Rohrleitungen aus Stahl FESTIGKEITSBERECHNUNG /01 Allgemeine Berechnungsgrundlagen

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1 GO ' 6 a = OK Fachbereichstandard April 984 oedische De'loiitie Rp< TGL Rohrleitungen aus Stahl FESTIGKEITSBERECHUG 22 6/ Allgemeine Berechnungsgrundlagen Tpy6onpoeOAbl, ctanbhbe, PacYeT Ha npoyhoctb, 6iue ochobb pacyeta Steel Piping; Calculation of Strength; General Design Conditions Deskriptoren: Stahlrohrleitung, Festigkeitsberechnung Umfang: 4 Seiten Verantwortlich/bestätigt: , VEB Kombinat Kraftwerksanlagen bau, Berlin IL. Verbindlich ab:..985 i:n ;:; Q. "ii... ö... ö c Qj "tl c Cll ::s... m cn c ::s Qj ' ;;; 'ö a "tl c :2 Cll a ; > Cll.!i! Qj > Gruppe 92 Dieser Standard g i t nicht für Rohrleitungen in Kesseln nach TGL 3 3(, in Druokgefäßen nach TGL 3 33/ und in Kernkraftwerken, soweit für diese Anlagen spezielle Vorschriften verbindlich sind, sowie für Schiffsrohrleitungen.. FORMELZEICHE Temperaturleitzahl in mm 2 /min Berechnungsdruck in MPa (tl) Berechnungstemperatur in C mittlere Zyklustemperatur in C maximale Temperatur im Belastungszyklus in C minim::ile Temperatur im Belastungszyklus in C Bruchdehnung des Werkstoffs in 3 Elastizitätsmodul bei Berechnungstemperatur t in /mm 2 auftretende Lastzyklenzahl des iten Belastungszyklus zulässige Lastzyklenzahl des iten Belastungszyklus Mindeststreckgrenze bei Raumtemperatur in /mm 2 Mindestzugfestigkeit bei Raumtemperatur in /mm 2 Mittelwert der Zeitstandfestigkei t für die Zei t't bei Berechnungstemperatur t in /mn 2 O 2 %Dehngrenze bei Berechnungs ' /. 2 temperatur t in imm %Dehngrenze bei Berechnungstemperatur t in /mn 2 Sicherheitsbeiwert gegen die Zugfestigkeit Sicherheitsbeiwert gegen die Zeitstandfestigkeit Sicherheitsbeiwert gegen die Streck oder Dehngrenze Sicherheitsbeiwert gegen Stabilitätsverlust.,, Sicherheitsbeiwert gegen Über schreiten der Lastzyklen E; Sicherheitsbeiwert gegen Über.,, schreiten der Spannungen Schädigung infolge Ennüdung ;! Schädigung infolge Kriechen mittlerer linearer Wärmeausdeh nungskoeffizient (bezogen auf a!t A p [OJ Wärmedehnung in mn/m Korrekturfaktor für die zulässigen Spannungen Wärmeleitfähigkeit des Werkstoffs in W/(m K) Dichte des Werkstoffs in g/cm 3 zulässige Spannung bei Berechnungstemperatur in /nm 2 berechnete fiktive Spannungsschwingbreite in /mn 2 zulässige Spannungsschwingbreite in /mn 2 zulässige korrigierte Spannungsschwingbreite für den Ermüdungsfestigkei tsnachweis in /mm 2 zulässige Spannung der Magnetitschutzschicht in /mn 2 berechnete Vergleichsspannungsänderung in /mm 2 Betriebszeit im Belastungszustand j in h zulässige Betriebszeit im Belastungszustand j in h BEGRIFFE UD GRUDSÄTZE Festigkeitsberechnung Die Festigkeitsberechnung von Rohrleitungen beinhaltet alle Berechnungen zum achweis ausreichender Sicherheit gegenüber den auftretenden Belastungen im Montage, Prüfund Betriebszustand sowie bei Abweichungen vom Betriebszustand. Sie umfaßt Tragfähigkeitsnachweise für Belastungszustände und E:::mUdungsfestigkeitsnachweise für Belastungsänderungen. Dabei sind mehrere Berechnungszustände zu unterscheiden, z. B. unterschiedliche Berechnungsdrücke und Berechnungstemperaturen, unterschiedfiche Eigenlasten. Es sind die jeweils erforderlichen achweise zu führen. Als achweis gelten auch Angaben über zulässige Belastungen oder Einsatzbedingungen in entsprechenden Standards.. 2 C) in m/(m K) wahrer linearer Wänneausdehnungsi koeffizient (bei Berechnungstern :S _: peratur t) in m/(m K),..:.. L'

