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5.3 Anforderungen an metallische Werkstoffe für Formstücke

Wenn beim Versagen eines Formstückes eine Gefährdung eintreten kann, sind Formstücke aus zähem Werkstoff zu verwenden. In solchen Fällen können jedoch bei Drücken bis 10 bar und Temperaturen bis 200 °C Formstücke aus Gußeisen mit Lamellengraphit verwendet werden, wenn das Formstück gegenüber der auftretenden Beanspruchung überdimensioniert ist. Dies gilt in Regel als erfüllt, wenn bei der Berechnung des Formstückes der Sicherheitsbeiwert um den Faktor 1,5 erhöht wird.

Bei Gasen in flüssigem Zustand ist für das Formstück zäher Werkstoff zu verwenden.

Als zähe Werkstoffe gelten die Werkstoffe nach den Abschnitten 5.3.1 bis 5.3.1.3 mit Ausnahme solcher nach AD-Merkblatt W 3/1, wenn die in den dort erwähnten DIN-Normen festgelegten Mindestanforderungen an die Bruchdehnung und an die Kerbschlagzähigkeit erfüllt sind.

In Abhängigkeit von den zu erwartenden betrieblichen Beanspruchungen können auch ändere Werkstoffe als den besonderen Anforderungen an die Zähigkeit genügend bezeichnet werden, wenn ein Gutachten des Sachverständigen über die Verwendbarkeit vorliegt.

5.3.1 Werkstoffe

5.3.1.1 Die Anforderungen an die Werkstoffe nach Abschnitt 3.2, Ziffer 1. und Ziffer 2. a) gelten insbesondere als erfüllt, wenn für

1. Formstücke aus Rohren
   Werkstoffe nach Abschnitt 5.2,
2. Formstücke aus Blechen
   Werkstoffe nach AD-Merkblättern W 1, W 2 und W 6/1,
3. Formstücke aus Stahlguß bzw. Gußeisen
   Werkstoffe nach AD-Merkblättern W 3 bzw. W 5,
4. Formstücke aus Kupferwerkstoffen
   • Kapillarlötfittings nach DIN 2856
   • Rohrbogen aus Kupfer in Verbindung mit AD-Merkblatt W 6/2
     oder
5. geschmiedete Formstücke aus
   Werkstoffen nach AD-Merkblatt W 2 und W 13

verwendet werden.

5.3.1.2 Für Formstücke aus Werkstoffen nach Abschnitt 5.3.1.1, Ziffer 1, 2, 4 und 5 sowie für Formstücke aus Stahlguß nach Abschnitt 5.3.1.1, Ziffer 3. gilt die Verarbeitbarkeit und Schweißeignung als nachgewiesen.

5.3.1.3 Abschnitt 5.2.1.5 ist sinngemäß anzuwenden.

5.3.2 Prüfung

Formstücke sind nach DIN 2609 unter sinngemäßer Beachtung der AD-Merkblätter der Reihe HP zu prüfen. Auf VdTÜV-Merkblatt 1252 wird hingewiesen.

5.3.3 Nachweis der Güteeigenschaften

5.3.3.1 Für Formstücke in Rohrleitungen, die nach § 30a (2) und (3) DruckbehV (jetzt BetrSichV) zu prüfen sind, ist der Nachweis der Güteeigenschaften unter sinngemäßer Anwendung der AD-Merkblätter der Reihe W zu erbringen.

5.3.3.2 Für Formstücke in Rohrleitungen, die nach § 30a (1) DruckbehV (jetzt BetrSichV) zu prüfen sind, gilt:

Formstücke in Rohrleitungen aus Werkstoffen nach Abschnitt 5.3.1.l. Ziffer 1. bis Ziffer 5. sind vom Herstellerwerk zu prüfen. Über die Prüfung ist ein Werkszeugnis nach DIN EN 10204 Abschnitt 2.2 auszustellen.

Abweichend hiervon genügt bei Formstücken bis DN 100 als Gütenachweis die Stempelung mit Werkstoffsorte und Herstellerzeichen.

5.4 Anforderungen an Werkstoffe für Flansche, Schrauben und Muttern

5.4.1 Die Anforderungen an die Werkstoffe gelten als erfüllt, Wenn die AD-Merkblätter W 2, W 6/1, W 6/2, W 7, W 9 und W 13, eingehalten sind. Für die Nachweise der Güteeigenschaften gilt Abschnitt 5.3.3 sinngemäß.

