1、Juni 2011DEUTSCHE NORM Normenausschuss Rohrleitungen und Dampfkesselanlagen (NARD) im DINNormenausschuss Maschinenbau (NAM) im DINPreisgruppe 16DIN Deutsches Institut fr Normung e. V. Jede Art der Vervielfltigung, auch auszugsweise, nur mit Genehmigung des DIN Deutsches Institut fr Normung e. V., Be
2、rlin, gestattet.ICS 23.040.10!,piF“9777035www.din.deDDIN 2413Nahtlose Stahlrohre fr l- und wasserhydraulische Anlagen Berechnungsgrundlage fr Rohre und Rohrbgen bei schwellenderBeanspruchungSeamless steel tubes for oil- and water-hydraulic systems Calculation rules for pipes and elbows for dynamic l
3、oadsTubes en acier sans soudure pour des systmes hydrauliques dhuile et deau Rgles de calcul pour tuyaux et coudes de tuyaux sous efforts dynamiquesMit DIN EN 13480-3:2002-08 Ersatz fr die 2002-08 zurckgezogene Norm DIN 2413-1:1993-10 und die2002-08 zurckgezogene Norm DIN 2413-2:1993-10;Ersatz fr DI
4、N 2445 Beiblatt 1:2000-09Alleinverkauf der Normen durch Beuth Verlag GmbH, 10772 BerlinErsatzvermerksiehe untenwww.beuth.deErsatzvermerkGesamtumfang 37 SeitenDIN 2413:2011-06 Inhalt Seite Vorwort 4 1 Anwendungsbereich .5 2 Normative Verweisungen5 3 Begriffe .6 4 Einheiten, Symbole und Abkrzungen6 4.
5、1 Einheiten.6 4.2 Symbole und Abkrzungen 7 5 Berechnung der Wanddicken von geraden Rohren und Bgen gegen Innendruck.10 5.1 Berechnung der Wanddicken von geraden Rohren.10 5.1.1 Geltungsbereich.10 5.1.2 Berechnungsformeln.11 5.1.3 Werkstoffkenndaten 12 5.2 Berechnung der Wanddicken von Rohrbgen .12 5
6、.2.1 Allgemeines12 5.2.2 Erforderliche Wanddicke 13 5.2.3 Berechnung13 5.2.4 Berechnung der Spannungen bei vorgegebenen Abmessungen 15 5.2.5 Bercksichtigung der Unrundheit bei schwellender Beanspruchung.17 6 Erluterung zur Berechnung von Rohren nach Tabelle 3 .21 6.1 Allgemeines21 6.2 Berechnungsdru
7、ck 21 6.3 Zulssige Beanspruchung22 6.3.1 Allgemeines22 6.3.2 Geltungsbereich I, vorwiegend ruhend beansprucht bis 120 C23 6.3.3 Geltungsbereich III, schwellend beansprucht bis 120 C.24 6.4 Berechnungstemperatur .27 6.5 Bercksichtigung des Druckstoes 27 6.6 Zuschlag c.28 6.6.1 Allgemeines28 6.6.2 Zus
8、chlag c1zum Ausgleich der zulssigen Wanddicken-Unterschreitung .28 6.6.3 Zuschlag c2zur Bercksichtigung von Korrosion bzw. Abnutzung.28 6.7 Prfdruck fr das einzelne Rohr 29 7 Berechnungsgrundstze fr Rohre .29 7.1 Allgemeines29 7.2 Zusatzbeanspruchungen 29 7.2.1 Allgemeines29 7.2.2 Biegemomente aus S
9、treckenlasten infolge Eigengewicht der Rohrleitung einschlielich Beschichtung, Auskleidung, Dmmung und Rohrinhalt, Wind- und Schneelasten, Ein- oder Aufbauten usw. 29 7.2.3 Biegemomente aus einer elastischen Krmmung der Rohrachse bei der Verlegung .30 7.2.4 Krfte und Momente infolge behinderter Wrme
10、dehnungen der Rohrleitung und dadurch entstehende Lngsspannungen .30 7.2.5 Ungleichmige Temperaturverteilung ber die Wanddicke30 7.2.6 Biegemomente in Umfangsrichtung infolge Unrundheit.31 7.3 uerer berdruck 31 7.4 Einteilung und Bewertung der Spannungen.31 7.4.1 Allgemeines31 7.4.2 Bauteilfliekonze