2 Seite 2 TGL 22.6/ fjberd:ruck Differenz zschen den Drücken im Inneren und außerhalb der Rohrleitung. Bei "innerem Überdruck" ist der Druck :tm Inneren der Rohrleitung größer als außerhalb, bei "äußerem Uberdruck" außerhalb größer als im Inneren der Rohr lei tu."lg Berech."lur.gsdruck im Betriebszustand Maxirraler innerer oder äußerer Überdruck unter Beachttmg aller Betriebszustände, einschließlich des hydrostatischen Druckes, falls dieser gleich oder größer 5 3 des Berechnungsdruckes ist.,.md des Drud<.:es zum Überwinden der Druck'rerluste, welcher für die Festigkei tsberechnung zu Grunde gelegt wlrd. Bei Rohrleitungen mit Siche::heitsvorrichtungen gilt der. Ansprechdruck der Sicherheitsvorrichtungen als Berec:h.nu.ngsd..".lck. Für das Ansprechen der Si cherhcitcrvorrichtur.gen wird eine Drucküberschreitung Yon 3 zugelassen. lföhere kurzzeitiga lfjrschreitungen des Berechnungsdrukkes sind in Abschnitt 2.6. einzustufen. Für Rohrleitungen, bei denen Kriechen des Werkstoffes eintritt mid für die Ennittlung der zulässigen Spannung die Zeitstandfestigkeit maßgebend ist, darf der Arbeitsdruck als Berechnungsdruck verwendet werden. Das ist der maximale innere oder äußere Uberdruck, der im nonnalen Betriebszustand entsteht und bei dessen Uberschreitung Regeleinrichtungen eingreifen, wobei kurzzeitige Druckspitzen bis zum Wirksamwerden der Regeleinrichtungen nicht zu berilcksichtigen sind Berechnungsdruck im Prüfzustand Maximaler irmerer Überdruck, mit dem die Roh..,.._ leitlmg oder einzelne Rohrleitungsbauteile bei Temperaturen 5 c (im allgemeinen bei Raumtemperatu::: ) bei der Festigkeits oder Dichtheitsprtifung belastet werden Berechnungstemperatur ft'.aximale Temperatur des Durchflußstoffes unter Beachtlmg aller Betriebszustände, welche für die Festigkeitsberechnung zu Grunde gelegt wird. FUr Rohrleitungen, die im Betriebszustand ständig Temperaturen unter c ausgesetzt sind, iat die tiefste Temperatur des Durchflußstoff es als Berech."lur.gstemperatur zu verwenden. Als Berechnungstemperatur darf die maximale Temperatur der Wand venendet werden, wenn diese durch wärmetechnische Berechnungen ode Messungen untei' Beachtc.ng aller Betriebszustände bestirarrt wird und ie TemperatuY des Du:rchflußstoffos nicht erreicht. Kurzzeitige Ubersc.hrt?itur.gen der Berechnungstemperat'll' sil"..d in Abch."litt 2.6. ei.nzusb.üen. F!Jr Rohrleitungen, i denen Kriechen des Werlr..stoffs ei::itri tt und für die fämi ttlung der zulässigen S:;:icrlllung die Zeitsta."ldfestigkeit ma.!jgebend. ist, darf die Arbeitstemperatur als Berecr.lllllr.igstem.peratur verwendet werden. Das ist die maxim!l.le Temperatur, die im normalen Betriebszustand e:.uftritt.ald bei deren Uberschrei tu:ng Rege leinrich tlll".gen eil".greif en, wobei kt.t.zz.sitige Temperaturspitzen,. die den statistishe.."' Mittelwert nicht <!rh:ilien, nicht Zll berunksichtigen i3l"ld Abweichungen van Berlebszustand Kurzzeitige tlberschreitungen des Berechnungsdruckes und/oder der Berehnungstemperatur, wenn diese unter BeacMW''.: aller möglichen Betriebszustände in we<";.:it. :.:::> als " 3 der Betriebszeit auftreten und ür die Enni ttlu."lg der zulässigen Spannw.., ;'..:.ht die Zeitstandfestigkeit maßgebend ii=:t, Hierfür gelten verminderte Sicherhei tsbeü.e>.k.e n.h Tabelle