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DIN-Normenausschuss Armaturen (NAA)

Einführungsbeitrag

Diese Europäische Norm legt das Verfahren zur Berechnung der Festigkeit des drucktragenden Gehäuses gegen den Innendruck der Armatur fest. EN 12516 "Industriearmaturen - Gehäusefestigkeit", umfasst vier Teile. EN 12516-1 und EN 12516-2 legen Verfahren zur Bestimmung der Wanddicke der drucktragenden Gehäuse von Armaturen aus Stahl nach dem Tabellen- oder Berechnungsverfahren fest. EN 12516-3 legt ein experimentelles Verfahren zur Bewertung der Festigkeit von drucktragenden Armaturengehäusen aus Stahl, Gusseisen und Kupferlegierung fest, indem ein erhöhter hydrostatischer Prüfdruck bei Umgebungstemperatur aufgebracht wird. EN 12516-4 legt Verfahren für die Berechnung der Wanddicke von drucktragenden Gehäusen von Armaturen aus anderen metallischen Werkstoffen als Stahl fest. Das Berechnungsverfahren nach EN 12516-2 ist insoweit mit DIN 3840 vergleichbar, dass der Konstrukteur die Wanddicke für jeden Punkt auf der Druck-/Temperatur-Kurve berechnen muss, wobei er die für die Werkstoffe zulässige Spannung bei der von ihm gewählten Temperatur einsetzt. Die zulässige Spannung wird auf der Grundlage der Werkstoffeigenschaften mit den in EN 12516-2 festgelegten Sicherheitsfaktoren errechnet. Nach den Gleichungen in EN 12516-2 gilt die Armatur als Druckbehälter, und es wird sichergestellt, dass keine übermäßige Verformung oder plastische Instabilität auftritt. Das Tabellenverfahren nach EN 12516-1 ist insoweit mit ASME B 16.34 vergleichbar, dass der Konstrukteur die geforderte Mindestwanddicke des Armaturengehäuses aus einer Tabelle entnehmen kann. Der Innendurchmesser des geraden Rohres, in das die Armatur eingebaut wird, ist das Bezugsmaß aus dem die Tabellenwerte der Gehäusewanddicken errechnet werden. Die Tabellenwerte der Wanddicken nach EN 12516-1 werden nach der Gleichung für den dünnen Zylinder wie auch in EN 12516-2 errechnet. Die in der Gleichung eingesetzte zulässige Spannung 120,7 N/mm² und der Betriebsdruck, pc, in N/mm², ändern sich in jeder PN- und Class-Bezeichnung. EN 12516-1 enthält diese pc-Werte für alle tabellarischen PN- und Class-Bezeichnungen. EN 12516-1 legt Druck-/Temperatur-Zuordnungen für drucktragende Armaturengehäuse als PN-, Standard- und Spezial-Zuordnungen fest, mit den in den Tabellen festgelegten Wanddicken. Diese tabellarisch dargestellten Druck-/Temperatur-Zuordnungen gelten für eine Gruppe von Werkstoffen und werden mit einer gewählten Spannung errechnet, die nach den für diese Gruppe repräsentativen Werkstoffeigenschaften unter Verwendung der in EN 12516-1 festgelegten Sicherheitsfaktoren bestimmt wird. Jede tabellarisch dargestellte Druck-/Temperatur-Zuordnung erhält als Kennung eine Referenz-Druckbezeichnung. Das Tabellenverfahren enthält eine Dicke für das Gehäuse für jede PN- oder Class-Bezeichnung, die nur vom Innendurchmesser, Di, des Gehäuses an dem Punkt abhängt, an dem die Dicke zu bestimmen ist. Der berechnete Druck wird durch den höchstzulässigen Druckwert begrenzt, der eine Obergrenze für hochfeste Werkstoffe setzt und einen festgelegten Grenzwert für die Durchbiegung beinhaltet. Ein Vorteil des Tabellenverfahrens, das ungeachtet des Gehäusewerkstoffes eine festgelegte Reihe von Gehäuseabmessungen beinhaltet, ist die Möglichkeit, über gemeinsame Modelle und Schmiedegesenke zu verfügen. Die zulässige Druck-/Temperatur-Zuordnung je Werkstoffgruppe variiert proportional zu den für die Werkstoffgruppe des jeweiligen Gehäusewerkstoffes gewählten Spannungen, bei Anwendung der vorgenannten Regeln. Ein Vorteil des Berechnungsverfahrens liegt darin, dass es für einen bestimmten Anwendungsfall die effizienteste Auslegung ermöglicht, indem die zulässigen Spannungen für den tatsächlich für diesen Anwendungsfall gewählten Werkstoff eingesetzt werden. Die beiden Verfahren beruhen auf unterschiedlichen Annahmen und deshalb ist die detaillierte Analyse unterschiedlich. Beide Verfahren bieten ein sicheres und erprobtes Verfahren, drucktragende Bauteile für Armaturengehäuse zu konstruieren. Dieses Dokument wurde vom Technischen Komitee CEN/TC 69 "Industriearmaturen" erarbeitet. Das zuständige deutsche Normungsgremium ist der Arbeitsausschuss NA 003-01-01 AA "Grundnormen" im DIN-Normenausschuss Armaturen (NAA).