5.4.2 Abschnitt 5.2.1.5 ist sinngemäß anzuwenden.

5.5 Anforderungen an Werkstoffe für Armaturen

5.5.1 Abschnitt 3.2 Ziffer 1. und Ziffer 2.a gelten für die Gehäuse der Armaturen von Rohrleitungen insbesondere als erfüllt, wenn Gehäuse nach TRB 801 Nr. 45 "Gehäuse von Ausrüstungsteilen" verwendet werden oder wenn die Armaturen hinsichtlich Prüfung und Gütenachweis DIN 3230 Teil 5 und Teil 6 entsprechen.

5.5.2 Abschnitt 5.2.1.5 ist sinngemäß anzuwenden.

5.6 Anforderungen an Werkstoffe für Schneid- und Klemmringverschraubungen

5.6.1 Für Schneidringverschraubungen nach DIN 2353 sind Werkstoffe nach DIN 3859 zulässig.

Der Nachweis der Güteeigenschaften der einzelnen Bauteile muß mindestens mit Werksbescheinigung 2.2 nach DIN EN 10204 erfolgen.

Der Hersteller der Verschraubung hat durch eine Kennzeichnung zu bestätigen, daß die Verschraubung der DIN 2353 entspricht und die geforderten Werkstoffnachweise vorliegen. Die Kennzeichnung muß folgende Angaben enthalten:

• Herstellerkennzeichen
• Baureihe (Angabe entsprechend DIN 2353)
• Werkstoffgruppe, sofern nach DIN 3859 Cu, Cu-Legierungen oder nichtrostender Stahl verwendet wird.

6 Berechnung

6.1 Allgemeines

Rohre, Formstücke und andere Bauteile sind gegen Innendruck, ggf. Außendruck und Zusatzbelastungen, soweit diese die Auslegung der Rohrleitungen wesentlich beeinflussen, nach den allgemein anerkannten Regeln der Technik, z.B. ANSI B 31.3, zu berechnen. Dabei werden alle maßgeblichen Belastungen, vgl. AD-Merkblatt S 3/0, insbesondere unter Berücksichtigung von Innendruck, Massenkräften und Temperaturzwängungen zu Lastfällen kombiniert. Die überlagerten Beanspruchungen werden nach den in den allgemein anerkannten Regeln der Technik festgelegten Kriterien mit den zulässigen Werten verglichen.

Ist die Berechnung der Rohrleitung nicht oder nur mit einem nichtvertretbaren Aufwand möglich, kann die ausreichende Dimensionierung der Rohrleitung auch durch Dehnungsmessung am Bauteil festgestellt, oder durch Berstversuche, oder durch einschlägige Betriebserfahrung, belegt werden.

Die nachfolgend aufgeführten Punkte gelten im wesentlichen für nicht erdverlegte Rohrleitungen. Bei erdverlegten Rohrleitungen sind die erforderlichen Zusatzbetrachtungen z.B. hinsichtlich Erdauflast, behindertes Dehnverhalten im Erdreich, Bergsenkungseinflüsse, im Einzelfall festzulegen.

6.2 Vereinfachte Vorgehensweise

Abweichend von 6.1 können die Beanspruchungen aus Innendruck, Massenkräften und Temperaturzwängungen vereinfacht jeweils unabhängig von den übrigen Belastungen nach den Abschnitten 6.2.1 bis 6.2.3 erfaßt werden.

6.2.1 Berechnung der Rohre, Formstücke und anderer Bauteile gegen Innen- oder Außendruck

Der Nachweis für Beanspruchungen aus Innendruck erfolgt nach den allgemein anerkannten Regeln der Technik, wie z.B. DIN 2413 und AD-Merkblätter der Reihe B. Die Sicherheitsbeiwerte sind DIN 2413 Teil 1 und Teil 2 bzw. AD-Merkblatt B 0 zu entnehmen.

Armaturengehäuse können beispielsweise nach DIN 3840 gegen Innendruck berechnet werden.

6.2.1.1 Rohre

Für Rohre gilt 6.2.1 als erfüllt, wenn das Wanddicken-Durchmesserverhältnis (s_e-c₁-c₂)/d_a bei p ×S/K nach Anlage 1 mindestens eingehalten wird. Die Voraussetzungen von Anlage 1 sind dabei zu beachten.

