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DIN EN 13445

Allgemeines


International gibt es zwei verbreitete Regelwerke für die Herstellung von Druckgeräten. Die europäische harmonisierte Druckbehälternorm EN 13445 und der amerikanische ASME-Code. Letzterer ist weltweit der am häufigsten genutzte Standard für die Konstruktion und Fertigung von Druckgeräten, aber gleichzeitig auch nicht konform zur europäischen Druckgeräterichtlinie. Die Druckgeräterichtlinie setzt sehr hohe und gute Standards, da sie deutlich konservativer ist.

In Deutschland war das AD 2000-Regelwerk der verbreitetste Standard für die Herstellung von Druckgeräten, während DIN EN 13445 zunächst mit Startschwierigkeiten zu kämpfen hatte. Die Norm erschien relativ spät, nahezu parallel zum Inkrafttreten der alten Druckgeräterichtlinie 97/23/EG. Die bewährten nationalen Regelwerke, wie AD 2000, sind überwiegend an die DRGL angepasst und wurden daher bevorzugt. Auch war EN 13445 komplexer und die Vorteile lagen nicht sofort auf der Hand. Die Erstausgabe der Norm wies zudem eine hohe Anzahl an Fehlern auf, die in anschließenden Korrekturen behoben werden mussten. In den Jahren nach 2002 führten Korrekturen und Ergänzungen zu einer Masse an Dokumenten und den Betreibern und Herstellern fiel es schwer, den Überblick über die Aktualität zu behalten.

Aus diesem Grund beschloss das europäische Normungskomitee CEN/TC 54 (Unfired Pressure Vessels) die EN 13445 in einer neuen konsolidierten Fassung herauszugeben (Dezember 2009). Darin waren alle Korrekturen und Erweiterungen eingearbeitet. Außerdem wurde beschlossen, neue Ausgaben nur noch am Ende eines Jahres herauszugeben, in der alle veröffentlichten Amendments und Korrekturen des entsprechenden Jahres komplett eingearbeitet wurden. Seit diesem bedeutenden Schritt 2009 gewann die Druckbehälternorm zunehmend an internationaler Bedeutung. In Deutschland herrscht noch immer Skepsis, da Hersteller fürchten, die Anwendung der Norm könne sich wegen des Ausmaßes und der zahlreichen neuen Ansätze schwierig gestalten. Dabei kann die steigende internationale Akzeptanz im Gegenteil sogar Zeichen von Qualität und damit ein Verkaufsargument sein.

Aufbau der Norm


EN 13445-1 Allgemeines

Der erste Teil der Norm behandelt übergreifende Themen wie den Geltungsbereich oder Definitionen. Auf diesen Grundlagen basieren letztlich die nachfolgenden Teile von EN 13445.

EN 13445-2 Werkstoffe

Im zweiten Teil werden die grundsätzlichen Anforderungen an Werkstoffe für unbefeuerte Druckbehälter festgelegt. Der Geltungsbereich bezieht sich auf Stahlwerkstoffe mit ausreichender Dehnung und Duktilität. Im Gegensatz zum Regelwerk AD-2000 werden andere Werkstoffe wie GfK, Grafit, Glas, Kupfer und Kupferlegierungen nicht geregelt. In den Teilen 6 und 8 werden die Anforderungen an Druckbehälter aus Gusseisen und Aluminium bzw. Aluminiumlegierungen festgelegt.

Werkstoffe werden gemäß der Norm als geeignet angesehen, wenn sie entweder den europäischen harmonisierten Normen für Halbzeuge (Bleche, Bänder, Stäbe, Rohre, Schmiedestücke, Gussstücke) unter Beachtung der zu berücksichtigenden Fertigungs- und Betriebsbedingungen oder einer europäische Werkstoffzulassung unter Beachtung der besonderen Anforderungen nach Abschnitt 4.1 und 4.2 entsprechen.

EN 13445-3 Konstruktion und Bereichnung

Gemäß EN 13445 sind folgende Auslegungsmethoden unabhängig oder in Kombination anwendbar:

  • Design by Formular (DBF)
  • Design by Analysis (DBA) - direktes Verfahren nach Anhang B / Analytischer Zulässigkeitsnachweis Anhang C
  • Experimentelle Auslegungsmethoden

Vergleicht man EN 13445 Teil 3 mit AD-2000, fällt auf, dass alle in AD 2000 enthaltenen Berechnungsregeln für Komponenten aus Stahlwerkstoffen in EN 13445 enthalten sind. Dabei weist die Norm teilweise detailliertere und erweiterbare Berechnungsregeln auf, u.a. für verschiedene Arten torispärischer und elliptischer Böden. Auch Berechnungsverfahren für verstärkte und unverstärkte rechteckige Druckbehälter sind enthalten. Dabei handelt es sich nicht um die zur Berechnung der Ermüdungslebensdauer notwendigen Strukturspannungen und auch nicht um die für ungeschweißte Bereiche notwendigen Kerbspannungen.

