Spannung EN1591-1 in Druckprobe unplausibel

[r2user]

Hallo ROHR2 Support

Ich habe einen Flansch PN320 bei dem ich Druckprobe bei 500 bar gerechnet habe.
Die Ausnutzung nach EN1591-1 wurde mit 9% berechnet. Das erscheint mir sehr gering.
Dann habe ich den Druck der Druckprobe erhöht auf 600bar und die Ausnutzung im Lastfall Druckprobe wurde mit 0.9% bestimmt.
Das kann ich mir einfach nicht vorstellen!

Was steckt da hinter?

MfG

Rohr2 User

[rohr2support]

Hallo ROHR2 User

Danke für die Anfrage und das Modell.
In der EN1591-1 werden die Ausnutzungen der Flansche und Schrauben bestimmt, in dem in allen Lastfällen ein Kräfte/Momenten-Gleichgewicht auf den Flansch bestimmt wird. Dazu werden die Kräfte aus Innendruck, aus Rohrkraft und aus Dichtungskraft mit den entsprechenden Hebelarmen multiplizierte um die Krempel-Momente auf den Flansch zu bestimmen. Die Spannung wird dann auf Basis der Krempelmomente bestimmt.
In Ihrem Fall (Hochdruckflansch mit großer Flanschblattdicke) ist der Hebelarm nach EN1591-1 2014 für den Innendruck fast = Null, er ist sogar leicht negativ (d.h. entlastend im Vergleich zum Krempelmoment der Dichtung).
Daher wirkt die Innendruckerhöhung hier rechnerisch nach EN1591-1 entlastend!
Das ist ABER LEIDER FALSCH und entspricht nicht der Realität.

Wenn man das ganze mal genauer betrachtet und sich die Hebelarme nach Norm über der Flanschblattdicke aufträgt dann sieht das so aus:

Hebelarmfehler_dicke.png

Dabei ist hH der Hebelarm des Rohres und hP ein Korrekturfaktor für den Innendruck.
Der effektive Hebelarm, der in der Norm dann auf die Innendruckkraft angewendet wird ist (hH-hP).
In diesem Fall wird hP so groß, dass bei 32mm Flanschblattdicke der effektive Hebelarm zu NULL wird.
Bei noch größerer Flanschblattdicke wird der Hebelarm sogar negativ so dass bei 34mm Flanschblattdicke die gesamte Spannungsausnutzung (PHI) zu NULL wird.

Dies ist ein Fehler der EN1591-1. Er betrifft alle Versionen bis einschließlich 2014. Wir haben diese Problem dem Normenausschuss vorgetragen.
Inzwischen gibt es einen Entwurf für eine Korrektur. Der Hebelarm wird korrigiert in dem ein weiterer Korrekturterm hQ hinzugenommen wird:

Hebelarmkorrektur.png

Dies ist zwar keine mathematisch saubere Lösung des Problems, aber verhindert zumindest die schlimmsten Ausreißer.
Wir haben diese Hebelarmkorrektur im ROHR2 -Flange als Option eingebaut und auch PROBAD enthält diese Korrektur ab der Version 5.05.

Wer sich mit den Hintergründen befassen will, hier ist ein Technischer Bericht, der die Problematik erläutert:

SIGMA-TN-P012-DE_r3.pdf

.

Diese Korrektur sollte sicherheitshalber auf alle neuen Flanschberechnungen angewendet werden, selbst wenn die Änderung der Norm noch nicht durch alle Instanzen gegangen ist.

MfG

ROHR2 Support