6.2.1.2 Rohrbogen, Reduzierstücke, Kappen

Bei Rohrbogen nach DIN 2605 Teil 2, Reduzierstücken nach DIN 2616 Teil 2 und Kappen nach DIN 2617 ist eine Berechnung gegen Innendruck nicht erforderlich, wenn die Anschlußwanddicke der Formstücke entsprechend der erforderlichen Rohrwanddicke s_enach Abschnitt 6.2.1 bzw. Abschnitt 6.2.1.1 gewählt wird.

Bei Rohrbogen nach DIN 2606 Teil 1 und Reduzierstücken nach DIN 2616 Teil 1 muß der zulässige Betriebsüberdruck entsprechend dem zulässigen Ausnutzungsgrad dieser Formstücke gegenüber dem geraden Rohr reduziert werden.

6.2.1.3 Formstücke ⁰²

Bei Formstücken nach DIN EN 1254 Teil  und Teil 4 ist eine Berechnung gegen Innendruck nicht erforderlich, wenn die in dieser Norm angegebenen Betriebsüberdrücke nicht überschritten werden.

Bei T-Stücken nach DIN 2615 Teil 2 ist eine Berechnung gegen Innendruck nicht erforderlich, wenn die Anschlußwanddicke der Formstücke entsprechend der erforderlichen Rohrwanddicke s_e nach Abschnitt 6.2.1 bzw. Abschnitt 6.2.1.1 gewählt wird.

Bei T-Stücken nach DIN 2615 Teil 1 muß der zulässige Betriebsüberdruck entsprechend dem zulässigen Ausnutzungsgrad dieser T-Stücke gegenüber dem geraden Rohr reduziert werden.

Bei 90°-Abzweigen und 45°-Abzweigen ist eine Berechnung nicht erforderlich, wenn das Wanddicken-Durchmesserverhältnis (s_e-c₁-c₂)/d_a bei p⋅ S/K mindestens eingehalten ist. Die Voraussetzungen von Anlage 1 sind dabei zu beachten.

6.2.2 Festlegung der zulässigen Stützweiten

Durch die Festlegung der zulässigen Stützweiten werden die Auswirkungen der Massenkräfte auf die Durchbiegung bzw. auf die Spannungen begrenzt, so daß eine getrennte Behandlung von Innendruck und Massenkräften möglich wird. Der Nachweis der Zulässigkeit der Stützweiten gilt als erbracht, wenn für die Stahlrohre die Stützweiten nach Tabelle Anlage 2 eingehalten und die Erläuterungen zur Festlegung der Stützweite beachtet werden. Für andere Parameter, z.B. andere Werkstoffe, kann die Tabelle Anlage 2 nach den in den Erläuterungen enthaltenen Angaben umgerechnet werden. Die Festlegung der zulässigen Stützweiten für Cu-Rohre kann auch nach dem DKI-Informationsdruck Nr. I 158 des Deutschen Kupfer-Institutes Stand 02/1990 erfolgen. (→ Erläuterungen zu 6.2.2.)

6.2.3 Elastizitätskontrolle

6.2.3.1 Zur Sicherstellung einer ausreichenden Elastizität, z.B. bei behinderter Wärmedehnung der Rohrleitung oder bei der Wärmedehnung anschließender Behälter, muß ein Rohrleitungssystem über ausreichende Möglichkeiten der Biegeverformung oder Torsionsverformung verfügen. Dies wird im Regelfall durch entsprechende Verlegung erreicht.

6.2.3.2 Abweichend von Abschnitt 6.1 ist eine Berechnung der Elastizität nicht erforderlich, wenn die Schenkellängen den Bedingungen nach Anlage 3 genügen. Dabei wird vorausgesetzt, daß aufgrund der Verlegung die Torsionsspannungen von untergeordneter Bedeutung sind. Die Beurteilung der Elastizität für CuRohre kann auch nach dem DKI-Informationsdruck Nr. I 158 des Deutschen Kupfer-Institutes Stand 02/1990 erfolgen.

Beispiele zur Anwendung von Anlage 3 und Erläuterungen sind enthalten.

