STANDADISIERTE SCHRAUBEN-ANZUGSMOMENTE ALS BASIS FÜR ZUVERLÄSSIGE LÖSBARE VERBINDUNGEN EINE PRAXISSTUDIE DER FIRMA TAL

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1 STANDADISIERTE SCHRAUBEN-ANZUGSMOMENTE ALS BASIS FÜR ZUVERLÄSSIGE LÖSBARE VERBINDUNGEN EINE PRAXISSTUDIE DER FIRMA TAL Dr. Annett Bartscher-Hartmann, TAL Deutsche Transalpine Oelleitung GmbH Dipl. Ing. Beate Schettki-Schäferdieck, Beratender Ingenieur

2 TAL beliefert 8 Raffinerien mit Mineralöl und ist damit die Hauptschlagader der Energieversorgung in Europa. Mineralölversorgung in Mitteleuropa: TAL Fakten 2014 Österreich 90 % Deutschland 40 % (Bayern 100 %) (Baden-Württemberg 100 %) Tschechische Rep. > 30 % Durchsatz: > 40 Millionen t/ a Jetties: ca. 500 Tanker/ a Mitarbeiter: > 200 Beschäftigte (einschl. Kontraktoren) 750 2

3 Gesellschafterstruktur heute 3

4 TAL-Leitungssystem 40 TAL-IG 465 km TRIEST - INGOLSTADT 26 TAL-OR 266 km INGOLSTADT- KARLSRUHE 26 TAL-NE 22 km INGOLSTADT- NEUSTADT 4

5 TAL-IG Hydraulisches Profil TAL System 2 Fingerpiers 2 Tanklager TR: 32 Tanks IG: 7 Tanks 10 Pumpstationen 14 Reliefstationen 8 Übergabestationen Schieberstationen 85 Stationen 5

6 TRwS780 - Technische dauerhaft dichte Verbindungen Flanschverbindungen gem. TA-Luft mit einem rechnerischen Dichtheitsnachweis nach DIN EN und Montage nach VDI-Richtlinie 2290 Errichtung: Sicherstellung der Einhaltung der Montagerichtlinien (z.bsp. Schraubenanzugsmomente) Äußere Prüfung: Mindest-Drehmomente/ Anzugsmomente erfüllt VDI-Richtlinie 2290 Betrachtung von Flanschverbindungen erstmals als Gesamtsystem Nachweisberechnung unter Einbeziehung von Dichtung, Schrauben, Anzugsmomente, Materialveränderungen bei der jeweiligen Betriebstemperatur und Betriebsdruck Fazit Aufwendige Berechnungen für alle Flanschverbindungen unterschiedlicher Dimensionen sowie Betriebsbedingungen (Standardisierungspotenzial!) Hohe Anlagenverfügbarkeit, reduzierte Wartungskosten Standardisierte Montagevorgaben 6

7 TAL Deutschland Ca. 940 lösbare Verbindungen 1 bis 40 Isolierflansche 7

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10 Aufgabenstellung: Ermittlung von einheitlichen also standardisierten - Anzugsmomenten für ALLE Flanschverbindungen in den Rohrleitungssystemen der TAL in Deutschland, Österreich und Italien Flansche in der Größe 1 bis 42 der Maßnormen ASME B16.5 und ASME B16.47A und ASME B16.47B jeweils gemäß Class 150, 300, 400 und 600 mit Schrauben aus 25CrMo4 und 21CrMoV5-7 als Studbolts/Bolzen 10