11、pt33 7.4.3 Vergleichsspannungen .33 7.4.4 Begrenzung der Spannungen.33 Literaturhinweise 34 2 DIN 2413:2011-06 Seite Bilder Bild 1 Schematische Darstellung des Rohrbogens mit Formelzeichen.12 Bild 2 Minderung der Schwellfestigkeit von Rohrbgen mit unrundem Querschnitt 17 Bild 3 Bl, BAbei vorgegebene
12、m Innendurchmesser.18 Bild 4 Blund BAbei vorgegebenem Auendurchmesser 19 Bild 5 Berechnungsbeiwert B fr Rohrbgen gleicher Wanddicke (svi= sva) mit Auendurchmesser = Nenndurchmesser.20 Bild 6 Schwellfestigkeit nahtloser Stahlrohre mit einem ueren Durchmesser da 114,3 mm Auendurchmesser.25 Bild 7 Schw
13、ellfestigkeit nahtloser Stahlrohre mit einem ueren Durchmesser da 114,3 mm. Gteeigenschaften nach DIN EN 10216-1 oder vergleichbaren Normen und Regelwerken26 Tabellen Tabelle 1 Einheiten 6 Tabelle 2 Symbole7 Tabelle 3 Ermittlung der rechnerischen Wanddicke sv und des Prfdruckes p10 Tabelle 4 Mechani
14、sche Eigenschaften der betrachteten Werkstoffe .12 Tabelle 5 Berechnung der Spannungen (Vergleichsspannungen nach der Schubspannungshypothese 16 Tabelle 6 Grenzlastspielzahlen fr nahtlose Stahlrohre mit einem ueren Durchmesser 114,3 mm (Ermittlung mit SL = 10 aus Bild 6) .22 Tabelle 7 Grenzlastspiel
15、zahlen fr nahtlose Stahlrohre mit einem ueren Durchmesser 114,3 mm Gteeigenschaften nach DIN EN 10216-1 oder vergleichbaren Normen und Regelwerken (Ermittlung mit SL = 10 aus Bild 7) 22 3 DIN 2413:2011-06 Vorwort Dieses Dokument wurde vom Arbeitsausschuss NA 082-00-07 AA Rohrverschraubungen“ im Norm
16、en-ausschuss Rohrleitungen und Dampfkesselanlagen (NARD) erarbeitet. Mit der Verffentlichung der DIN EN 13480-3 sind die bis dahin gltigen Ausgaben der DIN 2413-1 und DIN 2413-2 zurckgezogen worden. Die praktische Anwendung der DIN EN 13480-3 ergab, dass diese Norm fr hydraulische Anlagen zu Wanddic
17、ken fhren kann, die entsprechend langjhriger Erfahrungen zu gro sind. Die Festlegung einer anderen Berechnungsmethode wurde deshalb notwendig. Auf Basis der zurckgezogenen DIN 2413 wurde in Zusammenarbeit zwischen NA 082-00-07 AA und VDEh die vorliegende Norm erarbeitet. Auch wenn sich die Ergebniss
18、e einer Wanddickenberechnung nach Kapitel 5.2 in der Praxis nicht immer besttigen, wurde der theoretische Ansatz der Vollstndigkeit halber und sowie mangels anderer Alternativen beibehalten. nderungen Gegenber der 2002-08 zurckgezogenen Norm DIN 2413-1:1993-10, der 2002-08 zurckgezogenen Norm DIN 24
19、13-2:1993-10 und DIN 2445 Beiblatt 1:2000-09 wurden folgende nderungen vorgenommen: a) die Dokumente wurden zusammengefasst; b) der Anwendungsbereich wurde auf nahtlose Rohre und Rohrbgen aus Kohlenstoff- und nichtrostendem Stahl fr l- und wasserhydraulische Anlagen beschrnkt, die nicht unter die Dr
