Änderungen zwischen den Fassungen
Anl. 2/04neu
IV. Berechnung der Wannddicken zylindrischer
Wandungen für inneren Überdruck
1. Berechnungsgrößen:
Längen in mm, Spannungen in kp/mm2, Temperaturen in Grad C
D ..................... Innendurchmesser der zylindrischen Wandung
i
D ..................... Außendurchmesser der zylindrischen Wandung
a
d ..................... größter Innendurchmesser eines Ausschnittes
i
s ..................... erforderliche Mindestwanddicke
o
Sigma ............... höchste zulässige Beanspruchung
zul
Sigma .............. 0.2%-Dehngrenze (garantierter
0.2 t Mindestwert) bei der Temperatur t
Sigma .............. 1%-Dehngrenze (garantierter Mindestwert)
1.0 t bei der Termperatur t
Sigma ................ Zugfestigkeit (garantierter Mindestwert
B
Sigma ........ Mittelwert der Spannung, die bei der
Bt 100.000 Temperatur t in 100.00 Stunden Bruch
bewirkt. Wenn das Streuband der
Versuchsergebnisse bereiter ist als +/- 20%
des Mittelwertes, ist das 1.25-fache der
Mindest-100.000-Stunden-Bruchfestigkeit bei
der Temperatur t zu nehmen.
Sigma ........ Mittelwert der Spannung, die in 100.000
1% 100.000 Stunden bei der Temperatur t eine Dehnung
von 1% bewirkt.
p ...................... Berechnungsdruck (Überdruck in at)
v ...................... Schweißnahtwertigkeit
t ...................... Berechnungstemperatur
c ...................... Wanddickenzuschlag
2. Zulässige Beanspruchung:
a) Stähle:
Die höchste zulässige Beanspruchung (Spannung) ist gleich
dem niedrigsten der folgenden fünf Werte:
Sigma )
0.2 t )
1. Sigma = -------------- ) Für Reaktordruckgefäße
zul W ) und für befeuerte
) Druckgefäße
) w = 1.6, x = 2.7
Sigma ) Für unbefeuerte Druckgefäße
B ) w = 1.5, x = 2.4
2. Sigma = -------- )
zul x )
Sigma
Bt 100.000
3. Sigma = -----------------
zul 1.6
Sigma
1% 100.000
4. Sigma = -----------------
zul 1.0
Sigma
B (t+15) 100.000
5. Sigma = -----------------------
zul 1.0
(bei t+15 Grad C)
Bei austenitischen rostfreien Stählen darf zur Ermittlung
der zulässigen Beanspruchung in Formel 1 die 1%-Dehngrenze
Sigma in Rechnung gestellt werden.
1.0t
b) Aluminium-Werkstoffe:
Die höchste zulässige Beanspruchung ist der untenstehenden
Tabelle zu entnehmen:
Die zulässigen Beanspruchungen sind für Al 99.98 R, Al 99.8,
Al 99.7 und Al 99.5 auf Sigma, für Al Mg 3, Al Mg Mn und
1.0t
Al Mg 4.5 Mn auf Sigma bzw. für Temperaturen über
0.2
100 Grad C auf Sigma 5 mit einem Sicherheitsbeiwert
Bt 10
1.5 bezogen.
Zwischenwerte sind linear zu interpolieren.
c) Messingwerkstoffe:
Die höchste zulässige Beanspruchung ist aus folgenden
Formeln zu errechnen:
Für Temperaturen bis 100 Grad C:
Sigma
B
Sigma = --------
zul 4
Für Temperaturen über 100 Grad C:
2
Sigma = Sigma (0.05 + 0.004 t - 0.00002 t )
zul B
d) Aluminium-Bronze:
Die höchste zulässige Beanspruchung ist durch Multiplikation der garantierten Mindestzugfestigkeit mit den in der nachstehenden Tabelle enthaltenen Koeffizienten
Sigma
zul
---------- für die jeweilige Temperatur zu errechnen.