7 Herstellung und Verlegung

7.1 Allgemeines

7.1.1 Beim Zusammenfügen einer Rohrleitung dürfen die einzelnen Rohre nicht unzulässig beansprucht oder verformt werden. Montageanweisungen sind zu beachten

7.1.2 Abschnitt 7.1.1 gilt als erfüllt, wenn durch Kalt- oder Warmumformung z.B. Richtarbeiten oder durch das Biegen der Rohre die Güteeigenschaften des Werkstoffes nicht unzulässig beeinträchtigt und die einzelnen Rohre so zusammengefügt worden sind, daß Spannungen und Verformungen, die die Sicherheit der Rohrleitung beeinträchtigen können, ausgeschlossen sind.

7.1.3 Verbindungselemente zwischen einzelnen Rohren müssen so beschaffen sein, daß eine sichere Verbindung und technische Dichtheit gewährleistet sind. Die Anzahl der Flanschverbindungen ist möglichst gering zu halten. Bei Rohrleitungen für Stoffe mit besonderem Gefahrenpotential z.B. verflüssigten brennbaren Gasen, sind diese Forderungen erfüllt, wenn z.B. Flansche mit Nut und Feder oder Vor- und Rücksprung oder besonderer Dichtungen, wie metallarmierte oder Metalldichtungen, verwendet werden.

7.2 Grundsätze für Schweißarbeiten

7.2.1 ⁰² Die Schweißnähte an Rohrleitungen müssen unter Verwendung geeigneter Arbeitsmittel und Zusatzwerkstoffe ausgeführt und so hergestellt sein, daß eine einwandfreie Verschweißung gewährleistet ist und Eigenspannungen begrenzt bleiben. Auf DIN EN 12732 wird hingewiesen.

7.2.2 Bei der Herstellung von geschweißten Rohrleitungen sind Verfahren anzuwenden, die vom Hersteller nachweislich beherrscht werden und die die Gleichmäßigkeit der Schweißnähte gewährleisten.

7.2.3 Die Hersteller dürfen nur geprüfte Schweißer einsetzen. Die Hersteller müssen über sachkundiges Aufsichtspersonal verfügen. Die Aufgaben und die Verantwortung der Schweißaufsicht ergeben sich aus DIN EN 719. Die Schweißaufsicht hat dafür zu sorgen, daß die üblicherweise angewandten, dem Stand der Technik entsprechenden Regelungen eingehalten werden.

7.2.3.1 Die Prüfung der Schweißer erfolgt bei Stahl, Aluminium, Nickel und deren Legierungen nach AD-Merkblatt HP 3. Die Kehlnahtprüfstücke können auch aus Blechen angefertigt werden. Andere Werkstoffe sind entsprechend ihren Eigenschaften sinngemäß zuzuordnen.

7.2.3.2 Der Nachweis über die Erfüllung der Voraussetzungen nach Abschnitt 7.2.2 ist für Rohrleitungen nach § 30a (2) und (3) DruckbehV (jetzt BetrSichV) dem Sachverständigen durch eine entsprechende Verfahrensprüfung unter sinngemäßer Anwendung von AD-Merkblatt HP 2/1 zu erbringen.

7.2.3.3 Bei Rohrleitungen nach § 30a (1) DruckbehV (jetzt BetrSichV) hat sich der Hersteller oder Errichter in einer auf den Werkstoff und das Verbindungsverfahren abgestimmten Weise zu vergewissern, daß er die Anforderungen nach Abschnitt 7.2.2 einhält.

7.2.3.4 Abweichend von den Abschnitten 7.2.3.7 und 7.2.3.8 bei Rohrleitungen mit einer Nennweite bis DN 150 aus Werkstoffen nach den Abschnitten 5.2.1.1 bis 5.2.1.4 genügt die Entnahme objektgebundener Arbeitsprüfungen.

7.2.4 Schweißzusätze und Schweißhilfsstoffe

7.2.4.1 Die Schweißzusätze, ggf. in Kombination mit Schweißhilfsstoffen, müssen für die Herstellung von Rohrleitungen geeignet sein, d.h. das Schweißgut muß auf die Grundwerkstoffe abgestimmt und die hierfür erforderlichen Güteeigenschaften müssen z.B. in einer Schweißzusatzspezifikation festgelegt sein.