20、uckgertericht-linie 97/23/EG fallen; c) die Werkstoffkennwerte wurden gendert; d) Geltungsbereich II Rohrleitungen fr vorwiegend ruhende Beanspruchung ber 120 C Berechnungs-temperatur ist nicht mehr Gegenstand dieser Norm (siehe DIN EN 13480-3); e) der Inhalt wurde redaktionell berarbeitet. Frhere A
21、usgaben DIN 2413: 1927-01, 1936-09, 1954-05, 1966-06, 1972-06 DIN 2413-1: 1993-10 DIN 2413-2: 1993-10 DIN 2445 Beiblatt: 1974-11 DIN 2445 Beiblatt 1: 2000-09 4 DIN 2413:2011-06 1 Anwendungsbereich Die vorliegende Norm DIN 2413 enthlt die Grundlage fr die Berechnung nahtloser Rohre und Rohrbgen aus K
22、ohlenstoff- und nichtrostendem Stahl fr l- und wasserhydraulische Anlagen. Sie ist gltig fr Rohrleitungen, bei denen jede der drei nachfolgenden Bedingungen erfllt ist: 1. Zum Einbau in Maschinen im Sinne der Maschinenrichtlinie 2006/42/EG. 2. Fr den Betrieb a. mit Flssigkeiten der Gruppe 2 nach Dru
23、ckgerterichtlinie 97/23/EG (DGRL) bei DN 200 bei beliebigem Druck und bei DN 200 und bei einem maximal zulssigem Druck (PS) 50 MPa (500 bar) oder b. mit Gasen der Gruppe 2 nach DGRL bei DN 100 oder PSDN 350 MPa (3500 bar). 3. Fr den Betrieb mit einer zulssigen maximalen Temperatur (TS) bis 120 C. AN
24、MERKUNG Fr Rohrleitungen, die die Bedingungen der Nummern 1 und 2 erfllen, gilt der Ausschluss in Artikel 1, Absatz 3.6 der DGRL. Sie gilt nicht fr Rohrleitungen, die unter den Anwendungsbereich der Druckgerterichtlinie fallen. 2 Normative Verweisungen Die folgenden zitierten Dokumente sind fr die A
25、nwendung dieses Dokuments erforderlich. Bei datierten Verweisungen gilt nur die in Bezug genommene Ausgabe. Bei undatierten Verweisungen gilt die letzte Ausgabe des in Bezug genommenen Dokuments (einschlielich aller nderungen). DIN EN 10204, Metallische Erzeugnisse Arten von Prfbescheinigungen DIN E
26、N 10216-1, Nahtlose Stahlrohre fr Druckbeanspruchungen Technische Lieferbedingungen Teil 1: Rohre aus unlegierten Sthlen mit festgelegten Eigenschaften bei Raumtemperatur DIN EN 10216-3, Nahtlose Stahlrohre fr Druckbeanspruchungen Technische Lieferbedingungen Teil 3: Rohre aus legierten Feinkornbaus
27、thlen DIN EN 10216-5, Nahtlose Stahlrohre fr Druckbeanspruchungen Technische Lieferbedingungen Teil 5: Rohre aus nichtrostenden Sthlen DIN EN 10305-4, Przisionsstahlrohre Technische Lieferbedingungen Teil 4: Nahtlose kaltgezogene Rohre fr Hydraulik- und Pneumatik- Druckleitungen DIN EN 13480 (alle T
28、eile), Metallische industrielle Rohrleitungen AD 2000-Merkblatt B 01), Berechnung von Druckbehltern AD 2000-Merkblatt S 21), Berechnung auf Wechselbeanspruchung TRD 300:2001-081), Festigkeitsberechnung von Dampfkesseln 1) Zu beziehen bei: Beuth Verlag GmbH, 10277 Berlin (Hausanschrift: Burggrafenstr
29、. 6, 10787 Berlin). 5 DIN 2413:2011-06 TRD 301:1997-101), Zylinderschalen unter innerem berdruck TRD 301 Anlage 1:1996-081), Berechnung auf Wechselbeanspruchung durch schwellenden Innendruck bzw. durch kombinierte Innendruck- und Temperaturnderungen 3 Begriffe Fr die Anwendung dieses Dokuments gelte
