Rohr mit äußerem Überdruck berechnen

[interpat]

Hallo Experten,

die Gasleitung durch die Ostsee wird während der Montage und vor der Gas-Einbringung ja sicher leer, also innen mit Normaldruck sein. Wenn die Leitung nun auf den Ostsee-Boden abgesenkt wird, steigt der äußere Überdruck ja ordentlich an. Nun darf das Rohr unter dieser Belastung aber nicht zusammenklappen. Also muss sorgfältig gerechnet werden.

Hat hier jemand die Berechnungsgrundlagen für Rohre unter äußerem Überdruck und kann sie für das o. g. Beispiel hier posten?

Bittende Grüße
Pat

[Wolfgang_Hertstein_5ad8b2]

Hallo PAT,

wenn Du es gut machen willst, solltest Du das AD- Merkblatt B6 zu Rate
ziehen. Diese werden von der Arbeitsgemeinschaft Druckbehälter ( AD ) laufend auf dem neuesten Stand der Technik gehalten, und vom TÜV Essen
herausgegeben, man kann diese beim BEUTH Verlag beziehen.
(AD B0 - B13)
Das AD Merkblatt B6 behandelt die Berechnung von " Zylinderschalen unter äusserem Überdruck ". Rohrleitungen, aber auch Behälter sind bei
äusserem Überdruck stets gegen elastisches Einbeulen, und plastisches
Verformen zu berechnen. Die Gleichungen sind sehr komplex ich kann Dir
hier nicht alle mit den nötigen Kommentaren aufschreiben, es würde zu weit führen. Wenn Du mir eine Fax Nr. nennst, könnte ich Dir weiterhelfen. Oder E-Mail an [email protected]

Gruss Wolfgang

[Uwi]

Hallo,

zur Berechnung kann ich dir nix sagen.
Bezüglich der Probleme an der Ostseeleitung scheint mir
die Sache sehr unproblematisch.
die tiefste Stelle der Ostsee ist gerade mal ca. 460m tief.
http://www.io-warnemuende.de/forum/de_sb_ostsee.html

Das wären also nur ca. 46Bar.
Gasleitungen werden IMHO mit deutlich mehr Druck betrieben
(ca. 200Bar). Incl. der notwendigen Sicherheitsfaktoren ist
da der Ostseedruck für die Leitung fast gar keine Beanspruchung.
Gruß Uwi

[drambeldier]

Hi Uwi,

Das wären also nur ca. 46Bar.

das ist nicht das Problem, da die 46 bar von außen den 200 bar im Rohr gegenüberstehen. Die Schwierigkeiten fangen an, wenn der Außendruck größer als der Innendruck wird. Damit schlagen sich zB die Kraftwerksbauer herum, wenn sie die Kondensoren berechnen müssen, in denen der Abdampf entspannt.

Gruß Ralf

[Uwi]

Hallo,

Das wären also nur ca. 46Bar.

das ist nicht das Problem, da die 46 bar von außen den 200 bar
im Rohr gegenüberstehen. Die Schwierigkeiten fangen an, wenn
der Außendruck größer als der Innendruck wird.

Lese noch mal die Frage, dann weißt Du auch, um was es geht
Das Rohr ist anfangs leer und von außen wirkt der Wasserdruck.

Damit schlagen
sich zB die Kraftwerksbauer herum, wenn sie die Kondensoren
berechnen müssen, in denen der Abdampf entspannt.

Ja, da gibt’s Druck bis über 400Bar.

In angefragten Falle sind es aber max. poplige 46Bar von außen,
auf ein Rohr, welches von innen locker 200Bar (mit Sicherheits-
faktor eher 400-500Bar) abkönnen sollte. Das lacht das Rohr nur.

Gruß Uwi

[interpat]

Hallo,

auch hallo,

die tiefste Stelle der Ostsee ist gerade mal ca. 460m tief.
http://www.io-warnemuende.de/forum/de_sb_ostsee.html

erstmal Dank hierfür!

Das wären also nur ca. 46Bar.
Gasleitungen werden IMHO mit deutlich mehr Druck betrieben
(ca. 200Bar).

hast du für den Innendruck (Gas) vielleicht eine Quelle?

Gruß Uwi

Gruß
Pat

[Uwi]

Hallo,

die tiefste Stelle der Ostsee ist gerade mal ca. 460m tief.
http://www.io-warnemuende.de/forum/de_sb_ostsee.html

erstmal Dank hierfür!

