Fachübersicht
Das Modul 2413 berechnet die Wanddicke nahtloser Stahlrohre und Rohrbögen unter Innendruck nach DIN 2413 Teil 2. Die Norm ist zurückgezogen; ihr Inhalt ging in die zusammengeführte DIN 2413 über, und für Rohrleitungen im Geltungsbereich der Druckgeräterichtlinie wird heute überwiegend nach DIN EN 13480-3 bzw. für Behälterrohre nach AD 2000 oder EN 13445 gerechnet. Für die Nachrechnung bestehender Leitungen, für Ersatzteilbeschaffung und für die Nachvollziehbarkeit alter Auslegungen bleibt die zurückgezogene Fassung weiterhin relevant.
Kernthema des Moduls ist der Rohrbogen: Beim Biegen eines Rohres verändert sich die Spannungsverteilung über den Umfang – am Bogeninnenrand (Intrados) steigt die Umfangsspannung, am Außenrand (Extrados) sinkt sie, gleichzeitig dünnt die Wand außen aus und staucht innen auf. Die Norm erfasst das über Beiwerte in Abhängigkeit vom bezogenen Krümmungsradius R/D und von der bezogenen Wanddicke, abgelesen aus Bild 4 der Norm.
Das Modul ermittelt zunächst die rechnerische Wanddicke des geraden Rohres aus Berechnungsdruck, Berechnungstemperatur und Rohrabmessung und bestimmt daraus mit den Beiwerten für Bogeninnen- und Bogenaußenseite die rechnerisch erforderlichen Wanddicken an beiden Bogenseiten. So lässt sich prüfen, ob die gewählte Nennwanddicke nach dem Biegen an Intrados und Extrados noch ausreicht.
Typischer Arbeitsablauf
Betriebsdaten und Rohrabmessung festlegen
Berechnungsdruck und Berechnungstemperatur werden vorgegeben; über Nennweite und Außendurchmesser ist die Rohrabmessung bestimmt, die Nennwanddicke wird gewählt. Der Festigkeitskennwert des Rohrwerkstoffs bei Berechnungstemperatur liefert die zulässige Spannung.
Wanddicke des geraden Rohres berechnen
Aus Druck, Außendurchmesser und zulässiger Spannung folgt die rechnerische Wanddicke des geraden Rohres – die Bezugsgröße, auf die sich die Bogenbeiwerte beziehen.
Bogengeometrie beschreiben
Bogentyp, Krümmungsdurchmesser bzw. Krümmungsradius werden erfasst und auf den Rohrdurchmesser bezogen (bezogener Krümmungsradius); ebenso wird die bezogene Nennwanddicke gebildet. Enge Bögen (kleines R/D) erhöhen die Beanspruchung am Intrados deutlich.
Beiwerte aus Bild 4 ablesen
Für Bogeninnenseite und Bogenaußenseite werden die Wanddickenbeiwerte aus Bild 4 der Norm in Abhängigkeit von bezogenem Krümmungsradius und bezogener Wanddicke bestimmt.
Erforderliche Wanddicken am Bogen ausweisen
Die rechnerische Wanddicke des geraden Rohres wird mit den Beiwerten auf Intrados und Extrados umgerechnet. Die vorhandene Wanddicke nach dem Biegen – innen aufgestaucht, außen ausgedünnt – muss die jeweilige rechnerische Wanddicke zuzüglich Zuschlägen erreichen.
Häufige Fragen
Welche Norm ersetzt DIN 2413 Teil 2 heute?
Die Teilnormen der DIN 2413 wurden zusammengeführt und die Rohrleitungsauslegung ist auf europäische Regelwerke übergegangen: Für industrielle Rohrleitungen gilt DIN EN 13480-3 mit eigenen Regeln für Rohrbögen, im Druckbehälterbereich AD 2000 bzw. EN 13445. Bestehende, nach DIN 2413 ausgelegte Leitungen dürfen weiterhin nach der ursprünglichen Auslegungsbasis bewertet werden.
Warum braucht der Bogeninnenrand mehr Wanddicke, obwohl die Wand dort beim Biegen dicker wird?
Am Intrados ist die Umfangsspannung aus Innendruck wegen der Torusgeometrie am größten – der Beiwert liegt dort über 1. Dem steht die Aufstauchung beim Biegen gegenüber. Der Nachweis vergleicht deshalb an jeder Bogenseite die tatsächlich vorhandene Wanddicke nach dem Biegen mit der jeweils erforderlichen; ob Aufstauchung und Mehrbedarf sich kompensieren, hängt von Biegeverfahren und Krümmungsradius ab.
Was ist bei der Ausdünnung am Bogenaußenrand zu beachten?
Beim Warm- und Kaltbiegen dünnt die Wand am Extrados verfahrensabhängig um typischerweise 5 bis 15 % aus, bei engen Radien mehr. Die erforderliche Nennwanddicke des Ausgangsrohres muss so gewählt werden, dass nach Ausdünnung die rechnerische Wanddicke der Außenseite plus Korrosions- und Toleranzzuschlag verbleibt – sonst ist ein Rohr mit höherer Wanddickenreihe einzusetzen.
Gilt die Berechnung auch für geschweißte Rohre und für Bögen mit Schweißnaht?
DIN 2413 Teil 2 in der hier hinterlegten Anwendung behandelt nahtlose Stahlrohre. Bei geschweißten Rohren ist die Schweißnahtwertigkeit zusätzlich zu berücksichtigen, und die Lage der Naht im Bogen (Neutralfaser, Intrados, Extrados) beeinflusst den Nachweis. Für solche Fälle sind die Regelungen der Nachfolgenormen (z. B. EN 13480-3) heranzuziehen.
Technische Inhaltsbasis: LV-Solved-Problems-Content 628d313247e7