Teil 3 enthält eine große Anzahl von Anhängen, die neben ergänzenden Informationen (wie Ausführung von Schweißverbindungen, Dichtungsbeiwerte, Hinweise für Überwachung im Betrieb) auch alternative Berechnungsverfahren für Flansche, Rohrböden, Ermittlung von Berechnungsspannungen im Zeitstandbereich wie auch Aussagen zu Experimentellen Auslegungsverfahren enthält.

EN 13445-4 Herstelleranforderungen

Prinzipiell ist eine Überprüfung als Hersteller für Druckgeräte nicht gefordert. Der Hersteller muss sicherstellen, dass die Herstellungsverfahren (Schweißen, Umformen, Wärmebehandlungen) nach Teil 4 und die Prüfungen während der Fertigung nach Teil 5 zur Sicherstellung der Qualität und damit die Anforderungen der EN erfüllt werden. Bei der Abahmeprüfung muss gegenüber der unabhängigen Stelle nachgewiesen werden, dass die Anforderungen an die Herstellung, Prüfung und die entsprechende Qualifikation des Personals und Schweißverfahren vorliegen / eingehalten werden.

Einzuhaltende Herstellungstoleranzen für das Druckgerät (Unrundheiten, Wanddickenversatz, Aufdachungen) werden im 4. Teil festgelegt. Im Gegensatz zur AD 2000 werden in Abhängigkeit der Wanddicken / Durchmesserverhältnisse einzuhaltende Unrundheiten auf 1,5 Prozent begrenzt. Für eine Aussendruckbelastung eines Zylinders wird darüber hinaus dafür eine standardmäßige Auslegung nach Teil 3 (Abschnitt 5.5 - Zylinderschale) die Unrundheit auf 1 Prozent begrenzt. Sind die Unrundheiten größer, so kann diesen nur zugestimmt werden, wenn der Außendruck gemäßg den Gleichungen in Teil 3, Abschnitt 8.5 reduziert oder ein detaillierter Beulnachweis erbracht wird.

EN 13445-5 Prüfung

Die im Rahmen der Herstellung durchzuführenden zerstörungsfreien Prüfungen (für Zeitstand oder zyklische Belastungen sind Angang F und Anhang G zusätzlich zu beachten) werden wie in allen Regelwerken auch in Abhängigkeit des Schweißnahtfaktors in Ihrem Umfang festgelegt. In der EN 13445 sind Schweißnahtfaktoren von 1,0 (Prüfgruppe 1-2), 0,85 (Prüfgruppe 3) und abweichend zum AD 2000 ein Schweißnahtfaktor von 0,7 (Prüfgruppe 4) zugelassen. Der Prüfdruck für Druckgeräte der Prüfgruppe 1 bis 3 entsprechen den nach AD 2000 festgelegten Prüfdrücken. Jedoch können sich Abweichungen in-folge der unterschiedlichen Berechnungsnennspan-nungen (Streckgrenzen- und Zugfestigkeitswerten, siehe Tabelle 2) und in Ausnahmefällen durch die Art der Herstellung der Schweißnähte (z.B. nicht vollautomatisiertes Schweißen) ergeben. Für die Prüfgruppe 4 ist infolge der reduzierten zerstörungsfreien Prüfun-gen (nur visuelle Prüfung) ein höherer Prüfdruck gefordert, der zusätzlich durch die Werkstoffgruppen (Bild 1) und Herstellertoleranzen (Aufdachungen) variieren. Im Teil 6 (Gusseisen) und Teil 8 (Aluminium / Aluminiumlegierungen) werden darüber hinaus wei-tere zusätzliche Kriterien zur Festlegung der Höhe des Prüfdruckes definiert.

Eine alternativ anzuwendende Gasdruckprüfung mit dem Faktor 1,1 ist derzeit im Teil 5 der EN 13445 nicht vorgesehen. Jedoch ist hier eine Überarbeitung wie im neuen Teil 8 (Aluminium / Aluminiumlegierungen) oder wie im AD-2000 HP30 angekündigt. Bei Anwendung des ASME-Codes unter Beachtung des Anhanges Z ist zu den Kriterien des Prüfdruckes nach der Druckgeräterichtlinie auch das Kriterium im ASME-Code mit zu berücksichtigen. Dieser Prüfdruck darf den Mindestprüfdruck nach Druckgeräterichtlinie nicht unterschreiten. Für in Serie hergestellte Druckgeräte werden in der EN 13445 Teil 5 im Anhang A im Gegensatz zu AD 2000 detaillierte Vorgaben bezüglich Art und Um-fang der während der Herstellung und zur Abnahme des Druckbehälters notwendigen Prüfungen (gilt nicht für Druckbehälter die nach dem Teil 3 Anhang B „direktes analytisches Verfahren“ ausgelegt oder für Druckbehälter die im Zeitstandbereich betrieben werden) definiert.

Anforderungen an alternative Prüfverfahren wie u.a Schallemissionsprüfungen für die Anwendung in Kombination mit einer pneumatischen Druckprüfung werden im Teil 5 Anhang E der EN 13445 definiert.

Weitere Informationen zum Vergleich von EN 13445 und AD 2000

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