Das wären also nur ca. 46Bar.
Gasleitungen werden IMHO mit deutlich mehr Druck betrieben
(ca. 200Bar).

hast du für den Innendruck (Gas) vielleicht eine Quelle?

evtl. sowas ?
http://www.pge.com/education_training/about_energy/h…
http://www.naturalgas.org/naturalgas/transport.asp

Die Kollegen, die Gaszähler für Erdgaspiplines entwickeln,
reden auch immer nur von Drücken im Bereich 100Bar und mehr.
Müßte mal fragen ob 200bar allg. üblich sind. Kann sein, daß
es auch etwas weniger ist. 100Bar sind aber wohl voll normal.
An Problematik ändert das aber sicher nichts. Bei solchen
Leitungen wird sicher mit mehrfacher sicherheit gerechnet.
Gruß Uwi

[drambeldier]

Moin, Uwi,

ob ein Körper von innen aufgeblasen wird oder von außen zusammengedrückt, ist mechanisch ein Riesenunterschied. Vielleicht hilft es, sich einen Luftballon anzuschauen und nach der Verteilung der Kräfte zu fragen. Mit Lesen wirst Du allerdings nicht draufkommen.

Gruß Ralf

[Uwi]

Hallo,

ob ein Körper von innen aufgeblasen wird oder von außen
zusammengedrückt, ist mechanisch ein Riesenunterschied.

Mag sein.
Kannst Du den Unterschied erklären?

Vielleicht hilft es, sich einen Luftballon anzuschauen und
nach der Verteilung der Kräfte zu fragen.

Warum sollte ich das jetzt mit einem Stahlrohr in Bezug setzen,
das Wandstärken von edlichen mm hat?
Denkst Du, die Piplines werden aus Gummi gemacht?

Ob Du’s nun glaubst oder nicht. Bei solchen Rohren, die für den
vielfachen von 50Bar als Innendruck ausgelegt sind, werden knapp
50 Bar von außen keine kritische Belastung sein.

Mit Lesen wirst Du allerdings nicht draufkommen.

Aber Du hast Berufserfahrung im Bereich Druckbehälter und
Rohrbau oder ähnlich, ja?
Gruß Uwi

[drambeldier]

Hi Uwi,

was aufgeblasen wird, erfährt an jeder Stelle den gleichen Druck; wie die Kräfte von außen wirken, kann niemand so recht vorhersagen, sie tun es jedenfalls fast nie gleichmäßig. Bauwerke stürzen übrigens nicht ein, weil die Ingenieure nicht rechnen können, sondern weil es ihnen an Phantasie mangelt.

Gruß Ralf

[Uwi]

Hallo,

was aufgeblasen wird, erfährt an jeder Stelle den gleichen
Druck; wie die Kräfte von außen wirken, kann niemand so recht
vorhersagen, sie tun es jedenfalls fast nie gleichmäßig.

Um konkret auf’s Rohr zurückzukommen.
Du meist also, daß die max. 46 Bar in der Tiefe der Ostsee
nicht gleichmäßig auf den kreisförmigen Umfang verteilt wirken???

Bauwerke stürzen übrigens nicht ein, weil die Ingenieure nicht
rechnen können, sondern weil es ihnen an Phantasie mangelt.

Genau, Ingeniere sind überhaupt völlig ohne Fantasie geboren,
sonst würden die nicht auf Ing. studieren, nicht wahr ?

Mal ehrlich, diese Logik geht mir völlig ab.
Die Gründe für das Einstürzen von Gebäuden können sicher sehr
vielfältig sein. Daß aber Phantasielosigkeit der Ing. eine
Hauptursache sein soll, ist wohl ziehmlicher Unsinn.

Gruß Uwi

[RuBa_5e603c]

Hallo Uwi,

Um konkret auf’s Rohr zurückzukommen.
Du meist also, daß die max. 46 Bar in
der Tiefe der Ostsee nicht gleichmäßig
auf den kreisförmigen Umfang verteilt
wirken???

vor vielen, vielen Jahren war ich im Apparatebau in Wien beschaeftigt. Meine Aufgabe war unter anderem, Antraege fuer die Zertifikation von Druckbehaeltern zu erstellen.

Die Rechnungen fuer Innendruck hatten wohl wenig mit den tatsaechlichen Festigkeitswerten zu tun. Es waren rein „vom Amt vorgeschriebene“ Berechnungen, die von irgendjemandem fuer Druckbehaelter aufgestellt wurden.

Noch weniger technisch waren die Verfahren fuer Aussendruck. Wie gesagt „Genehmigungsrechnungen“.

Aus dieser Zeit erinnere ich mich, dass fuer Aussendruck Wandstaerken ganz DEUTLICH dicker waren als fuer Innendruck.

Ich erinnere mich nur ganz vage, aber 46 atue Aussendruck wuerde sicher aehnlich sein wie fuer mehrere hundert atue Innendruck.

Von wegen, dass das Rohr am Grunde der Ostsee lacht, waere ich nicht so sicher.