Sigma
B
t Grad C ! bis 200 ! 300 ! 400
-----------------!---------!------!------
Sigma / Sigma ! 0.12 ! 0.11 ! 0.05
zul B!
Zwischenwerte sind linear zu interpolieren.
e) Nickel:
Die höchste zulässige Beanspruchung ist durch Mulitplikation der garantierten Mindestzugfestigkeit und dem in der
-------------------------------------------------------------------
Werkstoff + Zustand ! -195 Berechnungstemperatur Grad C
! bis 20 ! 50 ! 100 ! 150 ! 200 ! 250
-------------------------!--------!------!------!------!------!----
Al 99.98 Rw und F 4 ... ! 1.13 ! 1.00 ! 0.87 ! - ! - ! -
Al 99.8 w und F 6 ... ! 1.47 ! 1.33 ! 1.20 ! - ! - ! -
Al 99.7 w und F 6 ... ! 1.67 ! 1.53 ! 1.33 ! - ! - ! -
Al 99.5 w und F 7 ... ! 2.00 ! 1.93 ! 1.80 ! 1.20 ! 0.73 ! 0.53
Al Mg 3 w und F 18 .. ! 5.33 ! 5.33 ! 4.67 ! 3.00 ! - ! -
Al Mg Mn w ........... ! 5.33 ! 5.33 ! 4.67 ! 3.20 ! 1.47 ! 1.07
Al Mg 4.5 Mn (s <= 30mm)! 8.67 ! 8.67 ! 8.00 ! - ! - ! -
Al Mg 4.5 Mn (s > 30mm) ! 8.00 ! 8.00 ! 7.33 ! - ! - ! -
Al Mg 4.5 Mn F 28 ..... ! 8.67 ! 8.67 ! 8.00 ! - ! - ! -
Al Mg 4.5 Mn F 26 ..... ! 7.33 ! 7.33 ! 6.67 ! - ! - ! -
-------------------------------------------------------------------
nachfolgenden Tabelle enthaltenen Koeffizienten
Sigma
zul
---------- für die jeweilige Temperatur zu errechnen.
Sigma
B
t Grad C ! bis 300 ! 400 ! 450 ! 500 ! 600
--------------------!---------!------!-----!------!-------
Sigma / Sigma ! 0.2 ! 0.15 ! 0.1 ! 0.06 ! 0.03
zul B
Zwischenwerte sind linear zur interpolieren.
f) Nickel-Chrom-Eisen-Legierungen mit mehr als 30%
Nickel-Kupfer-Legierungen mit mehr als 60% Nickel:
Die höchste zulässige Beanspruchung ist durch
Multiplikation der garantierten Mindestzugfestigkeit und
dem in der nachfolgenden Tabelle enthaltenen Koeffizienten
Sigma
zul
---------- für die jeweilige Temperatur zu errechnen.
Sigma
B
t Grad C ! bis 100 ! 200 ! 300 ! 400 ! 450 ! 500
--------------------!---------!------!------!------!------!-------
Sigma / Sigma ! 0.25 ! 0.23 ! 0.21 ! 0.19 ! 0.17 ! 0.04
zul B
Zwischenwerte sind linear zu interpolieren.
g) Gußwerkstoffe der unter lit. b bis f genannten Nichteisenmetalle:
Die höchste zulässige Beanspruchung darf nur mit 80% der unter lit. b bis f angegebenen Werte in Rechnung gestellt werden.
3. Berechnungstemperatur:
Die Wandtemperatur t ist für befeuerte Wandungsteile in der Wandmitte vom Hersteller zu ermitteln, darf aber nicht niedriger als 250 Grad C angenommen werden und muß mindestens der höchsten Temperatur des eingeschlossenen flüssigen bzw. verdampfenden Mediums plus 25 Grad C, wenn die Wärme überwiegend durch Konvektion übertragen wird, bzw. plus 50 Grad C, wenn die Wärme überwiegend durch Strahlung übertragen wird, entsprechen. Für Heißdampf führende Wandungen ist die Wandtemperatur t gleich der höchsten Heißdampftemperatur plus 45 Grad C bei Konvektion bzw. plus 65 Grad C bei Strahlung, jedoch mindestens 250 Grad C zu setzen.