Eigenlasten Sämtliche ständig wirk,rld,' Belastur.,.c';en, die auf die Roh.leitung wlrk:;,, Sie ergeben sich aus der Masse der Rohre u: \ Rohrleituro.gsbauteile entsprechend. :m ennabmessungen und den Belasnmgen in.f\;l.; W&med3!mrurig, Durchflu3stoff und az;de. vz ";nzel oder Streckenlasten Zuaa:!;zlasten Alle Ubrige:l zeitweillg,.,.,:x:enden Belastungen, die auf die Rohrleitur.g wirken. Sie ergeben sich aus Verkehrslasten und Belastungen infolge Wind, Schnee und Eis Wänneder.nung Ausdehnung oder Scbrwnpfung des Rohrwerkstoffes bei Temperaturerhöhung oder senkung, die infolge behinderter Bewegungsmöglichkeit der Rohr lei tlmg zu Spannungen fturt. 2.. Wanddickenzuschläge Bei der Wanddickenberechnung von Rohren und Rohrleitungsba.uteilen und bei der Berechnung von Flanschverbindungen sind Toleranz und Korrosionszuschläge zu berucksichtigen. Sie ergeben sich aus den Mi.nlltoleranzen der Erzeugnisstandards und den vvrliegenden Korrosionsbedingungen. Alle Ubrigen achweise sind mit den ennabmessungen der Rohre mid Rohrleitlmgsbauteile zu filhren, sofern nicht a!lßergewöhnliche Korrosion oder Erosion vurliegt. 3. ACHWEISE 3.. Tragfähigkeitsr.acl>";;i8 gegen inneren oder äußeren Ubedr..ick (Lastfall A) Dieser achweis gewäh:r!a:!.ßtet die ausreichende Sicherheit der Rohrleitw:lgsbauteile gegen Verlust der Tragfähigkeit irolge plastischer Verformung, Stabilitätsvelust oder Zeitstandbruch bei Belastung du...ch irmeren oder äußeren Uberdruck. Er ist nacll TGL 22 6/2 und /3 f'j.r irme Uberdruci;: und nach TGL 22 6/4 für äußeren ljberdruck u führen. Als zulässige Spannung gilt [o] nach A!:.'>chnitt Tragfähigkeitsr.eclis auf Eigenlasten, Zusatzlasten und ttrdruck (Lastfall B) Dieser achweis gew'"alrrlel'.lltet die ausreichende Sicherheit der Rohrleti..mr: gegen Verlust der Tragfähigkeit ir.folge p]aischer Verformung, Stabilitätsverlust od.r "tatandbruch unter der Wirkung folgender EeU\:etur.gen: innerer oder äußerer ck der Rohrleit:ung Zusatzlasten der Rohrleitung Reaktionen von Anschluilleitungen infolge Eigen und Zusatz..en..

3 Der achweis ist nach TGL 22 6/5, /6 und /9 zu führen. Als zuläcsige Spannung gilt,2[dj achweis auf Rifokplastizierung (Lo.stfall C) Dieser achweis begr enzt die Belastungsänderungen, die infolg behinderter Wännedehnung zwischen dem Montagaustand und dem Betriebszustand (Kaltstart) ln den Rohrleitungsbauteilen auftreten und venneidet wiederholte plastische Rückverfonnungen und die fortschreitende Aufweitung größerer Bauteilbereiche. Er tritt bei Rhrleitungen mit Lastzyklenzahlen 3 ud. geringfügigen Wä.nnespannungen an die stie eines ErmUdungsfestigkeitsnachweises. Der achweis ist nach 'IGL 22 6/6 oder /7 zu führen. Als zulässige Spannung gilt 2, 5 ( e7 ) Enntidungsfest:i.gkei tsnachweis (Lastfall D) Dieser achweis gewährleistet die ausreichende Sicherheit der Rohrleitungsbauteile im Zeitfestigkeitsbereich (3< < 2. Q6) und im Dauerfestigkeitsbereich ( 2 ob) gegen Anriß oder Bruch infc:,lge Belastungszyklen. Anzahl und Größe der verschiedenen Belactungszyklen sind festzulegen. Der achweis ist nach TGL 22 6/2 oder /3 für reine Drucklastzyklen oder nach TGL 22 6/6 für Druck und Temperaturlastzyklen zu führen. Genauere achweise nach anderen Vorschriften sind zulässig. Der Ennüdungsfestigkeitsnachweis ist mit der zulässigen Spannungsschwingbreite (2 C7 AJ nach Abschnitt 5.2. zu führen achweis der Rhrleitungsreaktionen und Formänderungsnachweis (Lastfall E) Dieser achweis sichert die Einhaltung von vorgegebenen Grenzwerten bezüglich Verformung der Rohrleitung und Anschlußreaktionen der Rohrleitung an Behältern, Apparaten, Aggregaten und Bauwerken. Der achweis ist nach TGL 22 6/6 oder /7 zu führen. 