Gruesse Rudolf

[chatairliner]

worueber redet ihr?
huhu,

die Gasleitung durch die Ostsee wird während der Montage und
vor der Gas-Einbringung ja sicher leer, also innen mit
Normaldruck sein. Wenn die Leitung nun auf den Ostsee-Boden
abgesenkt wird, steigt der äußere Überdruck ja ordentlich an.
Nun darf das Rohr unter dieser Belastung aber nicht
zusammenklappen. Also muss sorgfältig gerechnet werden.

Hat hier jemand die Berechnungsgrundlagen für Rohre unter
äußerem Überdruck und kann sie für das o. g. Beispiel hier
posten?

ich habe probleme, deine fragestellung zu verstehen…bzw. die antworten der anderen darauf.vielleicht irre ich mich ja, aber…
kann es sein, dass du denkst, dass das rohr bei der montage hohl ist?
wenn du das denkst, wieso sollte das rohr hohl sein? es ist mit wasser gefuellt. zumindest wuerde ich es so machen.
anschliessend wuerde ich das wasser mit dem gasdruckrauspumpen oder so.
also ich weiss es nicht wirklich, aber eine hohles rohr auf dem meeresboden zu verlegen erscheint mir nicht sinnvoll und gefaehrlich.

und nochwas…der aufwand, mitten im meer normaldruck herzustellen, ist der gleiche, als wenn du hier 46bar herstellen willst.

die 46bar sind aber sicher nicht falsch, weil ja eventuelle drueckabfaelle im rohr bei betrieb/nutzung aus sicherheitstechnischen gruenden beruecksichtigt werden.

jedoch muss das bei der montage nicht beruecksichtigt werden, da es da wie gesagt ein rohr der form „bodenloser zylinder“ ist und somit wassergefuellt.

wuerde ich meinen.

aber vielleicht rede ich auch bloedsinn:smile:))lege fuer gewoehnlich keine baiblains in die ostsee:smile:))

schoenen tach noch:smile:

mfg:smile:
rene

[drambeldier]

Hi rene,

der Druck von außen wird nicht bei der Montage ein Problem sein, sondern erst, wenn das Rohr verlegt ist und dann der Gasdruck, aus welchen Gründen auch immer, nicht anliegt. Als Betreiber würde ich schon Wert darauf legen, dass die Konstrukteure diesen Fall bedacht haben.

Gruß Ralf

[chatairliner]

Hi rene,

der Druck von außen wird nicht bei der Montage ein Problem
sein, sondern erst, wenn das Rohr verlegt ist und dann der
Gasdruck, aus welchen Gründen auch immer, nicht anliegt. Als
Betreiber würde ich schon Wert darauf legen, dass die
Konstrukteure diesen Fall bedacht haben.

huhu,

ja…der gedanke kam mir auch. ich wuerde es allerdings so machen, dass ich mit dem gasdruck das wasser rauspumpe. denn anders bekomme ich das wasser gar nicht aus dem rohr. der druck muss enorm sein, um das wasser rauszubekommen. fuer jeglichen hohlraum(luftgefuellt) waere ein enormer aufwand notwendig…also ich mein…wenn man das wasser dann rauspumpt, ist ja keine luft von einem bar drin.

wie gesagt, ich kenn mich jetzt auch nicht so aus, wuerde aber meinen,dass man da unten nie einen luftgefuellten(1 bar)hohlraum hat. der aufwand waere zumindest sehr hoch, um diesen hohlraum halten zu koennen. wenn da also auch nur eine schweissverbindung(oder wie auch immer die stuecken verbunden werden) mal nicht sitzen wuerde, wuerde das rohr voll wasser laufen.

ich weiss auch nicht genau, wie die die kontrollieren. ich nehme aber an, dass da niemand durchgeht, sondern dass da schwimmende ultraschallsonden durchgeschickt werden, die das rohr auf feinststrukturelle risse kontrollieren, damit kein gas austritt, bevor gas durchgeleitet wird.

wer weiss…

mfg:smile:
rene

[Wolfgang_Hertstein_5ad8b2]

Hallo,

ob ein Körper von innen aufgeblasen wird oder von außen
zusammengedrückt, ist mechanisch ein Riesenunterschied.

Mag sein.
Kannst Du den Unterschied erklären?

Schau Dir die gängigen Mineralwasserflaschen aus dünnwandigem Kunststoff an, wenn Du den Verschluss öffnest entweicht mit lautem Zischen der innere Überdruck, dennoch halten sie dies problemlos aus!

Leere nun die Flasche, und sauge mit dem Mund am Schraubverschluss,
bei geringem Unterdruck in der Flasche beult diese sofort ein, genau
dies passiert auch mit Behältern oder mit Rohren, wenn diese nicht mit Versteifungsringen oder Sicken gegen äusseren Überdruck versehen wurden.

Vielleicht hilft es, sich einen Luftballon anzuschauen und
nach der Verteilung der Kräfte zu fragen.