30、n die Begriffe nach der Druckgerterichtlinie 97/23/EG und nach den Normen der Reihe DIN EN 13480. 4 Einheiten, Symbole und Abkrzungen 4.1 Einheiten Die in dieser Norm verwendeten Einheiten sind in Tabelle 1 angegeben. Tabelle 1 Einheiten Gre Einheit Abmessungen Durchmesser, Wanddicke Radius mm Flche
31、 mm2Lnge des Rohrleitungsabschnittes m DruckaN/mm2Spannungen, Festigkeitskennwerte, Elastizittsmodul N/mm2Masse kgDichte kg/m3Zeit s bzw. hGeschwindigkeit m/Temperatur C Temperaturdifferenz K aFr andere Druckeinheiten gilt: 1 N/mm2 = 1 MPa = 10 bar 1) Siehe Seite 5 6 DIN 2413:2011-06 4.2 Symbole und
32、 Abkrzungen Die in dieser Norm verwendeten Symbole sind in Tabelle 2 angegeben. Tabelle 2 Symbole Symbole Gre Einheit Rohre a Fortpflanzungsgeschwindigkeit einer Druckwelle m/sc = c1+ c2Zuschlag zur rechnerischen Wanddicke mm c1Zuschlag zum Ausgleich der zulssigen Wanddicken-Unterschreitung mm 1c Zu
33、lssige Wanddicken-Unterschreitung % c2Zuschlag fr Korrosion bzw. Abnutzung mm daRohr-Auendurchmesser diRohr-Innendurchmesser l Lnge des Rohrleitungsabschnittes m n Lastspielzahl (Anzahl der Druckwechsel), die im Betrieb zu erwarten ist nBLastspielzahl bis zum Bruch N Anzahl der Lastspiele bei Erreic
34、hen der Schwellfestigkeit p Berechnungsdruck N/mm2pkkritischer Auendruck (elastisches Beulen) N/mm2 pp Schwingbreite einer Druckschwingung N/mm2p Prfdruck N/mm2p Drucknderung durch Drucksto N/mm2r Krmmungsradius der Mittellinie eines Rohrbogens mm s erforderliche Wanddicke einschlielich Zuschlge mm
35、svrechnerische Wanddicke ohne Zuschlge mm u = da/diDurchmesserverhltnis w Strmungsgeschwindigkeit m/s w Temperatur-nderungsgeschwindigkeit k/h A Querschnittsflche mm2A Bruchdehnung ()ooSL = 65,5 % BPFaktor zur Bercksichtigung der Dichtungskrfte in den Prfpressen bei der Prfung im Werk BuBerechnungsb
36、eiwert fr unrunde Rohre E Elastizittsmodul des Stahls N/mm2K Festigkeitskennwert N/mm2 eHR obere Streckgrenze (spezifizierter Mindestwert) bei 20 C N/mm20,2pR 0,2 %-Dehngrenze (spezifizierter Mindestwert) bei 20 C 0,5tR Dehngrenze bei 0,5 % gesamte Dehnung (spezifizierter Mindestwert) bei 20 C 1,0pR
37、 1 %-Dehngrenze (spezifizierter Mindestwert) bei 20 C N/mm2/p 0,2R Warmstreckgrenze bzw. 0,2 %-Dehngrenze (spezifizierter Mindestwert) bei Berechnungstemperatur N/mm2/p 0,1R 1 %-Dehngrenze (spezifizierter Mindestwert) bei Berechnungstemperatur N/mm27 DIN 2413:2011-06 Tabelle 2 (fortgesetzt) Symbole
38、Gre Einheit /p 0,2R Warmstreckgrenze bzw. 0,2 %-Dehngrenze (spezifizierter Mindestwert) bei Berechnungstemperatur N/mm2/p 0,1R 1 %-Dehngrenze (spezifizierter Mindestwert) bei Berechnungstemperatur N/mm2RmZugfestigkeit N/mm2mR Zugfestigkeit (spezifizierter Mindestwert) N/mm2/000200/mRZeitstandfestigk
39、eit fr 200 000 h (Mittelwert) bei Berechnungstemperatur N/mm2/000100/mRZeitstandfestigkeit fr 100 000 h (Mittelwert) bei Berechnungstemperatur N/mm2S Sicherheitsbeiwert SLLastspielsicherheit SKSicherheit gegen Einbeulen TRReflexionszeit bei Drucksto s TSSchliezeit des Absperrorgans bzw. des Steueror
