Druckbehälter

Der rechnerische Nachweis wird hier oft in Anlehnung an die AD-Merkblätter geführt. Oftmals sind für die Berechnung einfache analytische Verfahren oder vereinfachte FEM-Berechnungen ausreichend.

Die Druckgeräterichtlinie (DGRL) definiert die folgenden Druckgeräte:

Behälter, Rohrleitungen, Ausrüstungsteile mit Sicherheitsfunktion und druckhaltende Ausrüstungsteile. Druckgeräte umfassen auch alle gegebenenfalls an drucktragenden Teilen angebrachten Elemente, wie z. B. Flansche, Stutzen, Kupplungen, Trageelemente, Hebeösen usw.

Zur näheren Erläuerung der Druckbehälter sowie deren Anwendungsgebiete dient die Erklärung der Folgenden Begrifflichkeiten.

Ein geschlossenes Bauteil, das zur Aufnahme von unter Druck stehenden Fluiden ausgelegt und gebaut ist, einschließlich der direkt angebrachten Teile bis hin zur Vorrichtung für den Anschluß an andere Geräte. Ein Behälter kann mehrere Druckräume aufweisen.

Zur Durchleitung von Fluiden bestimmte Leitungsbauteile, die für den Einbau in ein Drucksystem miteinander verbunden sind. Zu Rohrleitungen zählen insbesondere Rohre oder Rohrsysteme, Rohrformteile, Ausrüstungsteile, Ausdehnungsstücke, Schlauchleitungen oder gegebenenfalls andere druckhaltende Teile. Wärmetauscher aus Rohren zum Kühlen oder Erhitzen von Luft sind Rohrleitungen gleichgestellt.

Einrichtungen, die zum Schutz des Druckgeräts bei einem Überschreiten der zulässigen Grenzen bestimmt sind. Diese Einrichtungen umfassen:

• Einrichtungen zur unmittelbaren Druckbegrenzung wie Sicherheitsventile, Berstscheibenabsicherungen, Knickstäbe, gesteuerte Sicherheitseinrichtungen (CSPRS)
• Begrenzungseinrichtungen, die entweder Korrekturvorrichtungen auslösen oder ein Abschalten oder Abschalten und Sperren bewirken wie Druck-, Temperatur- oder Fluidniveauschalter sowie meß- und regeltechnische Schutzeinrichtungen (SRMCR)

Einrichtungen mit einer Betriebsfunktion, die ein druckbeaufschlagtes Gehäuse aufweisen.

Mehrere Druckgeräte, die von einem Hersteller zu einer zusammenhängenden funktionalen Einheit verbunden werden.

Merkle & Partner hat seinen Fokus auf der Berechnung komplexerer Behälter, die sich mit den vereinfachten Ansätzen nicht mehr berechnen lassen. Die Betrachtung erfolgt anhand von Finite-Elemente-Modellen beliebiger Geometrie. Der Nachweis kann auch mit nichtlinearem Verhalten, Plastizität des Werkstoffs, inhomogener Temperatur etc. führen.

Eine Bewertung der sich ergebenden Verformungen und Spannungen lässt sich nach allen gängigen Normen und Standards (AD2000, ASME, KTA, EuroCode usw. ) vornehmen.

• Thermoschock durch extrem kalte oder heiße Medien (Flüssiggas, Kühlmittel etc.)
• Erdbeben oder Explosionsdruckwelle
• dynamische Flanschbelastung aus Druckstößen
• zeitlich veränderliche (transiente) Druck-/Termperaturbelastung, die die Betriebsfestigkeit des Bauteils beeinflusst
• Eine Bewertung der sich ergebenden Verformungen und Spannungen lässt sich nach allen gängigen Normen und Standards (AD2000, ASME Sec. III + VIII, KTA, DIN EN 13445 usw.) vornehmen.

Die Berechnung mittels Finite-Elemente-Methode (FEM) hilft unseren Kunden, Zeit und Kosten zu sparen und kann bereits während der Entwicklung Hinweise auf mögliche Schwachstellen und Optimierungspotenzial geben.

• stationäre / instaionäre Strömungen
• laminare / turbulente Strömungen
• inkompressible / kompressible Strömungen
• Strömungen mit (gekoppeltem) Wärmeübergang
• Strömungen mit chemischen Reaktionen (inkl. Verbrennung)
• Mehrphasenströmungen

Optimierungsziele

•  Gewicht reduzieren
•  Materialkosten minimieren
•  Montageaufwand verringern
•  Eignung alternativer Werkstoffe

Optimierungsstrategien

•  Topologieoptimierung
•  Design of Experiments (DoE)
•  Behavioural Modeling Extension (BMX)
•  Designoptimierung

 Normen und Standards

•  AD-2000
•  ASME Sec. 8 Div. 1+2
•  ASME Sec. 3
•  EN 13445
•  EN 1591
•  PD 5500
•  TEMA
•  KTA
•  RCC-M

Durch zeitabhängige Druck- und Temperaturdifferenzen ergeben sich wechselnde Belastungen der Struktur und damit die Notwendigkeit der Betriebsfestigkeitsanalyse.

Bei bestehenden Bauteilen unterstützen wir Sie bei der Schadensanalyse unter anderem mit Rissfortschrittsberechnung.

Detaillierte Strukturnachweise:

• Tragfähigkeitsnachweis (TN)
• Kriechfestigkeitsnachweis (KFN)
• Kriechdehnungsnachweis (KDN)
• Einspielnachweis (EN)
• Stabilitätsnachweis (SN)
• Standsicherheitsnachweis (SE)
• Kriechermüdung und zyklische Ermüdung (KEN)
   

• Lagerbehälter der Öl- und Gasindustrie
• Kriechfestigkeits Druckluftbehälternachweis (KFN)
• Tankauflieger und -container
• Druckspeicherbehälter
• Wärmetauscher
• Verfahrenstechnische Behälter und Apparate (z.B. Kolonnen)
• beheizte / gekühlte Behälter als Bestandteil einer Anlage
• Abscheider / Sammler / Filter
• Pumpen