11 Berechnungsregelwerk: Berechnung von Flanschverbindungen gemäß Regelwerk DIN EN Ausgabe 2011 mit Hilfe des Programmsystems PROBAD der Firma IBM Deutschland GmbH. Anzahl Flanschabmessungen Es wurden jeweils 30 Abmessungen (1 bis 42 ) mit der Ausführung mit Dichtleiste berechnet nach folgenden Maßnormen: ASME B16.5 von 1 bis 24 Zoll und jeweils ASME B16.47A und ASME B16.47B von 26 bis 42 Zoll Typ der Flanschverbindungen: Weldneck Flansche mit Raised Faces / Vorschweißflansche mit Dichtleiste Anzahl der Schedules Es wurden jeweils 4 Classes (150, 300, 400 und 600) berechnet. Betriebsbedingungen Innendrücke bei Temperatur 20 Grad Celsius: Class 150 Innendruck 19,6 bar Class 300 Innendruck 51.0 bar Class 400 Innendruck 68,0 bar Class 600 Innendruck 102,0 bar Prüfdrücke bei Temperatur 20 Grad Celsius = jeweils 1,5 x Innendruck 11

12 Schraubenwerkstoffe Alle Flansche wurden jeweils mit Bolzen aus den beiden Werkstoffen 21CrMoV5-7 und 25CrMo4 untersucht. Typen von Schrauben Es wurden alle Flansche mit Bolzen und 2 Muttern für die Berechnungen eingesetzt. Folgende Abmessungen wurden nach Absprache verwendet: nach AS-B1.1: von 1/2 Zoll- bis 1 Zoll-Gewinde: UNC, Klasse 1 nach AS-B1.1: ab Größe 1 1/8 Zoll-Gewinde: UN8, Klasse 2 Flanschwerkstoff Es wurde nur der Werkstoff (P250GH) gerechnet, der nach TAL-Spezifikation die niedrigsten Streckgrenzwerte aufweist. Bessere Flanschwerkstoffe haben (nur) einen Einfluss auf die Auslastungsgrade für die Flansche. Anzugsverfahren Es sollen bei TAL zukünftig die Drehmomentenschrauber der Firma Hytorc verwendet werden. Aus diesem Grund wurde mit einem Anzugs-Streuwert epsilon gemäß den Angaben in der DIN EN epsilon = 0.1+0,5*miB gerechnet. 12

13 Dichtungstypen In allen 3 Ländern mit TAL-Niederlassungen werden unterschiedliche Spiral-Grafit-Dichtungen eingesetzt, deren Kennwerte jedoch eine sehr große Übereinstimmung hatten. In den Berechnungen wurde die Dichtung der Firma Kempchen Spiral-Grafit-Dichtung SpZ2J und deren Meßwerte berücksichtigt. Schmiermittel In allen 3 Ländern mit TAL-Niederlassungen werden unterschiedliche Schmiermittel eingesetzt. Allerdings sind alle Schmiermittel von hoher Qualität und weisen nahezu gleiche Reibungswerte für Erstanzug auf. In den Berechnungen wurde daher mit einem sehr guten Reibbeiwert von mue = 0,10 gerechnet. 13

14 Berechnungsstrategie: Schritt 1: Zunächst wurden alle Flanschabmessungen mit den beiden Schrauben-Werkstoffen auf Innenund Prüfdruck bei 20 Grad Celsius mit den o.g. Bedingungen (Reibwert mib=0,10) gerechnet. Schritt 2: Danach erfolgte eine weitere Berechung für alle Flansche mit einem vorgegebenen Auslastungsgrad für die Schrauben von <=80 % der zulässigen Spannung der Schrauben, ohne dass es zum Versagen von Flanschen und Dichtung kommt. Schritt 3: Im nächsten Schritt wurden die Berechnungsergebnisse über gleiche Schrauben-Abmessungen neu strukturiert. Hyperlink zu den Ergebnissen 14

15 Fazit: Als Fazit sind nachfolgend die EINHEITLICHEN pro Schrauben-Durchmesser aufzubringenden Anzugsmomente sowie die damit verbundene Schraubenauslastung (100 % entspricht der zulässigen Spannung) aufgeführt: 15

16 Fazit: Als Fazit sind nachfolgend die EINHEITLICHEN pro Schrauben-Durchmesser aufzubringenden Anzugsmomente sowie die damit verbundene Schraubenauslastung (100 % entspricht der zulässigen Spannung) aufgeführt: 16

17 Wir danken für Ihre Aufmerkasmkeit!