Für unbefeuerte Wandungsteile und solche, die entsprechend isoliert sind, ist die Wandtemperatur t gleich der höchstmöglichen Temperatur des eingeschlossenen Mediums zu setzen.
4. Berechnungsdruck:
Als Berechnungsdruck ist der festgesetzte höchste Betriebsdruck in Rechnung zu stellen, wobei unter den ungünstigsten Bedingungen auftretende strömungsbedingte Druckerhöhungen sowie durch das Beschickungsmittel hervorgerufene statische Drücke zu berücksichtigen sind. Bei äußerem Unterdruck (Vakuum) ist der Berechnungsdruck um 1 at zu erhöhen.
5. Berechnung der Wanddicke:
Die Wanddicke zylindrischer Wandungen ist nach einer der beiden folgenden Formeln zu ermitteln.
s = ---------------------- + c
o 200 Sigma v + p
i
s = ---------------------- + c
o 200 Sigma v - p
Bei dünnwandigen Druckgefäßen ist die Wanddicke ferner so zu wählen, daß äußere Beanspruchungen, wie z. B. Stöße, Schläge, Auflagerdrücke, die Festigkeit des Druckgefäßes nicht beeinträchtigen.
6. Grenze der Anwendbarkeit der Formeln:
Die vorstehenden Zylinder-Formeln sind nur anwendbar für
Wandungen mit einem Verhältnis von D : D <= 1.5.
a i
7. Wanddickenzuschlag:
Zur Berücksichtigung von Abnützungen und Korrosionen ist der Wanddickenzuschlag mit c >= 0.75 mm in Rechnung zu stellen. Er kann entfallen wenn die Wanddicke 30 mm und mehr beträgt, oder wenn die Druckgefäße im Inneren ausreichend besichtigt werden können, im Betrieb keine Wanddickenverringerung durch mechanischen Verschleiß zu erwarten ist und die Druckgefäße aus einem gegen das Beschickungsgut (Inhalt) korrosionsbeständigen Werkstoff hergestellt oder mit einer vor Korrosion zuverlässig schützenden Auskleidung versehen sind. Als derartige Auskleidungen sind nur vollständig dichte, hinreichend starke und chemisch beständige Schichten (wie z. B. Plattierung, Emaillierung und ähnliche Schichten, deren Lebensdauer der Verwendungsdauer des Gefäßes mindestens gleichkommt), nicht aber dünnwandige Überzüge (wie Farbanstriche, galvanische Überzüge Verzinnung (Anm.: Richtig Verzinnung,) Verzinkung, Verbleiung usw.) sowie solche Überzüge und Auskleidungen anzusehen, die erfahrungsgemäß während der Verwendungszeit des Gefäßes mehrmals erneuert werden müssen. Bei Kunststoffüberzügen muß in jedem Fall die Eignung des Kunstoffes nachgewiesen sein. Bei stark korrodierenden Rauchgasen bzw. Beschickungsmitteln oder bei zu erwartendem hohem mechanischem Verschleiß ist vom Überwachungsorgan ein höherer Wanddickenzuschlag als 0.75 mm festzulegen. Sind nach den Maßnormen der verwendeten Bleche Minustoleranzen vorgesehen, so sind diese bei der Festlegung des Wanddickenzuschlages gesondert zu berücksichtigen.
8. Ausschnitte:
Für Ausschnitte in zylindrischen Schüssen sind die in der ÖNORM M 7301, Ausgabe 1977 (Verstärkung von Ausschnitten in Wandungen von Druckgefäßen und Druckbehältern) festgelegten technischen
Regeln einzuhalten. Für Ausschnitte mit d >= 0.8 D darf die
erforderliche Ausschnittsverstärkung nur durch Verstärkung der Wanddicke des ganzen Schusses erfolgen. Für Ausschnitte, für welche die ÖNORM M 7301 nicht anwendbar ist, muß durch genaue Spannungsanalyse oder durch Dehnungsmessungen nachgewiesen werden, daß die Umfangsspannung am Ausschnitt die zulässige Spannung um nicht mehr als 30% überschreitet.