4. WERKSTOFFE, HALBZEUGE, HERSTELLUG 4.. Die eingesetzten Werkstoffe und Halbzeuge müssen für den jeweiligen Verwendungszweck geeignet sein. Sie müssen für überwachungspflichtige Rohrleitungen vom Staatlichen Amt für Technische Überwachung zugelassen sein und mit Prüfbescheinigung nach TGL geliefert werden Die verwendeten Werkstoffe müssen be Raumtemperatur eine Bruchdehnlll}g A , und eine Schlagarbeit K 28 J2) (Mittelwerte aus urei ungealterten KU}Querproben nach TGL RGW 47277) aufweisen. Für Rohrleitungen, deren Durchflußstoffe ständig oder zeitweilig Temperaturen unter c annehmen, sind die Forderungen der WV 56/8 der WBV3 einzuhalten Die Festigkeitskennwerte zur Berechnung der zulässigen Spannungen Mindestzugfestigkeit bei Raumtemperatur Rm (odero B) ll.indeststreckgrenze bei Raumtemperatur Re (odero S) 'IGL 22 6/ Seite 3, 2 %Dehngrenze oder '..Dehngrenze bei Berechnungstemperatur t R 2 t (oderoo 2 t) p ' ' ' ' R. t (oder d. t), p ' ' ', Zeitstandfestigkeit bei Berechnungstemperatur (Mittelwert) für die Zeit't' Rm T. t (oder <JB. t) ' ' ' ' sind den entsprechenden Standards zu entnehmen Für ausländische Werkstoffe mit Prüfbescheinigung sind die Kennwerte der aueländischen Standards zu verwenden, nach denen die Lieferung erfolgt, oder der vergleichbaren inländischen Werkstoffe zu verwenden, wenn diese in einer staatlich bestätigten Umschlüsselungsliste stehen. Für überwachungspflichtige Rohrleitungen sind die. Bedingungen für die Urnschlüsselung mit dem zuständigen Kontrollorgan4 abzustinmen. Für die sowjetischen Stähle 2ChMF und 5ChMF sind die in der DDR vereinbarten Zeitstandfestigkeitskennwerte zu verwenden Für ausländische Werkstoffe ohne Prüfbescheinigtmg sind die Festigkeitskennwerte und Sicherheitsbeiwerte mit dem zuständigen Kontrollorgan4 abzustinmen Eine sachgemäße Herstellung durch Einhaltung der entsprechenden Standards, Vorschriften oder bestätigten Standardtechnologien ist vorauszusetzen. Zum Zeitpunkt der Bestätigung dieses Standards entsprach diesen Forderungen die "Richtlinie für den detaillierten Ermüdungsf e stigkei tsnachwe is", Werkstoffmitteilung für den Kraftwerksanlagenbau r. 49, Herausgeber: VEB Kombinat Kraftwerksanlagenbau BerlinDresden Für überwachungspflichtige Rohrleitungen As ;:,. 6 3 und K 43 J. 3 Werkstoff und Bauvorschriften für Anlagen der Dampf und Drucktechnik, Verlag Technik, 9. Aufl. 98, Berlin. Herausgeber: Staatliches Amt für Technische Überwachung 4 Kontroll und Abnahmeorgane sind in Abhängigkeit von der Art der Rohrleitungen und ihres Einsatzgebietes im Rahmen der dafür bestehenden Rechtsvorschriften: Staatliche Bauaufsicht Staatliches Amt für Technische Überwachung Abnahmeamt der Deutschen Reichsbahn Oberste Bergbehörde und außerhalb des Arbeitsbereiches der genannten Organe Amt für Standardisierung, Meßwesen und Warenprüfung Stahlberatungsstelle Freiberg Zentralinstitut für Schweißtechnik 5 Handbuch ''Warmfeste Werkstoffe für den Kraftwerksanlagenbau" Herausgeber: VEB Kombinat Kraftwerksanlagenbau BerlinDresden 973