7.2.4.2 Für Rohrleitungen, die durch den Sachverständigen zu prüfen sind, muß die Eignung der Schweißzusätze und Schweißhilfsstoffe festgestellt sein. Siehe hierzu auch VdTÜV-Merkblatt 1153. Für die im VdTÜV-Kennblatt 1000 genannten Schweißzusätze und Schweißhilfsstoffe ist die Eignung innerhalb der dort genannten Anwendungsgrenzen festgestellt. Liegt eine Eignungsfeststellung nicht vor, kann die Eignung für einen bestimmten bzw. gleichartigen Anwendungsfall im Rahmen einer erweiterten Verfahrensprüfung erfolgen.

7.2.4.3 Für Rohrleitungen, die durch Sachkundige zu prüfen sind, erfolgt die Feststellung der Eignung durch den Hersteller Er kann sich dabei auf die Eignungsfeststellung nach Abschnitt 7.2.42 stützen, soweit eine solche vorliegt.

Für Schweißzusätze und Schweißhilfsstoffe, für die Betriebsbewährung vorliegt, gilt für einen vergleichbaren Anwendungsfall die Eignung als festgestellt.

7.2.5 Stumpf- und Kehlnähte als Schweißnähte an drucktragenden Teilen sind so auszuführen, daß sie hinsichtlich ihres äußeren Befundes der Bewertungsgruppe B nach DIN EN 25817 (Stahl) und DIN EN 30042 (Aluminium) entsprechen. Abweichend hiervon genügt die Bewertungsgruppe C nach DIN EN 25817 für die Unregelmäßigkeiten

Nr. 11 Einbrandkerbe (Durchlaufend nicht zulässig! Dies gilt auch für Kehlnähte.),
Nr. 13 Zu große Nahtüberhöhung (Kehlnähte),
Nr. 16 Zu große Wurzelüberhöhung,
Nr. 18 Kantenversatz h bei beidseitig geschweißten Rundnähten, Bild B,
Nr. 19 Decklagenunterwölbung,
Nr. 20 Übermäßige Ungleichschenkligkeit bei Kehlnähten,
Nr. 21 Wurzelrückfall,

und nach DIN EN 30042 für die Unregelmäßigkeiten

Nr. 7 Oberflächenpore,
Nr. 15 Zu große Nahtüberhöhung,
Nr. 19 Zu große Wurzelüberhöhung.

Hinsichtlich des inneren Befundes gelten die üblicherweise angewandten, dem Stand der Technik entsprechenden Regelungen.

7.2.6 Rohrleitungen sind nach Tafel 1 zerstörungsfrei zu prüfen. Die Auswahl der zu prüfenden Nähte (Stichproben) erfolgt in Abhängigkeit vom Schwierigkeitsgrad beim Schweißen und in Abhängigkeit vom Schweißverfahren. Art der zerstörungsfreien Prüfung und die Beurteilung der Befunde werden in Anlehnung an das AD-Merkblatt HP 5.3 geregelt.

Werden die Ausführungen der Schweißarbeiten sowie die Schweißer besonders überwacht, z.B. im Rahmen einer werkstattmäßigen Vorfertigung, kann im Einvernehmen mit dem Sachverständigen ein Teil der Prüfungen nach Tafel 1 nicht objektgebunden durchgeführt werden. Bei Rohrleitungen, deren Nähte nach dem Gas- oder MSG-Schweißverfahren hergestellt sind, ist zusätzlich eine Arbeitsprüfung zu entnehmen, die durch Fall- bzw. Bruch-Proben je Schweißer und Werkstoffgruppe im Umfang nach AD-Merkblatt HP 0 zu untersuchen ist.

Bei Ausnutzung der Festigkeitskennwerte von 50-85 % sind die Werte zu halbieren, bei weniger als 50 % zu vierteln, jedoch nicht weniger als 2 %.

Der Ausnutzungsgrad ergibt sich bei der Beurteilung nach Abschnitt 6.2 aus der Betrachtung gegen Innendruck. bei der Beurteilung nach Abschnitt 6.1 aus der Vergleichsspannung.

Bei Werkstoffen, die in dieser Tafel nicht enthalten, aber einer dieser Werkstoffgruppen zuordenbar sind, kann der Prüfumfang entsprechend festgelegt werden.

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  Tafel 1 Umfang der zerstörungsfreien Prüfung - Röntgen - oder US-Prüfung - für Rohrleitungen in % der Anzahl der Rundnähte