Anl. 2/08neu
VIII. Berechnung der Wanddicken von gewölbten Böden für
inneren oder äußeren Überdruck
A. Böden für inneren Überdruck
1. Berechnungsgrößen:
Längen in mm, Spannungen in kp/mm2, Temperaturen in Grad C
D ................ Außendurchmesser des Bodens
a
R ................. innerer Radius des kugelförmigen Teiles
(bzw. großen Scheitelschmiegungskreises)
r ................. innerer Krempenradius
r ................ Radius der Einhalsung
1
s ................ erforderliche Mindestwanddicke
o
s ................ ausgeführte Wanddicke
H ................. Höhe der Bodenwölbung einschließlich der
Wanddicke
d ................ Innendurchmesser des Ausschnittes
i
P ................. Berechnungsdruck (Überdruck in at)
y ................. Formfaktor nach Bild 1 oder 2
c ................. Wanddickenzuschlag
E ................ Elastizitätsmodul des Werkstoffes bei der
t Betriebstemperatur
v ................. Schweißnahtwertigkeit
2. Zulässige Beanspruchung, Berechnungstemperatur, Berechnungsdruck und Wanddickenzuschlag:
Zulässige Beanspruchung, Berechnungstemperatur, Berechnungsdruck und Wanddickenzuschlag sind wie für zylindrische Wandungen gemäß Abschnitt IV Z. 2, 3, 4 und 7 zu bestimmen.
3. Berechnung der Wanddicke:
Die Wanddicke gewölbter Böden ist nach folgender Formel zu ermitteln:
p x D x y
a
s = -------------------- + c
Für nicht geschweißte Böden sowie für Böden mit Schweißnähten
nur im Scheitelbereich von 0.6 D , jedoch nicht bei
a
Halbkugelböden, ist v = 1.0 zu setzen. Die ausgeführte Wanddicke s darf höchstens 0.1 D betragen und ist ferner so zu
wählen, daß äußere Beanspruchungen, wie z. B. Stöße, Schläge, Auflagerdrücke, die Festigkeit des Druckgefäßes nicht beeinträchtigen.
4. Grenze der Anwendbarkeit der Formel:
Die vorstehende Bodenformel ist nur anzuwenden für
a) Halbkugelböden
b) Elliptische Böden mit H >= 0.18 D (Bild 3)
a
c) Kugeltorusböden (Korbbogenböden, Klöpperböden mit
r >= 0.1 D
a
r >= 2 s
R <= D (Bild 4)
a
H >= 0.18 D
a
5. Formfaktor:
Für Vollböden ist (Anm.: Richtig: ist) der Formfaktor y in
Abhängigkeit von den Verhältnissen s : D und H : D dem
a a
Diagramm in Bild 1 zu entnehmen.
Für Böden mit unverstärkten Ausschnitten ist der Formfaktor y
in Abhängigkeit von den Verhältnissen
------
d : V D x s und H : D dem Diagramm in Bild 2 zu entnehmen.
i a a
Im Bereich der strichlierten Kurvenzüge ist zu prüfen, ob nicht der Formfaktor für Vollböden einen höheren Wert liefert, der sodann in Rechnung zu stellen ist.
6. Ausschnitte:
Ausschnitte und deren Verstärkungen sind in der Regel so anzuordnen, daß ihre Entfernung von der äußeren Zylindererzeugenden mindestens ein Zehntel des Außendurchmessers beträgt.
Bei elliptischen Böden und Kugeltorusböden darf der größte Durchmesser des Ausschnittes höchstens die Hälfte des Bodenaußendurchmessers betragen.
Die Stegbreite zwischen zwei Ausschnitten muß mindestens gleich der halben Summe der beiden Ausschnittsdurchmesser sein, andernfalls ist der Boden so zu berechnen als ob kein Steg vorhanden wäre.