4 Seite 4 TGL 22 6/ 5. ZULÄSSIGE SPAUGE, SPAUGSSCHWIGBREITE UD SICHERHEITSBEIWERTE 5.. Zulässige Spa.'!ungen für Tragfähigkeitsnachweise Die zulässige Spannung(C] ist für die Berechnungstemperatur zu ermitteln. Für Berechnungstemperaturen unter 2 C gilt die zulässige Spannung für 2 C. Ferritischperlitische und ferritische Stähle: R Re oder Rp,2; t Rm; 2. 5 h; t ) [ C) = min ( Sm; B SF SD Austenitische Stähle: R R [u]=min Csm; p,; t B SF Sicherheitsbeiwerte nach Tabelle. Tabelle Belastungszustand Sicherheitsbeiwerte s 6) SB F Betriebszustand 2,2,5 Abweichung vom Betriebszustand 2,,3 Montage und Prüfzustand ' SD 3K,25 2,4 2,4,8 Folgender Korrekturfaktor für die zulässigen Spannungen ist zu berücksichtigen:, für Erzeugnisse aus Stahl =,8 für Erzeugnisse aus Stahlguß bei 3iger zerstörungsfreier Prüfung. {,7 für übrige Erzeugnisse aus Stahlguß Die Festigkeitskenrtwerte bei Raumtemperatur gelten bei ferritischperlitischen Stählen für Temperaturen t 5 C. Für t > 5 C sind die Werte zwischen t = 5 C und dem ersten Wert bei erhöhter Temperatur linear zu interpolieren. Für Rohrleitungen, die im Zeitstandfestigkeitsbereich betrieben werden, ist eine Lebensdauerüberwachung nach TGL 9/2 durchzuführen. Dabei ist im allgemeinen von einer Lebensdauer t = 2. o5 h auszugehen. Sind Rohrleitungen nur für kürzere Betriebszeiten vorgesehen, so darf der Wert Rm t. t mit Sn=,25 auch für Betriebszeiten o4 ht...;; 2 5 h benutzt werden. ' ' Für Zwischenwerte "t t t 2 darf nach Formel ( 4) interpoliert werden: lgr t. r2 t lgr +lgr l m, 2. m, '( lg R = m, t!2 lg! (4) Liegen für den verwendeten Werkstoff keine Werte Rm; mit SD =,5 einzusetzen h; t vor, so ist der Wert Rm; 5 h; t 5.2. Zulässige Spannungsschngbreiten für Ermüdungsfestigkeitsnachweise Richtwerte der zulässigen w.gsschbreite [2CA J nach en Bildern bis 3. Bei der Berechnung der zulassigen korrigierten Spannungsschwingbreite ist eine elastischplastische Korrektur? zu berücksichtigen: ( ) (2) (3) [ 2* A ] = { 2dF ( 2 A] [ 2d ] [8 () 3] /5 F (5) 2 Rp,2; tm für ferritischperlitische und ferritische Stähle bei mit 2 F = dff Temperatur tm (6) { 2 R p,; t für austenitische Stähle bei der Temperatur t m m 6 Für Stadt und Erdgasleitungen ist der Sicherheitsbeiwert Sp nach TGL 9354/ in Abhängigkeit von den Verlegekategorien bis 3 zu verwenden. 7 Von der vorgegebenen eltischplastischen Korrektur darf abgewichen werden, wenn entsprechende experimentelle achweise vorliegen.

5 TGL 22 6/ Seite 5 E e z c u e "' r. '\Q Cl) M > "' i + '..,_ +,_ < z "' r. o...j i ' Cl) e i.. u "O c i :J e.ra CO. M Q II Cl) ' ' M = V/ r. z an VI _, A CA z < "... :';:... :::;, :::;, e La. u. ID u '%... l:j lo<. Clt c ü lo< OI "'... :J g r. ID "' "'..,,.., t z, "' fd "'.., M Bild Richtwerte der zulässigen Spannungsschwingbreite ferritischperlitischer Stähle mit Rm < 5 /nm 2

6 r,rt,,, Für 2 [ ] 2 6 gilt : (2Al 37236tm/ c)( SL[JJCl.4+ 7so,o 75 tm!')cin/mm2 mit SL = 5, 56",5 und tm,75 t,25t A V se t 8 Für[J>2 6 gilt: 3 26A l tonst. C.26A] für L J :a 2 6.: ;::ilillc......j ++"'!l+++===44 (2 s: J 6 soo+4+.p...id3,_..::::+++ 4t+t+l..,,.::i.d ;:!lloo.:+...::. :.Zlllo,i

7 bj p.. w ::... t CD :;l. Cll p... "' ll i f t 8 i ll [ CD... <+ CD l 2 iftm2 J ( 2 6A] f++t..d :::"""llli.t.:3"""i:::..:3:::tl C C ":iP""+:::.o...::"'l"":::".""'6;""'!:soo c_ 3 <+ Cll ß.... <+ m 2 g' 'i Cl> r,.... Für 2 [] 7 gilt: 2,A l = 8 8tm chsl (l )o, 3... [ ) &oo c s to to 7 t< [\) \) ' w... <+ Cll.J