Änderungsvermerk

Gegenüber DIN EN 12516-2:2004-10 wurden folgende Änderungen vorgenommen: a) die normativen Verweisungen wurden aktualisiert; b) alle Gleichungen und Bilder wurden neu nummeriert; insbesondere 10.6 "Auslegungstemperatur" wurde zu 10.5 "Berechnungsverfahren für Schraubendurchmesser"; c) einige Gleichungen wurden geändert: 1) Gleichungen (3) bis (6) zur Berechnung der Wanddicke wurden ergänzt; 2) Gleichungen (9) und (10) zur Berechnung von ec im Fall von do/di 1,7 wurden ergänzt; 3) Gleichungen (17) und (20) für kegelförmige Grundkörper oder Abzweige wurden ergänzt; d) die Bilder wurden geändert und/oder angepasst: 1) ein neues Bild 1 "Zusammensetzung der Wanddicke und der Toleranzzuschläge" wurde ergänzt; 2) Bild 2 "Kegel-Berechnungsbeiwert" wurde überarbeitet; 3) die früheren Bilder 6a und 6b wurden in Bild 7 "Berechnungsbeiwert, Bn, für rechteckige Querschnitte" kombiniert; 4) Bilder 23, 24 und 25 zur Berechnung der Koeffizienten Cx, Cy und Cy wurden nach 8.2.1 verschoben; 5) das neue Bild 46 "Ausführungen von Flanschverbindungen" wurde ergänzt; e) Tabellen wurden angepasst: 1) Tabelle 1, welche die Symbole und Einheiten wiedergibt, wurde überarbeitet; 2) eine Spalte für Prüfbedingungen wurde in Tabelle 2 "Berechnungsnennspannungen (zulässige Spannungen)" ergänzt; 3) Tabelle 5 "Ebene Kreisplatten und Kreisringplatten - Biegemomente in Abhängigkeit von Lastfällen und Einspannbedingungen" wurde überarbeitet; 4) Tabelle 7 "Hebelarme der Kräfte in den Momentengleichungen" wurde überarbeitet; f) Abschnitt 6 "Berechnungsnennspannungen für drucktragende Teile außer Schrauben" enthält nun Verweisungen zur EU-Richtlinie 97/23/EG (DGRL); g) Abschnitt 7 "Berechnungsverfahren für die Wanddicke von Gehäusekörpern" wurde umstrukturiert; und 7.1 enthält nun Informationen zur Berechnung des Oberflächenvergleichs; h) Unterabschnitte 8.2.2 und 8.2.3 enthält nun eine Unterscheidung zwischen "direkte Belastung" und "keine direkte Belastung unterlegen"; und 8.2.3 enthält eine Warnung bezüglich des mittlerer Auflagedurchmessers dmA; i) es gibt einen neuen Unterabschnitt 8.3.3.5 bezüglich des Durchmessers des Schwerpunkts; j) Abschnitt 10 "Berechnungsverfahren für Flansche" wurde überarbeitet; k) der frühere informative Anhang A "Zulässige Spannungen" wurde gelöscht; l) der Anhang "Kennwerte für Dichtungen und Verbindungen" wurde überarbeitet; m) Anhang ZA wurde überarbeitet.

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Zuständiges nationales Arbeitsgremium

NA 003-01-01 AA - Grundnormen  

Zuständiges europäisches Arbeitsgremium

CEN/TC 69/WG 1 - Grundnormen