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PRAXISBERICHT unter Innendruck nach DIN ISO 10763, DIN 2413 (zurückgezogen) und EDIN 2413, Berechnungsdrücke [bar], Vergleichswerte für Werkstoff 1.0255 (St 37.4). • Auswahl „Mindestwanddicke für gerades Rohr“ nach DIN ISO 10763 • Vergleich mit DIN 2413 „Stahlrohre“, Belastungsfall I und III (Norm zurückgezogen) • Berechnet nach EDIN 2413 „Nahtlose Stahlrohre für schwellende Beanspruchung – Berechhnungsgrundlage für Rohre/ Rohrbögen Abmessung DIN ISO 10763 DIN 2413* EDIN 2413** I III PR 12-1,5 259 353 305 302 PR 16-2 259 353 305 302 PR 22-2,5 232 320 280 275 PR 25-2,5 201 282 249 245 PR 30-3 201 282 249 245 PR 42-3 139 201 182 180 * Belastungsfall I = ruhende Belastung bis 120°C * Belastungsfall III = schwellende Belastung bis 120°C ** Schwingbreite = Berechnungsdruck, Wanddickenunterschreitung 12% Hinweise zur Wanddicke • Notwendige Wanddicke • Stauchung und Streckung in der Biegung • Nach DIN EN 13480 oder EDIN 2413 20 Berechnung Wanddicke Rohrwandung s unter Innendruck nach EDIN 2413 oder DIN ISO 10763 Unrundheit [%] nach DIN EN 13480-4 oder EDIN 2413 d Biegeradius R Bedingungen : Statische Druckprüfung - Prüfdruck berechnet nach EDIN 2413 Rohraußendurchmesser HYDRAULIKPRESSE veränderte Wanddicken durch Biegung, zulässige Unrundheit < 10% in der Biegung D Die Berechnung bzw. Festlegung der Rohr-Wanddicke kann nach einigen Normen durchgeführt werden: • EDIN 2413 „Nahtlose Stahlrohre für schwellende Beanspruchung“ • DIN ISO 10763 „Nahtlose und geschweißte Präzisionsstahlrohre“ • DIN EN 13480-3 „Metallische industrielle Rohrleitungen“ • DIN 2445-2 „Nahtlose Rohre für schwellende Beanspruchungen“ • DIN 20066; Tabelle 1 „Übersicht der Schläuche und Zuordnung der Rohre“ Dilemma Norm Diese zahlreichen Berechnungsmöglichkeiten führen leider zu unterschiedlichen Ergebnissen für das gleiche Rohr unter gleichen Bedingungen. Für die verantwortungsvolle Auslegung der Wanddicke ein unmöglicher Zustand. In der Abb. 5 sind beispielhaft zulässige Berechnungsdrücke ermittelt und dargestellt. Es zeigt sich ein erheblicher Unterschied, der in der Praxis nicht akzeptiert werden kann. Die so genannte „gute Ingenieurtechnik“ und die bisherige praktische Erfahrung sind jetzt gefragt. Das führt in Übereinstimmung mit der Verwendung der einschlägigen Normen DIN ISO 10763 oder EDIN 2413 zu einem brauchbaren Ergebnis. Voraussetzung ist immer, dass zunächst für das gerade Rohr die Wanddicke aus Tabellen entnommen oder berechnet wird. Das „gerade Rohr“ ist stets Grundlage der Auswahl an Hand der drucktechnischen Parameter. Also gilt: • Anwendung der DIN ISO 10763, wenn der Auftraggeber ausdrücklich sein Rohrleitungssystem mit der 4-fachen Sicherheit gegenüber dem Innendruck ausgelegt haben will • Anwendung der EDIN 2413 unter Berücksichtigung der typischen schwellenden Belastung durch den Innendruck bei einer Sicherheit, die durch den Festigkeitskennwert charakterisiert ist Beide Berechnungsansätze kommen zu Ergebnissen, die unter den vorgenannten Bedingungen gelten und zu sicheren hydraulischen Rohrleitungen AUSGABE OKTOBER 2007
führen. Das gilt sowohl für Stahl- als auch für Edelstahlrohrleitungen. Der Einfl uss der Rohrbiegung und Unrundheit wird durch weitere Berechnungen erfasst. Die notwendige Vergrößerung der Wanddicke wird per Alternativ-Verfahren gemäß DIN 13480-3 praxisgenau ermittelt. Dabei wird der Biegeradius des Rohres berücksichtigt, aber z.B. nicht ein 90°- oder 180°-Bogen (siehe Abb.7). Diese Berechnungsweise beinhaltet demnach Reserven, die sinnvoll sind, da Rohrleitungen enorm beansprucht werden. Zum Beispiel durch: • Äußere Kräfte durch Montagen, Temperaturdehnungen, Schwingungen • Dynamische Eff ekte der Druckfl üssigkeit • Druck- und Temperaturverläufe Die Unrundheit ist mehr als nur ein optischer Mangel an der Rohrbiegung! „Sie stören praktisch die Quersteifi gkeit des Rohrquerschnittes mit fatalen Folgen für die Festigkeit des Rohres, deshalb gibt es eine zulässige Unrundheit“, so Helmut Wetteborn. Die Angabe erfolgt in Prozent. Der zulässige Betrag von < 10 % ist auch gleichzeitig ein Qualitätsmerkmal für die Rohrbiegung. Die Abb. 8 zeigt realistische Beispiele für Rohre aus dem üblichen Rohrwerkstoff 1.0255 = St 37.4. Das linke Rohrstück zeigt eine Unrundheit von 7,08 % und ist damit noch zulässig. Das rechte dagegen besitzt eine Unrundheit von 16,7 % und darf nicht montiert werden. Rohrbiegungen sind deshalb kritisch zu kontrollieren. AUSGABE OKTOBER 2007 Fazit Berechnung Wanddicke Für das verantwortungsvolle Dimensionieren und damit für das sichere Betreiben von hydraulischen Rohrleitungen gibt es gesicherte Berechnungsmöglichkeiten. Die bestehenden Normen stellen den Stand der Technik dar und sind zwingend zu beachten.Neugierig geworden? Dann wenden Sie sich bitte an die Abteilung Technik oder an Helmut Wetteborn, Schulungszentrum. PRAXISBERICHT Berechnung notwendige Berücksichtigung der Rohrbiegung nach DIN EN 13480-3, Tabelle „Mindestwanddicke vor dem Biegen“ (Auszug) Biegeradius Mindestwanddicke vor dem Biegen Standardverfahren Alternativverfahren R = 1,5 · D 1,15 · s 1,25 · s R = 2 · D (Regelgröße) 1,10 · s 1,20 · s R = 3 · D 1,06 · s 1,13 · s s = geforderte Mindestwanddicke für gerades Rohr Abb.7 Wanddickenzuschläge beim Biegen HYDRAULIKPRESSE 21
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