Eine Rohrklasse erstellen – Schritt für Schritt mit Beispiel

Eine Klasse gilt für einen Bereich, nicht für eine Leitung. Festzulegen sind das Medium oder die Mediengruppe, der Auslegungsdruck, die Auslegungstemperatur – auch die tiefste –, die Fluidgruppe nach Druckgeräterichtlinie und der Nennweitenbereich.

An dieselbe Stelle gehören die Vorgaben des Betreibers: bevorzugte Werkstoffe, freigegebene Bauarten, ausgeschlossene Dichtungswerkstoffe, ein vorhandener Bezeichnungsschlüssel. Wer sie erst nach der Rechnung erfährt, rechnet zweimal. Fehlt eine Angabe, wird ein Wert vorgeschlagen und sichtbar als Annahme gekennzeichnet.

Für das Beispiel: Heißwasser, Auslegungsdruck 25 bar, Auslegungstemperatur 200 °C, DN 25 bis DN 200, Regelwerk EN 13480.

Der Werkstoff folgt aus Medium und Temperatur, der Korrosionszuschlag aus Medium, Werkstoff und geplanter Lebensdauer. Beides sind Planungsentscheidungen, keine Normwerte. Der Zuschlag gilt einheitlich für alle Bauteile der Klasse.

Aus der Werkstoffnorm werden die Festigkeitskennwerte bei Berechnungstemperatur entnommen. Für nicht austenitische Stähle ist die Auslegungsspannung nach EN 13480-3 der kleinere Wert aus Warmstreckgrenze geteilt durch 1,5 und Zugfestigkeit geteilt durch 2,4.

Für das Beispiel nehmen wir an: nahtloses Rohr aus unlegiertem warmfestem Stahl, Warmstreckgrenze bei 200 °C 185 N/mm², Zugfestigkeit 360 N/mm². Das sind Rechenannahmen für dieses Beispiel, keine Normwerte – im echten Nachweis stehen die Werte der Werkstoffnorm für die gewählte Sorte und Wanddicke. Daraus folgt f = min(185 / 1,5; 360 / 2,4) = min(123,3; 150) = 123,3 N/mm². Korrosionszuschlag c0 = 1,0 mm.

Die Mindestwanddicke des geraden Rohrs ist e = pc · Do / (2 · f · z + pc). Mit pc = 2,5 N/mm², f = 123,3 N/mm² und z = 1 für nahtloses Rohr wird der Nenner 2 · 123,3 + 2,5 = 249,2 N/mm².

Für DN 150 mit 168,3 mm Außendurchmesser: e = 2,5 · 168,3 / 249,2 = 1,69 mm. Hinzu kommt der Korrosionszuschlag. Die Minustoleranz des Rohrs nehmen wir mit 12,5 Prozent der Bestellwanddicke an; sie wird deshalb nicht addiert, sondern über die Division berücksichtigt: (1,69 + 1,0) · 100 / (100 − 12,5) = 3,07 mm. Ein Zuschlag c2 für die Fertigung entfällt beim geraden Rohr.

Die Tabelle zeigt dieselbe Rechnung für fünf Nennweiten. In jeder Zeile liegt die gewählte Wanddicke deutlich über der erforderlichen – bei 25 bar bestimmt nicht der Innendruck die Wand, sondern die handelsübliche Abmessung. Genau das soll die Rechnung belegen: Sie zeigt, wie viel Reserve die Klasse hat und bis zu welchem Druck das Rohr nicht das schwächste Glied ist.

Für die Flansche wird die PN-Stufe gesucht, deren zulässiger Druck bei Auslegungstemperatur den Auslegungsdruck erreicht. Dazu dient die Druck-Temperatur-Tabelle der EN 1092-1 für die Werkstoffgruppe des Flansches. Bei 200 °C liegt der zulässige Druck unter dem Zahlenwert der PN-Stufe – ob PN 25 genügt oder PN 40 nötig ist, entscheidet die Tabelle, nicht die Bezeichnung.

Mit der Stufe stehen Flanschtyp und Dichtfläche fest, dazu passend Dichtung und Schrauben. Für Dichtungen zählen Medienbeständigkeit und Temperaturgrenze, für Schrauben der Werkstoff bei Temperatur. Die so gefundene Druck-Temperatur-Kurve ist die Grenze der ganzen Klasse.

Bögen, T-Stücke, Reduzierungen und Kappen werden nach Maßnorm und Typ festgelegt. Bei Einschweißformstücken nach EN 10253 ist das der Typ mit vollem Ausnutzungsgrad, wenn die Formstücke dieselbe Druckgrenze haben sollen wie das Rohr.

Die Abzweigtabelle sagt für jede Kombination aus Haupt- und Abzweignennweite, welche Ausführung zulässig ist: T-Stück, reduziertes T-Stück, eingeschweißter Stutzen mit oder ohne Verstärkung. Wo ein Stutzen vorgesehen ist, wird die Ausschnittsverstärkung nach EN 13480-3 nachgewiesen – einmal, für die Klasse.

Armaturen werden nach Bauart, Druckstufe, Gehäusewerkstoff und Anschluss beschrieben, nicht nach Fabrikat. Für die Prüfung nennt die Klasse den Umfang der zerstörungsfreien Prüfung der Schweißnähte – an ihm hängt der Verbindungsbeiwert – und die Druckprüfung.

Für die Wasserdruckprüfung verlangt die Druckgeräterichtlinie den größeren Wert aus dem 1,43-Fachen des maximal zulässigen Drucks und dem 1,25-Fachen der Belastung im Betrieb, umgerechnet über das Verhältnis der Festigkeitskennwerte bei Prüf- und Auslegungstemperatur.

Am Ende stehen zwei Dokumente. Das Klassenblatt ist die Tabelle für den Alltag: Kopf mit Einsatzbereich, Druck-Temperatur-Grenzen, Bauteile je Nennweite, Abzweigtabelle. Der Nachweis ist die Rechnung dahinter – jede Wanddicke, jeder Ausschnitt, jede Annahme.

Beide tragen denselben Revisionsstand und nennen die Regelwerke mit Ausgabe. So lässt sich auch nach Jahren nachvollziehen, warum in der Tabelle steht, was dort steht – und was zu prüfen ist, wenn sich der Einsatzbereich ändert.