Die Wanddicke von Einhalsungen darf, sofern es die Fertigung erfordert, dünner sein als die berechnete Bodenwanddicke s .
Der Radius der Einhalsung r muß mindestens 25 mm betragen
(vgl. Bild 5).
Ist der vorgesehene Ausschnitt größer, als nach dem Diagramm für unverstärkte Ausschnitte in Bild 2 zulässig ist, so muß der Ausschnitt verstärkt werden. Für die Bemessung von Ausschnittsverstärkungen sind die in der ÖNORM M 7301, Ausgabe 1977, festgelegten technischen Regeln unter Zugrundelegung der nach der Bodenformel ermittelten Mindestwanddicke verbindlich anzuwenden. Ist die ÖNORM nicht anwendbar oder liegt der Ausschnitt außerhalb des vorgeschriebenen Bereiches, so muß durch genaue Spannungsanalyse oder durch Dehnungsmessungen nachgewiesen werden, daß die Umfangsspannung am Ausschnitt die zulässige Spannung um nicht mehr als 30% überschreitet.
7. Herstellung:
Die Böden aus Stahlblech sind nach der Fertigstellung sachgemäß zu glühen. Von der Wärmebehandlung darf abgesehen werden, wenn
a) die Böden die Presse mit genügend hoher Temperatur verlassen; bei luftvergüteten Stählen ist jedoch ein Anlassen erforderlich;
b) bei einstückigen Böden aus unlegiertem oder niedriglegiertem, kaltverformten Kesselblech oder Stahlblech nach ÖNORM M 3115
1. die Bodenwanddicke 15 mm nicht überschreitet,
2. bei Wanddicken über 8 mm der Krempenradius r größer als die zehnfache Wanddicke ist und
3. die Betriebstemperatur nicht unter -10 Grad C oder nicht über 120 Grad C liegt.
Wenn jedoch der Stahlerzeuger eine Wärmebehandlung des Stahles nach einer Kaltverformung als erforderlich erachtet, ist diese durchzuführen.
Bei Herstellung von Böden aus Nichteisenmetallen sind die einschlägigen Verarbeitungsanweisungen der Metallhersteller zu befolgen.
8. Geschweißte Böden:
a) Wird ein gewölbter Boden aus einem Krempen- und einem Kalottenteil zusammengeschweißt, so muß die Verbindungsnaht einen Mindestabstand von
b) Bei Böden, die aus mehreren miteinander verschweißten Blechen gepreßt werden, sind die Schweißnähte so anzuordnen, daß sie nicht in Gebieten höherer Beanspruchung liegen. Schweißnähte müssen bei Verlauf durch die Krempe möglichst senkrecht zu dieser angeordnet werden. Die Wanddicke solcher Böden ist um 10% höher zu wählen als die Berechnung nach Z. 3 ergibt.
B. Böden für äußeren Überdruck
p x D x y
a
S = 1x4 -------------------- + c
2
(s - c)
p <= S x E x (-----)
B t ( R )
nachzuprüfen, wobei für den Faktor S die Werte aus der folgenden
B
Tabelle zu entnehmen sind. Für die Berechnung der Sicherheit gegen
elastisches Einbeulen beim Probedruck ist an Stelle des Faktors S
B
der Faktor S' zu verwenden.
B
s - c ! !
------- ! S ! S'
R ! B ! B
---------!-------!------
0.001 ! 6.65 ! 9.15
0.003 ! 9.15 ! 12.6
0.005 ! 9.9 ! 13.5
0.01 ! 10.4 ! 14.05
0.1 ! 12.3 ! 16.6
Art. 3 (ÜR)neu
Artikel III
(Anm.: Zu der Anlage 2 Abschnitt III,
BGBl. Nr. 264/1949)
Art. 4 (ÜR)neu
Artikel IV
(Anm.: Zu der Anlage 2 Abschnitt III,
BGBl. Nr. 264/1949)