Fachübersicht
Das Modul berechnet Rohrbögen unter Innendruck nach TRD 301 Anlage 2. In einem Rohrbogen ist die Spannungsverteilung über den Umfang nicht konstant: An der Bogeninnenseite (Intrados) liegt die Umfangsspannung über der eines geraden Rohres, an der Bogenaußenseite (Extrados) darunter. Ausgehend von der erforderlichen Wanddicke des geraden Rohres nach TRD 301 Gl. (5) werden deshalb über Beiwerte für innen und außen getrennte Wanddickenanforderungen für beide Bogenseiten ermittelt.
Gebraucht wird die Berechnung überall dort, wo Kesselrohre und Rohrleitungen gebogen werden: Beim Biegen dünnt die Wand an der Bogenaußenseite aus und staucht sich an der Innenseite auf, sodass die ausgeführten Wanddicken an beiden Seiten gegen die jeweilige Anforderung nachzuweisen sind. Das Modul vergleicht die vorhandenen Wanddicken (ohne Zuschläge) mit den erforderlichen Werten, weist die mittleren Spannungen innen und außen aus und meldet, ob der Nachweis erfüllt ist.
Die TRD wurden zum Jahresende 2012 zurückgezogen. Für die Nachrechnung von Bestandsanlagen bleibt TRD 301 Anlage 2 maßgeblich; bei Neuauslegungen wird der Rohrbogen nach EN 12952-3 bzw. für Rohrleitungen nach EN 13480-3 mit vergleichbaren Intrados-/Extrados-Beiwerten berechnet.
Anwendungsbereich
- Rohrbögen
Typischer Arbeitsablauf
Berechnungsgrößen des geraden Rohres festlegen
Berechnungsdruck und Berechnungstemperatur werden angesetzt; aus Werkstoff, Festigkeitskennwert, Sicherheitsbeiwert und Schweißnahtfaktor folgt die zulässige Spannung. Damit wird die erforderliche Wanddicke des geraden Rohres nach TRD 301 Gl. (5) berechnet.
Bogengeometrie erfassen
Maßgebend sind Innendurchmesser und Krümmungsradius des Bogens. Das Verhältnis von Krümmungsradius zu Rohrdurchmesser bestimmt, wie stark die Spannungen an Intrados und Extrados vom geraden Rohr abweichen.
Beiwerte für Bogeninnen- und -außenseite bestimmen
Aus der Bogengeometrie werden die Beiwerte innen und außen berechnet. Multipliziert mit der Wanddicke des geraden Rohres und ergänzt um die Zuschläge für Wanddickenunterschreitung und Korrosion ergeben sich die erforderlichen Wanddicken mit Zuschlägen für beide Bogenseiten.
Vorhandene Wanddicken nachweisen
Die ausgeführten Wanddicken innen und außen — nach dem Biegen, also mit Aufstauchung am Intrados und Ausdünnung am Extrados — werden um die Zuschläge bereinigt und den Anforderungen gegenübergestellt. Zusätzlich werden die mittleren Spannungen an beiden Bogenseiten mit der zulässigen Spannung verglichen; das Modul meldet, ob der Nachweis erfüllt ist.
Häufige Fragen
Warum braucht die Bogeninnenseite eine größere Wanddicke als das gerade Rohr?
Am Intrados ist die tragende Umfangslinie kürzer als die Fläche, deren Drucklast sie abtragen muss — die Umfangsspannung liegt deshalb über der des geraden Rohres, und zwar umso stärker, je enger der Bogen (kleines Verhältnis von Krümmungsradius zu Durchmesser). Am Extrados kehrt sich das Verhältnis um, dort genügt rechnerisch weniger Wanddicke. Da beim Biegen die Wand außen ausdünnt, ist trotzdem meist der Extrados-Nachweis der kritische Fertigungsnachweis.
Welche Rolle spielt die Ausdünnung beim Rohrbiegen?
Beim Kalt- oder Warmbiegen verringert sich die Wanddicke an der Bogenaußenseite typischerweise um mehrere Prozent, abhängig vom Biegeradius und Verfahren, während die Innenseite aufgestaucht wird. Die Berechnung setzt daher die tatsächlich ausgeführten Wanddicken innen und außen an. In der Fertigungspraxis wird das Vorrohr so gewählt, dass nach der Ausdünnung die erforderliche Extrados-Wanddicke sicher eingehalten wird.
Gilt der Nachweis auch für Bögen mit Schweißnaht?
Ja, längsnahtgeschweißte Rohre und Bögen werden über den Schweißnahtfaktor erfasst, der die zulässige Spannung abmindert. Liegt die Naht im Bogenbereich, ist ihre Position relativ zu Intrados und Extrados zu beachten — üblicherweise wird die Naht in die neutrale Faser gelegt, wo die Umfangsspannung dem geraden Rohr entspricht.
Technische Inhaltsbasis: LV-Solved-Problems-Content 628d313247e7