40、gans s U Unrundheit % Y = 1/S Nutzungsgrad Y Nutzungsgrad der Mindest-Streckgrenze beim Innendruckversuch (Prfdruck im Werk) lthermischer Lngenausdehnungskoeffizient 1/K Berechnungstemperatur C Querkontraktionszahl Dichte des Durchflussstoffes kg/m3zul Zulssige Beanspruchung bei ruhender Belastung N
41、/mm2zul Zulssige Beanspruchung bei schwellender Belastung N/mm2l Lngsspannung N/mm2r Radialspannung N/mm2m Mittelspannung N/mm2Sch/D Dauerschwellfestigkeit (Mindestwert) N/mm2Schi quivalente Schwellspannung N/mm2Sch/n Zeitschwellfestigkeit (Mindestwert) N/mm2u Umfangsspannung N/mm2v Vergleichsspan N
42、/mm2r Abweichung von der Kreisform mm w nderung der Strmungsgeschwindigkeit durch einen Regelvorgang (kann positiv oder negativ sein) m/s Spannungsschwingbreite N/mm2 Temperaturnderung K 8 DIN 2413:2011-06 Tabelle 2 (fortgesetzt) Symbole Gre Einheit Zustzliche Symbole fr Rohrbgen c1 B Zuschlag zum A
43、usgleich der zulssigen Wanddicken-Unterschreitung am Rohrbogen mm di, daInnen- bzw. Auendurchmesser des Rohrbogens mm fuMinderungsfaktor fr die Schwellfestigkeit bei unrunden Rohrbgen r, R Krmmungsradien des Rohrbogens nach Bild 3 mm sierforderliche Wanddicke der Bogeninnenseite des Rohrbogens mit Z
44、u-schlgen mm saerforderliche Wanddicke der Bogenauenseite des Rohrbogens mit Zuschlgen mm seiausgefhrte Wanddicke der Bogeninnenseite des Rohrbogens mit Zu-schlgen mm seaausgefhrte Wanddicke der Bogenauenseite des Rohrbogens mit Zuschlgen mm sviWanddicke der Bogeninnenseite ohne Zuschlge mm svaWandd
45、icke der Bogenauenseite ohne Zuschlge (rechnerische Mindestwand-dicke) mm BlBerechnungsbeiwert zur Ermittlung der Wanddicke der Bogeninnenseite BA Berechnungsbeiwert zur Ermittlung der Wanddicke der Bogenauenseite B Berechnungsbeiwert bei gleicher Wanddicke l mittlere Spannung der Bogeninnenseite N/
46、mm2A mittlere Spannung der Bogenauenseite N/mm2il, Spannung an der Bogeninnenseite, Wandinnenseite, siehe Bild 3 N/mm2iA, Spannung an der Bogenauenseite, Wandinnenseite, siehe Bild 3 N/mm2Nebenzeichen Maximalwert (z. B. = Maximaldruck) p Minimalwert (z. B. = Minimaldruck) p Mittelwert (z. B. = mittl
47、ere Spannung) wechselnd (z. B. = wechselnde Beanspruchung) 9 DIN 2413:2011-06 5 Berechnung der Wanddicken von geraden Rohren und Bgen gegen Innendruck 5.1 Berechnung der Wanddicken von geraden Rohren 5.1.1 Geltungsbereich Die angegebenen Formeln zur Berechnung der Wanddicke gegen Innendruck gelten f
48、r Rohre mit Kreisquerschnitt ohne Ausschnitte bis zu einem Durchmesserverhltnis u = da/di= 2,0 fr folgende Geltungsbereiche: I Rohrleitungen fr vorwiegend ruhende Beanspruchung bis 120 C Berechnungstemperatur2)III Rohrleitungen fr vorwiegend schwellende Beanspruchung bis 120 C Berechnungstemperatur3)Fr die einzelnen Geltungsbereiche sind die anzuwendenden Formeln zur Berechnung der rechnerischen Wanddicke svin Tabelle 3 enthalten, fr Werkstoffkenndaten siehe Tabelle 4. Tabelle 3 Ermittlu
