Druckbehälter

ASME Section VIII (Division 1 und 2) ist die US-amerikanische Norm, international weithin anerkannt und unter einem akkreditierten Qualitätssystem angewendet. In der EU bildet PED 2014/68/EU den rechtlichen Rahmen, mit EN 13445 als harmonisierter Auslegungsnorm und AD 2000 als anerkanntem alternativen Regelwerk; die CE-Kennzeichnung folgt einem Konformitätsbewertungsverfahren, das sich nach Fluidgruppe und Gefahrenkategorie richtet. Die Normen unterscheiden sich in der Basis der zulässigen Spannungen, im Sicherheitsbeiwert, im zulässigen Berechnungsweg (Auslegung nach Formeln gegenüber Auslegung nach Analyse) und in den Prüfanforderungen. Die anwendbare Norm ergibt sich aus dem Bestimmungsland und der Projektspezifikation.

Der MAWP ist der maximal zulässige Überdruck am oberen Punkt des Behälters in Betriebslage bei der zugeordneten Temperatur und wird durch das schwächste drucktragende Teil begrenzt: Mantel, Böden, Stutzen, Flansche oder Verschraubung. Er wird aus Geometrie, Wanddicke abzüglich Korrosionszuschlag und der zulässigen Spannung des gewählten Werkstoffs bei Auslegungstemperatur berechnet. Betriebsdruck, statische Höhe, Ansprechdruck der Sicherheitseinrichtung und Korrosionszuschlag werden bei der Festlegung des Auslegungsdrucks berücksichtigt. Der Wert wird für den konkreten Behälter berechnet und nicht aus einem allgemeinen Richtwert übernommen.

Drucktragende Teile werden üblicherweise mit Abnahmeprüfzeugnissen nach EN 10204 3.1 dokumentiert, mit einer Zertifizierung nach 3.2, wenn die Spezifikation oder die benannte Stelle eine Bestätigung durch Dritte verlangt. Die Bescheinigungen umfassen chemische Zusammensetzung und mechanische Eigenschaften, einschließlich Kerbschlagprüfung bei der festgelegten tiefen Temperatur, sofern der Einsatz dies erfordert. Die Dokumentationsanforderungen werden in der Spezifikationsphase vereinbart und in der Werkstoffrückverfolgbarkeit des Behälters abgebildet.

Ja. Das Medium bestimmt Werkstoffauswahl (austenitische Edelstähle für kryogene und korrosive Einsätze, Kohlenstoffstähle mit geeigneter Kerbschlagzähigkeit für viele Kohlenwasserstoffeinsätze), Korrosionszuschlag, Innenoberfläche, Verträglichkeit von Dichtungen und Abdichtungen sowie jede Plattierung oder Auskleidung. Es legt außerdem den Bereich der Auslegungstemperatur, die Anforderungen an die Kerbschlagprüfung und die Sauberkeit fest, einschließlich der Reinigung für den Sauerstoffbetrieb. Die Konfiguration wird gegen das Prozessdatenblatt der Anwendung geprüft.

Größe, Druckstufe, Ausrichtung, Überstand und Verstärkung der Stutzen ergeben sich aus den Prozess- und Rohrleitungsanforderungen und umfassen Ein- und Austritt, Entleerung, Entlüftung, Entlastung, Messstellen und Zugangsöffnungen. Flanschverbindungen nach ASME B16.5 und B16.47 oder EN 1092-1, Gewindeanschlüsse, Stutzen mit Stiftschraubenanschluss und Verstärkungsscheiben sind übliche Ausführungen. Jede Öffnung erfordert eine Verstärkungsberechnung nach der anwendbaren Norm sowie Mindestabstände zu Hauptnähten und zu benachbarten Stutzen. Die endgültige Stutzenliste ergibt sich aus der für das Projekt vereinbarten Aufstellungszeichnung.

Übliche Verfahren sind Durchstrahlungsprüfung (RT) oder Ultraschallprüfung (UT) an Stumpfnähten, Magnetpulverprüfung (MT) oder Eindringprüfung (PT) an Kehlnähten, Stutzenanschlussnähten und Kantenvorbereitungen sowie durchgehende Sichtprüfung. Der Prüfumfang (stichprobenartig, teilweise oder vollständig) folgt dem in der Auslegungsberechnung angesetzten Schweißnahtfaktor und der Kategorie des Behälters nach der Norm. Die Wasserdruckprüfung mit dem in der Norm festgelegten Vielfachen des Auslegungsdrucks schließt die Verifizierung ab; eine pneumatische Prüfung wird nur eingesetzt, wenn eine Wasserdruckprüfung nicht praktikabel ist. Die angewandten Verfahren und der Prüfumfang sind im Prüf- und Überwachungsplan festgelegt.

Eine Wärmebehandlung nach dem Schweißen wird durchgeführt, wenn die Norm dies aufgrund von Werkstoffgruppe, Wanddicke und Betriebsbedingungen verlangt, oder wenn die Spezifikation sie zur Verringerung von Eigenspannungen und zur Verbesserung der Zähigkeit vorsieht. Kryogene Behälter aus austenitischem Edelstahl werden in der Regel keinem PWHT unterzogen, da hier der lösungsgeglühte Zustand und das Risiko der Sensibilisierung maßgeblich sind, während dickwandige Behälter aus Kohlenstoff- und niedriglegiertem Stahl häufig wärmebehandelt werden. Aufheiz- und Abkühlraten, Haltetemperatur und Haltezeit folgen der anwendbaren Norm und der qualifizierten Schweißanweisung. Ob PWHT zur Anwendung kommt, wird in der Auslegungsprüfung des konkreten Behälters festgelegt.