8 Seite 8 TGL 22 6/ 5.J. Zulässige Spannungen der Magnetitschutzschicht Für ferritischperlitische und ferritische Stähle ist die zulässige Spannung zur Erhaltung der Magnetitschutzschicht nach Fonnel (7) zu ennitteln: Et t f OM) = J (2,5 2 3 ) (7) C Das MagnetitschutzschichtKriterium ist nur für :83.uteile mit örtlich hohen Spannungsspitzen (z. B. Rohrbogen, TStücke) in dampf und heißwasserführenden Rohrleitungen bei Berechnungstem:Peraturen t > 2 C anzuwenden, bei Dampfleitungen nur dann, wenn diese nicht ausreichend entwässerbar sind. 6. ZULÄSSIGE LASTZYKLEZAHLE 6.. Belastungszyklen sind eine Folge von Belastungsänderungen, die wieder auf den ursprünglichen Belastungszustand zurückführen und sich dann wiederholen. Sind verschiedene Belastungszyklen zeitlich überlagert, so werden sie rechnerisch zunächst getrennt behandelt und dann überlagert Eine Belastungsänderung ist die Differenz zwischen dem Maximalwert und dem Minimalwert der Belastung im Laufe des betrachteten Belastungszyklus. Für jede Belastungsänderung ist die Änderung der Einzelspannungen zu berechnen und daraus die Vergleichsspannungsänderung MV nach TGL 22 6/6 zu bestimnen Aus. der Vergleichsspannungsänderung.6 V ist die Spannungsschwingbreite 2A mittels elastischplastischer Korrektur? zu ennitteln: { 2.=f (5 : v ) + 3] für b.o v> 2F 2dA = F (8) Aov fürmv2 mit 2F nach Fonnel (5) Mit Hilfe der Spannungsschwingbreite 2A ist die zulässige Lastzyklenzahl [) nach den Bildern bis 3 zu bestimnen Treten unterschiedliche Belastungszyklen auf (z. B. Kaltstarts, Warmstarts, Druckproben, Druck und Temperaturschwankungen im ormalbetrieb sowie Abweichungen vom ormalbetrieb), so ist für jeden Belastungszyklus (i) die zulässige Lastzyklenzahl (i]zu ermitteln und die Bedingung für die Ermüdungsschädigung einzuhalten: (9) Im Zeitstandfestigkeitsbereich ist außerdem die Bedingung für die Kriechschädigung einzuhalten: Hinweise Ersatz für TGL 22 6/ Ausg..75 Änderungen gegenüber Ausg..75: Geltungsbereich, achweise und Berechnung der zulässigen Spannungen präzisiert; vollständig überarbeitet. Im vorliegenden Standard ist auf folgende Standards Bezug genonrnen: TGL 6 988; TGL 22 6/2 bis /7 uhd /9; TGL 3 3/; TGL 3 33/; TGL 9/2; TGL 9354/; TGL RGW Stahltragwerke; Berechnung, bauliche Durchbildung siehe TGL 3 5/ Lastannahmen für :83.uten; Verkehrslasten siehe TGL /3 ; Schneelasten siehe TGL /5 ; Windlasten siehe TGL /7 Richtlinienkatalog FestigkeitsberechnUJ'lgen (RKF) BRA3 des VEB Komplette Chemieanlagen Dresden Erläuterungen zu den nachfolgenden Tabellen Für die im Rohrleitungsbau häufig verwendeten Stahlmarken können die zulässigen Spannungen für den Betriebszustand aus den Tabellen 2 bis 4 entnommen werden, dabei ist für Temperaturzwischenwerte linear zu interpolieren. Die Werte wurden für den Betriebszustand aus den Festigkeitskennwerten nach Formel () und (2) berechnet. Klanmerwerte nach Untersuchungen des VEB Kombinat Kraftwerksanlagenbau // eue Hütte 25 (98), S. 332 /2/ MLKInformation 9 (98), S KT 525 Werkstoffkennblatt (Dez. 98) werden von der Grundstoffindustrie nicht gewährleistet und sind nicht anwendbar für überwachungspflichtige Rohrleitungen. Für die bei der Berechnung erforderlichen physikalischen Kennwerte können die Mittelwerte aus Tabelle 5 verwendet werden, dabei ist für Temperaturzwischenwerte linear zu interpolieren. ( ) 7 siehe Seite 4

