Druckberechnung
Sicherer Rohrdruck
Druckberechnungsformel für Edelstahl- und Nickel-Rohre
Rohrspezifikationen beinhalten keine Empfehlungen für Anforderungen hinsichtlich Wartungs- oder Berstdruck. Die Formel nach Barlow wird jedoch üblicherweise in der Industrie verwendet werden, um annäherungsweise die Berstdrücke duktiler dünnwandiger Rohre zu errechnen. Betriebsdrücke oder zulässige Drücke erhält man unter Berücksichtigung eines Sicherheitsfaktor (SF), um den Druck von dem Niveau, bei dem das Reißen sehr wahrscheinlich ist, auf ein annehmbares Bruchrisiko zu reduzieren.
Dies ist eine komplexe Angelegenheit, bei der viele Faktoren berücksichtigt werden müssen, wie: welche Personen haben Zugang, allgemeine Sicherheit; Korrosion; Müdigkeit; Herstellungsänderungen (Biegungen, Fackeln), Codes und Versicherungen; seismische Stabilität und die Temperatur, um nur einige zu nennen.
Viele Ingenieure verwenden die maximale Zugfestigkeit (UTS) um einen Berstdruck zu berechnen und die Streckgrenze (YS) plus einem Sicherheitsfaktor (SF) um den Arbeitsdruck zu kalkulieren. Verwendet man die Streckgrenze ohne Zugabe eines Sicherheitsfaktors (SF = 1) erhält man den ungefähren theoretischen Druck, bei dem das Rohr beginnt, sich plastisch zu verformen.
Man sollte die tatsächliche Wandstärke oder eine konservativ angenommene Wandstärke für die Berechnungen verwenden. Zum Beispiel eine Wandstärke von 1,65 mm oder 0,065" (aw) dürfte wahrscheinlich 0,060“ betragen bzw. nahe der zulässigen Mindestwandstärke sein. Man sollte außerdem den tatsächlichen Außendurchmesser des Rohres zur Berechnung verwenden und nicht die Nennrohrgrößen (1“ AD/25,40 mm ist nominell 27,94 mm).
Die Formel nach Barlow für die Druckberechnung ist wie folgt:
Wobei:
P = max. Arbeitsdruck (psig)
S = Materialfestigkeit (psi) (zulässige Beanspruchung)
T = Wandstärke (in)
OD = Außendurchmesser (in)
SF = Sicherheitsfaktor (im Allgemeinen 1,5 bis 10)
Die Formel nach Barlow setzt optimale Bedingungen bei Raumtemperatur voraus.
Materialfestigkeit
Die Materialfestigkeit wird durch den Zugversuch bestimmt, der die Spannkraft und die Verformung an einem Probestück misst.
- die Belastung, die eine bleibende Verformung von 0,2% ergibt, bezeichnet man als Streckgrenze
- die Belastung, die zu einem Bruch führt, bezeichnet man als Zugfestigkeit
Die Festigkeit unserer blankgeglühten Rohre (Mindestanforderungen) beträgt:
| Werkstoff | ASTM | Streckgrenze (PSI) | Zugfestigkeit (PSI) |
| 304 | A269 | 30.000 | 75.000 |
| 304L | A269 | 25.000 | 70.000 |
| 316 | A269 | 30.000 | 75.000 |
| 316L | A269 | 25.000 | 70.000 |
| 316Ti | A269 | 30.000 | 71.000 |
| 321 | A269 | 30.000 | 71.000 |
| 310S | A269 | 30.000 | 75.000 |
| 317L | A213 | 35.000 | 75.000 |
| 904L | A269 | 45.000 | 98.000 |
| 6Mo | A269 | 45.000 | 98.000 |
| 31803 | A789 | 65.000 | 90.000 |
| 32750 | A789 | 80.000 | 116.000 |
| 400 | B165 | 28.000 | 70.000 |
| 600 | B167 | 35.000 | 80.000 |
| 625 | B444 | 60.000 | 120.000 |
| 825 | B423 | 35.000 | 85.000 |
| C276 | B622 | 41.000 | 100.000 |
| C22 | B622 | 45.000 | 100.000 |
| TiGr2 | B338 | 40.000 | 50.000 |