Warum sollte ich das jetzt mit einem Stahlrohr in Bezug
setzen,
das Wandstärken von edlichen mm hat?
Denkst Du, die Piplines werden aus Gummi gemacht?

Ob Du’s nun glaubst oder nicht. Bei solchen Rohren, die für
den
vielfachen von 50Bar als Innendruck ausgelegt sind, werden
knapp
50 Bar von außen keine kritische Belastung sein.

Mit Lesen wirst Du allerdings nicht draufkommen.

Aber Du hast Berufserfahrung im Bereich Druckbehälter und
Rohrbau oder ähnlich, ja?
Gruß Uwi

[Wolfgang_Hertstein_5ad8b2]

Hallo Uwi,

Um konkret auf’s Rohr zurückzukommen.
Du meist also, daß die max. 46 Bar in
der Tiefe der Ostsee nicht gleichmäßig
auf den kreisförmigen Umfang verteilt
wirken???

vor vielen, vielen Jahren war ich im Apparatebau in Wien
beschaeftigt. Meine Aufgabe war unter anderem, Antraege fuer
die Zertifikation von Druckbehaeltern zu erstellen.

Die Rechnungen fuer Innendruck hatten wohl wenig mit den
tatsaechlichen Festigkeitswerten zu tun. Es waren rein „vom
Amt vorgeschriebene“ Berechnungen, die von irgendjemandem fuer
Druckbehaelter aufgestellt wurden.

Noch weniger technisch waren die Verfahren fuer Aussendruck.
Wie gesagt „Genehmigungsrechnungen“.

Aus dieser Zeit erinnere ich mich, dass fuer Aussendruck
Wandstaerken ganz DEUTLICH dicker waren als fuer Innendruck.

Ganz richtig Rudolf, und zwar derart dicker, das z.B. Behälter aus den
rost- und säurebetändigen Stählen wie Z.B. 1.4571 oder die noch sehr viel teureren Nickellegierungen wie Alloy C-4 ; Wst.-Nr. 2.4610 nicht mehr bezahlbar wären. Deshalb werden Versteifungsringe mit berechnetem Widerstandsmoment in bestimmten Abständen von
aussen aufgebracht, um die freie Beullänge des Behältermantels zwischen den Versteifungsringen möglichst kurz zu halten! Dann kann die Behälterwanddicke wieder kleiner werden.!

Ich erinnere mich nur ganz vage, aber 46 atue Aussendruck
wuerde sicher aehnlich sein wie fuer mehrere hundert atue
Innendruck.

Von wegen, dass das Rohr am Grunde der Ostsee lacht, waere ich
nicht so sicher.

Gruesse Rudolf

[chatairliner]

Bauwerke stürzen übrigens nicht ein, weil die Ingenieure nicht
rechnen können, sondern weil es ihnen an Phantasie mangelt.

hihi, das kann nur von einem sehr fantasivollen traeumer kommen:smile:))*gg*

[drambeldier]

Moin, Wolfgang,

danke für das schöne Beispiel!

Gruß Ralf

[interpat]

Gasleitung Ergebnisse
Hallo Experten,

ich will euch die Ergebnisse meiner Berechnung nicht vorenthalten!

Ein Rohr mit einem inneren Durchmesser von 1,20 m, einem inneren Überdruck von 200 bar und einer Wandstärke von 43 mm hat in der Wandung eine Zugspannung von 279 N/mm². Das ist auch für Stahl nicht gerade wenig.

Und wenn ich den Blick in das entsprechende AD-Merkblatt und in meinen guten alten DUBBEL richtig interpretiert habe, dann ist für dieses Rohr der maximale äußere Überdruck gegen elastische Verformung 48 bar und gegen plastische Verformung 61 bar. Da aber der kleinste dieser beiden Drücke für die Auslegung maßgeblich ist, sollte diese Leitung nicht tiefer als 480 m verlegt werden.

Zusätzlich hat die Wandstärke von mindestens 43 mm noch einen nicht zu unterschätzenden Vorteil: Die Rohrleitung geht unter! Kleinere Wandstärken geben dem Rohr eine Auftriebskraft, die größer als dessen Gewichtskraft ist. Die Rohrleitung würde schwimmen bzw. sie müsste mit zusätzlichem Ballast verstehen werden, damit man sie auf den Grund der Ostsee (deren Salzgehalt hier unberücksichtigt blieb) legen kann.

Auf die angesprochene Verlegung mit Wasserfüllung gehe ich nur so weit ein, dass das Wasser anschließend mit einem Molch heraus gedrückt werden müsste. So was wird aber meines Wissens nur bei innen geschliffenen Präzisionsrohren aus Edelstahl bis Nennweite 125 gemacht.

Gruß
Pat