9 Tabelle 2: Zulässige Spannungen fa]von nahtlosen Rohren aus ferritischperlitischen Stählen für den Betriebszustand Ltd. Stahlmarke s Zulässige Spannung [a]in /mm 2. bei Berechnungstemperatur t in C r. rrm ahtlose Rohre nach TGL 943/ und /2 nach TGL und TGL St 35 alle 2) (2) 2 St 35hb2 8 ) () oder St2sp (3 '> (93) 3 St 35bQB) oder > 93 4 St > 93 5 St 45 alle lfo 4 6 St 452.c oder 2 8 ) > 7 =:;; 7 St > 7...,..,...,.., H 523? 6< s' (57) (5) (45) (39) KT '7 ' 7 9 ( 7) (7) KT 453 2< s::; ;;: QO,.., ,..,.. KT 523 2< ahtlose Rohre nach TGL 4 83/ und /2 St 35hb (47) (3) ( 2) (97) (84) (72) (6) (52) St oder Q8) < s ,...,..,.. St 355g)I..;: oder <ste; ,... St oder 28) Mo ,,..,..,..,..,.., < Fortsetzung der Tabelle Seite r:::::j aus Zeitstandfestigkeitswerten Rm; 2. 5 h; t mit SD =,25 berechnet (für 2ChMF und 5ChMF nach Handbuch "Warmfeste Werkstoffe für Kraftwerksanlagen") triiäch Standards der UdSSR \

10 Fortsetzung der Tabelle 2:.fd. Stahlmarke s Zulässige Spannung [ a] in /rrm 2 bei Berechnungstemperatur t in C r. rrm C.:5 5 2() ahtlose Rohre nach TGL 4 83/ und /2 6 3 CrMo ) <: q oder 5ChM < s" II"' ",.., CrMo 9. E; '"9,..5, , P"/2 36, ,.. 2 CrMoV ),.. 74, E; 4 oder 2ChMF ,..,.. 9 5ChMf8) ahtlose Rohre nach TGL 698 II"' " " , CrMo 2fü 5 o 4 oder Ch5M ahtlose Rohre nach DI St St Ql 6< s ,.. II"' 6 7 "iq q < 4C Mn 4 :S , , Mn , Mo CrMo 4.4 QO 76 6 ' ()?,..,.. "" OFi ,.. < 4( öu ' q q 8 "" < s=s: 4C CrMo ""2, "'46, MoV " " X2 CrMoV ""89 ".72 "52 "'33 ""7 "'2 88,.. 76 " 64 54,,..., aus Zeitstandfestigkeitskennwerten R h, t mit SD =,25 berechnet (für 2ChMF und 5ChMF nach Handbuch ''Wannfeste Werk stoffe für Kraftwerksanlagen") m, 8 siehe Seite 9

11 TGL 22 6/ Seite Tabelle J: Zulässige Spa.r:nungen[a J von Blechen und schnelzgeschweißten Rohren aus ferritischperlitischen Stählen für den Betriebszustand Lfd. Stahlmarke s Zulässige Spannung f o] in /mm 2 bei Berechnungstempe.ra.tur ln C r. mm 5 C Ö Bleche nach TGL 796, TGL , '!'GL und schmelzgeschweißte Rohre nach TGL 27 63/ und /2 St J4u St J4b 2 ff St 34J 2<: 4 37 i St 38u 'l 27 '7 7 ( (93) (;3) (75)!./ St 38hb2 2< s:::: '4 '.:>ü I" I" I" F St 38br'. E;;o.'\7 7 i nn 4 St 38J 2<s (9) (88)! (57) (5) (45) (39) 5 6 St 34hb2 2< S'+Ü 37 St :;.2b2 2 ' St L:2? 2<4 63 H 45 6 jq n7 ' H 453 <: s 3 9.' '7 H HS 523 6<s (57) (5) (45) (39 KT 452 E;; h7 "i7 "i() 7 (7) (7) KT 453 2<s KT on 77 6 r,, 2<s (47) (3) (2) (97) (84) (72 (6) Bleche nach TGL 4 57 und schmelzgeschweißte Rohre nach TGL 27 63/ und /2 Mb 3 Mb 6 2 Mb 9.,.. r r 2 "i 42.. ) JJ 26 2< s.,;;; i:;n 2< s ,.., J',.. J' <s4 73 t>t> 59 I" I" I", Q Mn < s4 föo 74 8,..,.. I", Mn 5 2<s , Mo < CrMo4.4 7 CrMo s "ir 2< s r r,....., ,.. (52)..c:: M Q> M t Q) Q) :: E< II Werte sind auch ohne vereinbarte Streckgrenze nach TGL 796 anwendbar, vgl. BV 3o6/8 derwbv D aus Zeitstandfestigkeitswerten Rm; 2. 5 h; t mit SD =,25 berechnet (für St 38b2 und H 523 unter Beachtung des größeren Streubandes von!25 % mit SD =,33)

12 Seite 2 TGL 22 6/ Tabelle 4: Zulässige Spannungen[o]von austenitischen und ferritischen Stählen für den Betriebszustand Lfd. Stahlr!larke Zulässige Spannung (o] in /mm 2 bei Berechnungstemperatur t in C s5 r Bleche nach TGL 743 und Rohre nach TGL und TGL (austenitische Stähle) X8CriTi8j oder Ch8 2'tl 2 X8CriM. oder Ch73,.., J X5CriMo X5CriMoCuTi X5Cri X5CriTi Bleche nach TGL 76 und Rohre nach TGL (austenitische Stähle) 7 X5CriSi X5CriSi "46 9 X8iCrTiA Bleche nach TGL 743 und TGL 76 und Rohre nach TGL (ferritische Stähle),..,.. X7CrA3G XCr3V r 67 r 33 2 X8Cr7 oder X8CrTi XCrA XCrA3, XCrA8, XCrA24 93 Oaus Zeitstandfestigkeitswerten Rm; 2 5 h; t mit SD =,25 berechnet 'S'fäfehe Seite 9

