitungen<br />

STAHLMANTELROHR<br />

Planungsgrundlagen<br />

<strong>Seite</strong><br />

27<br />

Innenrohr-Tabelle für nahtlose Rohre<br />

nach DIN 2448/EN 10216 in Werkstoff St. 37.0 S – Standardwert, Normalausführung<br />

Andere Abmessungen auf Anfrage!


Fernwärmeleitungen<br />

STAHLMANTELROHR<br />

Planungsgrundlagen<br />

Innenrohr-Tabelle für geschweißte Rohre<br />

nach DIN 2458/EN 10217 in Werkstoff St. 37.0 WA oder WB,<br />

Standardwert, Normalausführung<br />

<strong>Seite</strong><br />

28


Fernwärmeleitungen<br />

STAHLMANTELROHR<br />

Planungsgrundlagen<br />

Mantelrohr-Tabelle (Standard)<br />

Mantelrohr-Abmessungen nach DIN 2458/EN 10217 in Werkstoff St. 37.0 WA -<br />

Werkbescheinigung nach DIN 50049-2.2<br />

Sofern aus statischen Gründen, z. B. wegen ungenügender Überdeckung größere<br />

Wanddicken erforderlich werden, können ohne weiteres verstärkte Mantelrohre ein-<br />

gesetzt werden.<br />

<strong>Seite</strong><br />

29


Fernwärmeleitungen<br />

STAHLMANTELROHR<br />

Planungsgrundlagen<br />

<strong>Seite</strong><br />

30<br />

Eine Möglichkeit, die Dehnungslänge zu vergrößern ergibt sich durch die Erweiterung<br />

der Mantelrohre im Bereich der Dehnungsbögen. Durch die Erweiterung vom MR<br />

DN 350 auf MR DN 400 vergrößert sich der Ringspalt von 19,8 mm auf 45,2 mm und<br />

die Dehnungsaufnahme auf gesamt 90,4 mm, wodurch die Dehnungslänge von vorher<br />

ca. 20 m auf ca. 40 m erhöht werden kann.<br />

Je nach Trassenführung sind auch Mantelrohrerweiterungen bis zu vier Dimensionen<br />

möglich, so dass Innenrohrdehnungen bei 50% Vorspannung bis zu 200 mm kompen-<br />

siert werden können.<br />

Die natürlichen Dehnungsausgleicher wie U-, Z- und L-Bögen können auch durch<br />

Vollschutz-Axialkompensatoren ersetzt werden, wobei in der Regel das normale<br />

Mantelrohr nicht erweitert werden muss.


Fernwärmeleitungen<br />

STAHLMANTELROHR<br />

Planungsgrundlagen<br />

Stahlmantelrohr-Kompensatordehnungselement<br />

<strong>Seite</strong><br />

31<br />

Sofern für natürliche Dehnungsausgleicher wie U-, L- oder Z-Bogen kein ausreichen-<br />

der Verlegungsraum zur Verfügung steht, können zur Dehnungsaufnahme auch Axial-<br />

kompensatoren eingesetzt werden. Diese werden ebenfalls bereits im Werk mit den<br />

Innenrohren verschweißt und mit Festpunkten und Führungslagern nach den Vor-<br />

schriften der Kompensatorenhersteller in das Stahlmantelrohr eingebaut. In einer<br />

Baueinheit können zwei Dehnungselemente, das heißt ein Zwischenfestpunkt, zwei<br />

Kompensatoren mit Zwangsführungen gemäß Systemskizze eingesetzt werden, die<br />

die Dehnung aus beiden Richtungen wie ein U-Bogen-Dehnungsausgleicher aufnehm-<br />

en. Mit speziellen Zwangsführungen sind Axialkompensatoren auch bei einer Zwei-<br />

rohrführung (II-RF) anzuwenden.<br />

Für den Einbau in ein Stahlmantelrohrsystem eignen sich nur so genannte „VOLL-<br />

SCHUTZKOMPENSATOREN" mit äußerem Schutzrohr und innerem Leitrohr, Hub-<br />

begrenzung, Vorspannsicherung, Torsionssicherung und Eigenführung.<br />

Die Lebensdauer eines Kompensators ist abhängig von Temperatur, Druck,<br />

Auslastung, Lastwechselzahl, Druckstößen und Korrosion.


Fernwärmeleitungen<br />

STAHLMANTELROHR<br />

Planungsgrundlagen<br />

Thermisch vorgespannte SMR-Leitungen<br />

nur für Heißwasser bis 160 °C<br />

Mechanisch vorgespannte SMR-Leitungen<br />

<strong>Seite</strong><br />

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