Rohrklassen nach EN 13480 berechnen und aufbauen

Wer eine einzelne Leitung auslegt, rechnet für genau eine Nennweite, einen Druck und eine Temperatur. In einer Anlage mit einigen hundert Leitungen wiederholt sich diese Rechnung ständig – mit denselben Werkstoffen und denselben Bauteilen. Die Rohrklasse zieht die Arbeit vor: Für einen festgelegten Einsatzbereich wird jede Nennweite einmal nachgewiesen, und das Ergebnis steht als Tabelle bereit.

Die Rohrklassenberechnung ist damit kein eigenes Verfahren, sondern die Anwendung der EN 13480-3 auf alle Bauteile einer Klasse: gerades Rohr, Bogen, T-Stück, Reduzierung, Abzweig. Hinzu kommt, was die Norm nicht rechnet, sondern voraussetzt – genormte Flansche, Dichtungen und Schrauben mit ihren eigenen Druck-Temperatur-Grenzen.

EN 13480 „Metallische industrielle Rohrleitungen“ besteht aus mehreren Teilen, die aufeinander aufbauen. Für eine Rohrklasse ist Teil 3 der Rechenteil, aber keiner der übrigen lässt sich weglassen: Die Auslegungsspannung aus Teil 3 setzt einen Werkstoff nach Teil 2 voraus, und der Verbindungsbeiwert der Schweißnaht hängt am Prüfumfang nach Teil 5.

Verbindlich ist nicht die Norm, sondern die Druckgeräterichtlinie 2014/68/EU. Sie gilt für Rohrleitungen mit einem maximal zulässigen Druck über 0,5 bar und teilt die Fluide in zwei Gruppen: Gruppe 1 umfasst die gefährlichen Fluide – etwa entzündbare, explosive, giftige und oxidierende –, Gruppe 2 alle übrigen.

Aus Fluidgruppe, Aggregatzustand, Nennweite und Druck ergibt sich über die Diagramme in Anhang II die Kategorie der Rohrleitung: I, II oder III. Was unterhalb der Schwellen liegt, fällt unter Artikel 4 Absatz 3 – gute Ingenieurpraxis, ohne CE-Kennzeichnung. Mit der Kategorie steigen die Anforderungen an das Konformitätsbewertungsverfahren und an die Werkstoffnachweise.

Für eine Rohrklasse heißt das: Der Kopf der Klasse nennt Fluidgruppe und Zustand, und für jede Nennweite ist klar, in welche Kategorie eine Leitung dieser Klasse höchstens fallen kann. EN 13480 ist zu dieser Richtlinie harmonisiert. Wer sie vollständig anwendet, darf vermuten, die grundlegenden Sicherheitsanforderungen zu erfüllen.

Die Richtlinie lässt für drucktragende Teile drei Wege zu: Werkstoffe nach harmonisierten Normen, Werkstoffe mit europäischer Werkstoffzulassung oder ein Einzelgutachten. Der erste Weg ist der einfachste, und eine Rohrklasse sollte ihn gehen, wo immer es möglich ist.

Für Rohre sind das die Reihen EN 10216 (nahtlos) und EN 10217 (geschweißt), für Einschweißformstücke EN 10253, für Flansche EN 1092-1. Jede Klasse nennt zum Werkstoff auch die Art der Prüfbescheinigung nach EN 10204 – für drucktragende Hauptteile der höheren Kategorien ist ein Zeugnis mit spezifischer Prüfung gefordert, üblich ist das Abnahmeprüfzeugnis 3.1.

Bei Formstücken nach EN 10253 lohnt ein genauer Blick auf den Typ: Typ B trägt den vollen Druck des geraden Rohrs gleicher Wanddicke, Typ A nur einen reduzierten. Eine Klasse, die das nicht festlegt, ist an dieser Stelle nicht nachgewiesen.

Für das gerade Rohr unter Innendruck gilt bei einem Verhältnis von Außen- zu Innendurchmesser bis 1,7:

e = pc · Do / (2 · f · z + pc)

mit dem Berechnungsdruck pc, dem Außendurchmesser Do, der Auslegungsspannung f bei Berechnungstemperatur und dem Verbindungsbeiwert z. Für nicht austenitische Stähle im zeitunabhängigen Bereich ist f der kleinere Wert aus Warmstreckgrenze geteilt durch 1,5 und Zugfestigkeit geteilt durch 2,4. Der Verbindungsbeiwert beträgt 1 für nahtlose Rohre und vollständig geprüfte Nähte, 0,85 bei stichprobenweiser zerstörungsfreier Prüfung und 0,7 bei reiner Sichtprüfung.

Auf die Mindestwanddicke kommen der Korrosionszuschlag, die Minustoleranz des Rohrs und gegebenenfalls ein Zuschlag für die Fertigung. Erst dann wird die nächste genormte Wanddicke gewählt. Wie das für eine ganze Nennweitenreihe aussieht, zeigt der Beitrag mit dem durchgerechneten Beispiel.

In den meisten Rohrklassen ist die Rohrwand deutlich dicker, als der Innendruck verlangt – genormte Wanddicken, Korrosionszuschlag und Handhabbarkeit sorgen dafür. Das schwächste Glied ist dann der Flansch.

EN 1092-1 ordnet jeder PN-Stufe und jeder Werkstoffgruppe zulässige Drücke in Abhängigkeit von der Temperatur zu. PN 16 bedeutet deshalb nicht, dass der Flansch bei jeder Temperatur 16 bar trägt: Mit steigender Temperatur sinkt der zulässige Druck, je nach Werkstoff unterschiedlich stark. Die Druck-Temperatur-Grenze einer Rohrklasse ist darum in aller Regel die Kurve des Flansches – und sie gehört als Tabelle oder Diagramm auf das Klassenblatt.

Zum Flansch gehören Dichtungen nach EN 1514 und Schrauben, deren Auswahl für Druckgeräte EN 1515-4 regelt. Wo Dichtheit besonders zählt, wird die Flanschverbindung zusätzlich nach EN 1591-1 nachgewiesen.

Das Klassenblatt ist das Dokument, mit dem Planung, Einkauf und Montage arbeiten. Es muss ohne die Rechnung dahinter lesbar sein – und die Rechnung muss sich zu jeder Zahl finden lassen.