13 Täbelle 5: Physikalische Kennwerte von Stählen (Mittelwerte) Bezeichnung Einheit Kennwerte bei Berechnungstemperatur t in oc " I Ferritischperlitische Stähle (z. B. unlegierte und niedriglegierte Stähle) p = 7,85 g/cm Wärmeausdehnungskoeffizient a. 6 m/(m K),2,5 ',6 2' 2,5 2,9 3,2 3,5 Wärmedehnung d6t9) rmn/m '5 2, 8 2,88 3, Elastizitätsmodul E 3 /mm Wärmeausdehnungskoeffizient«t b m/(m K),2,9 2, 2,9 3,8 4,3 4,7 4,9 5, ärmelei tfä.higkei t \ W/(m K) 44 43, , ,5 37 Temperaturleitzahl at rrm 2 /min Ferritische Stähle (z. B. X2CrMoV2. und rostfreie Chromstähle) p = 7, 7 g/cm 3 ärmeausdehnungskoeffizient Cl 6 m/(m. K) ',3,5,8, '3 '5,8 2, Wärmedehnung Cl At9) rmn/m,3,84,4,98 2,59 3,22 3,88 4,56 Elastizitätsmodul E 3 /mm Wärmeausdehnungskoeffizient a t b m/(m. K),,5 ',6 2' 2,5 2,8 3, 3,3 WärmeleitfähigkeitA W/(m K) remperaturleitzahl at mm 2 /min ustenitische Stähle (z. B. 8/ bis 8/riStä.hle, stabilisiert) P = 7,9 g/cm 2 Wärmeausdehnungskoeffizient t.l 6 m/(m. K) 6, 6,3 6,5 6,8' 7, 7,3 7,5 7,8 8, Wärmedehnung a.at9) rmn/m,49,32 2, 8 3,6 3,96 4,9 5,85 6,83 Elastizitätsmodul E 3 /mm Wärmeausdehnungskoeffizient a. t 6 m/(m K) 6' 6,4 7, 7,6 8,2 9, 9,4 9,8 Wärmeleitfähigkeit>.. W/(m K) 5 5, ,5 8 8,5 9 Temperaturleitzahl at mm 2 /min füe Werte a6t gelten für die Bezugstemperatur +2 C. Für Bezugstemperatur C gilt aat +,2 rmn/m für ferritischperlitische und ferritische Stähle a6t +,32 rmn/m'für austenitische Stähle Für Bezugstemperatur 2 C giltaht +,4 rmn/m für ferritischperlitische und ferritische Stähle a6 t +,64 rmn/m für austenitische Stähle 68 2, , 7 3,9 4, 4, 5,89 6,67 7,42 8, ,2 5,3 5,4 5,4 35, , ,2 2,3 2,4 2,5 5,22 5,9 6,57 7, ,5 3, 7 3,9 4, ,3 8,5 8,8 9, 7,85 8,88 9,92, ,3 2,4 2,5 2,6 2,5 2 2,

14 Seite 4 TGL 22 6/ Anwendungsbeispiel Ermittlung der zulässigen Lastzyklenzahlen und Bereclmung der Ermiidungsschädigung. Fi.ir ein Rohrleitungsbauteil aus Mb 6 sind folgende Belastungszyklen (Lastzyklenzahlen.). vorgegeben:. Kaltstart = 5; t == 25 C; t = C; Ap = 6 MPa 2. Wannsta.rt 2 = 3 ; t := 25 C; t = C; Ap = 4 MPa ). Abweichungen vom Betriebszustand 3 = o4; t = 26 C; = 22 c; Ap =,5 MPa 4. Druck und Temperaturschw:mkungen im Betriebszustand 4 = CP; t = 255 C; t' = 235 C; llp =,2 MPa Fi.ir die einzelnen Belastungszyklen wurden folgende Vergleichsspannungsänderungen IYJvi nach TGL 226/3 und / ermittelt, außerdem v:urden die mittleren Zyklustemperaturen \n nach Bild und die zugehörigen 2 O' FiWerte nach Fonnel (6) festgelegt:. li.ov =66Ö /nm 2 ; tm =9 C; 2CIF = 426 /am 2 2. Ö.cJV2 = 455 /nm 2 ; tm2 = 25 C; ajf2 = 48 /lllll 2 3. A a V 3 = 275 /nm 2 ; tm 3 = 25 C; FJ = 38 /am 2 4. Ao V4 = /mn 2 ; tm4 = 25 c; 2CIF4 = 38 /nm 2 E:nid.ttlung der Spannungsschwingbreiten 2a Ai nach Formel (8): 2dA = 799 /nm 2 ; 2 A2 = 47 /mm 2 ; 2cJ A 3 = 275 /nm 2 ; 2 A 4 = /mm 2 Ermittlung der zulässigen Lastzyklenzahlen mit 8L = 5 und So=,5 nach Bild : [J l l 2,5 ü, J6 tmi tmi!ti 2 "A,5 j [ J72)6t. ] =5 = 5 2oA. 53,3 +,5 t. ] = 64; [ 2 ]=8254; [ 3 ] = 66 69; [ 4 ]ist.. cht bestba.r, da 2 a A 4 < Dauerfestigkeit ist, und liefert keinen rechnerischen Schädgungsantel. Ennüdungsschädigung nach Formel (9): = Tbö4 + E"'254 + Obb9ö + =,32 +,363 +, 5 + =,825 <