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Code of Practice Acetylen
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11.4.4 Rohrleitungen für den Arbeitsbereich III
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Rohrleitungen oder Abschnitte von Rohrleitungen für den Arbeitsbereich III müssen so ausgelegt werden, dass sie einer Detonation standhalten. Die Rohrleitungen im Arbeitsbereich III können entweder durch Berechnung der Wandstärke oder mit Hilfe von Zerfallsprüfungen geplant und konstruiert werden.
¿ Berechnung der Wandstärke
Eine Acetylen-Detonation verläuft in der Rohrleitung als Druckwelle. Besonders hohe Belastungen werden an oder in der Nähe von solchen Bereichen der Rohrleitung verursacht, wo die Druckwelle reflektiert wird.
Reflexionsbereiche können scharfe Krümmungen, Ventile und geschlossene Rohrenden sein. Es gibt zwei Methoden für die Auslegung und Konstruktion eines Rohrsystems, das in den Arbeitsbereich III fällt. Diese Methoden basieren auf der berechneten Wandstärke der eingesetzten Rohrleitung:
A. Das gesamte System wird so ausgelegt, dass es einer an einem beliebigen Punkt
auftretenden Reflexion standhält. Zur Berechnung der Mindestwandstärke der Rohrleitung
wird folgende Formel verwendet:
wobei:
e = Mindestwandstärke in mm
P = Bemessungsdruck in bar
De = Außendurchmesser der Rohrleitung in mm
f = zulässige Belastung des Material in N/mm2
Der Bemessungsdruck P und die zulässige Belastung f sind wie folgt zu berechnen:
wobei:
PW = höchstzulässiger Betriebsdruck in bar
ftp = untere Streckgrenze des Materials in N/mm2
B. Die geraden Teile der Rohrleitung werden so ausgelegt, dass sie einer ungestörten
Detonation standhalten. An Stellen, an denen mit einer Reflexion zu rechnen ist, wird die
Wandstärke erhöht.
Die Wandstärke der Rohrleitung wird mit Hilfe der oben beschriebenen Methode berechnet, aber der Bemessungsdruck P wird wie folgt berechnet:
Rohre mit einer auf diese Weise berechneten Wandstärke dürfen nur für gerade Teile der Rohrleitung verwendet werden. Rohrkrümmungen mit einem Krümmungsradius, der das Fünffache des Innendurchmessers des Rohrs oder mehr beträgt, können als gerade Leitungen angesehen werden, wenn die Festigkeit des gekrümmten Rohres vergleichbar mit der Festigkeit des geraden Rohres ist.
An den Reflexionspunkten, z. B. an Rohrleitungsenden, T-Stücken, Ventilen und an Krümmungen mit einem Krümmungsradius, der weniger als das Fünffache des Innendurchmessers beträgt (scharfe Krümmungen), muss eine Verstärkung der Wandstärke erfolgen. Bei einer Verstärkung muss die Gesamtwandstärke mindestens das Zweifache der errechneten Wandstärke betragen. Bei Rohrleitungsenden und scharfen Krümmungen muss der Verstärkungsbereich mindestens eine Rohrlänge abdecken, die das Dreifache des Innendurchmessers der Rohrleitung beträgt. Wenn ein Reflexionspunkt durch eine Flammensperre geschützt wird, die sich innerhalb der Detonationsanlaufstrecke vom Reflexionspunkt aus befindet, dann ist eine Verstärkung an dieser Stelle nicht nötig.
Es dürfen keine plötzlichen Änderungen des inneren Durchmessers der Rohrleitung vorhanden sein. Dieses muss besonders bei der Planung und Konstruktion der Verstärkungen beachtet werden.
¿ Planung und Konstruktion mit Hilfe von Zerfallsprüfungen
In einem Teil (oder einem Baumuster) der zu konstruierenden Rohrleitung wird bei höchstzulässigem Acetylen-Betriebsdruck mit Hilfe einer geeigneten Zündvorrichtung ein Acetylenzerfall eingeleitet. Diese Methode kann nur eingesetzt werden, wenn die nötigen Betriebseinrichtungen und Erfahrungen mit Zerfallstests vorhanden sind. Die Prüfeinrichtung muss so angelegt sein, dass die in der echten Rohrleitung zu erwartenden Bedingungen bei einer Zündung reproduziert werden (z. B. der selbe Rohrdurchmesser und eine geeignete Länge, damit der Anlauf einer Deflagration/Detonation ermöglicht wird). Die Wandstärke der Rohrleitung muss nachweislich groß genug sein, um den während der Prüfung auftretenden Belastungen ohne ernsthafte Beschädigung standzuhalten.
In EN ISO 14113 wird eine geeignete Prüfeinrichtung beschrieben.