Rohrleitungen 1
Grundlagen, Rohrwerkstoffe, Rohrherstellung, Komponenten
- 2024
- Buch
- Herausgegeben von
- Hans-Burkhard Horlacher
- Ulf Helbig
- Verlag
- Springer Berlin Heidelberg
Über dieses Buch
Als Springer Reference bietet die nunmehr 3. Auflage des Fachbuchs Rohrleitungen 1 und 2 eine anspruchsvolle, wissenschaftlich fundierte Fakten- und Wissenssammlung, die sich auf den kompletten Bereich der Rohrleitungstechnologie erstreckt. Das Buch stellt eine unentbehrliche Hilfe zum konstruktiven Verständnis, zur Funktionsweise und zum Betrieb von Rohrleitungen aller Art dar.
Band 1 versteht sich als Basis zum Band Rohrleitung 2 und dessen Schwerpunkten
zu Einsatzfeldern von Rohrleitungen, deren Bemessung und Berechnung, zu Verlegung und Einbau sowie zur Rehabilitation oder Sanierung von Altleitungen. Der Teil Rohrleitung 1 richtet den Fokus auf die Grundlagen, Rohrwerkstoffe, Rohrherstellung und auf wichtige Rohrleitungskomponenten wie Armaturen, Messeinrichtungen oder Kompensatoren.
Zahlreiche Abbildungen und Diagramme, Tabellen sowie Beispiele runden die
Ausführungen ab.
Anzeige
Inhaltsverzeichnis
-
Frontmatter
-
Allgemeine Grundlagen zur Rohrleitungstechnik
-
Frontmatter
-
1. Historische Entwicklung der Rohrleitungstechnik
Harald Roscher, Ulf HelbigDieser Fachbeitrag bietet eine umfassende Darstellung der historischen Entwicklung der Rohrleitungstechnik, die in fünf Perioden unterteilt wird. Beginnend mit den ersten Kanalisationsanlagen in den Großstädten des Altertums, wie Babylon und Rom, wird die Entwicklung bis hin zu den modernen Versorgungssystemen des 20. Jahrhunderts nachgezeichnet. Besondere Aufmerksamkeit wird den Materialien und Technologien geschenkt, die im Laufe der Jahrhunderte verwendet wurden, von Gussrohren über Stahl- und Betonrohre bis hin zu modernen Kunststoffen. Die Entwicklung der Rohrleitungstechnik wird durch die Einführung von Gussrohren im Mittelalter, die zentrale Wasserversorgung während der industriellen Revolution und den Ausbau der städtischen Versorgungssysteme im 20. Jahrhundert geprägt. Der Beitrag hebt auch die Herausforderungen und Lösungen hervor, die mit der Instandhaltung und Modernisierung der bestehenden Infrastrukturen verbunden sind, und bietet damit einen tiefgehenden Einblick in die technische und historische Entwicklung dieses zentralen Bereichs der Ingenieurwissenschaft.KI-Generiert
Diese Zusammenfassung des Fachinhalts wurde mit Hilfe von KI generiert.
ZusammenfassungDie Entwicklung der Rohrleitungstechnik und des Rohrleitungsbaus lässt sich in insgesamt fünf Perioden gliedern. Die Periode 1 reicht bis zu 5000 Jahre in das Altertum zurück. Die 2. Periode bezeichnet ab Mitte des 15. Jahrhunderts bis um 1800 den Beginn der neuzeitlichen Rohrleitungstechnik. Die 3. Periode umfasst die Etablierung der modernen zentralen und einheitlichen Ver- und Entsorgung mit Beginn der industriellen Revolution von Anfang des 19. Jahrhunderts bis ca. 1900. Mit Beginn des 20. Jahrhunderts begann die 4. Periode, die mit dem massiven Ausbau der städtischen Ver- und Entsorgungsanlagen für Wasser und Abwasser sowie der Kraftwerks- und Industrieanlagen in Europa und den USA einherging. Das ausgehende 20. Jahrhundert ist seit den 1970er-Jahren durch die bis dato andauernde 5. Periode mit Rehabilitation und Modernisierung der bestehenden Infrastruktur geprägt. Das Kapitel unterteilt und beschreibt die historischen Entwicklungsphasen in der Rohrleitungstechnik und im Rohrleitungsbau. Des Weiteren werden die Erfindung und Entwicklung der modernen Rohrwerkstoffe in jeweils kompakten Abrissen erörtert und behandelt. -
2. Rohrleitungssysteme – Grundlagen, Begriffe, Kenngrößen und Bestandteile
Ulf Helbig, Hans-B. HorlacherDer Fachbeitrag behandelt die grundlegenden Aspekte von Rohrleitungssystemen, einschließlich der Definitionen, Kenngrößen und Bestandteile. Es wird unterschieden zwischen gasförmigen, flüssigen und feststoffhaltigen Transportmedien, die jeweils spezifische physikalische Eigenschaften und Bemessungskriterien erfordern. Besondere Aufmerksamkeit wird den Newton'schen und Nicht-Newton'schen Fluiden geschenkt, deren Verhalten und Bemessungstechniken detailliert erläutert werden. Zudem werden verschiedene Netzstrukturen wie Verästelungsnetze und vermaschte Netze vorgestellt, sowie deren Vor- und Nachteile diskutiert. Der Beitrag deckt auch Betriebszwecke und Betriebsregime ab, wobei zwischen Produktions- und Transportleitungen unterschieden wird. Die Komplexität und Vielfalt der Rohrleitungssysteme in verschiedenen Industriebranchen wird ebenfalls beleuchtet, wobei spezielle Konstruktionen und Sonderleitungen erwähnt werden.KI-Generiert
Diese Zusammenfassung des Fachinhalts wurde mit Hilfe von KI generiert.
ZusammenfassungAuslegung, Bau und Betrieb von Rohrleitungen und damit letztlich ganzer Rohrleitungssysteme und -netze richten sich vor allem nach der Art und Beschaffenheit des zu transportierenden Mediums. Daneben hängen von diesem der Betriebszweck bzw. die Nutzungsart aber auch das dominierende Betriebsregime und somit die Bauform als drucklose oder druckbetriebene, teil- oder vollgefüllte bzw. kalt- oder warm- bzw. heißgehende Rohrleitung ab. Letztlich schlussfolgern daraus alle relevanten Rohrleitungsbestandteile, die für einen funktionsfähigen und sicheren Betrieb erforderlich sind. Das folgende Kapitel erläutert kompakt die Grundlagen zu den physikalischen Charakteristika von Fluiden sowie zur Struktur und zum Betrieb von Rohrleitungssystemen und -netzen. Darüber hinaus werden die wichtigsten Parameter der Rohrgeometrie, die maßgeblichen Druck- und Temperaturkenngrößen sowie typische Rohrleitungsbestandteile erläutert. Die relevanten Regelwerke werden benannt. -
3. Rohrleitungsplanung – Grundlagen, Vorschriften, Regelwerke
Ulf Helbig, Hans-B. HorlacherDas Kapitel behandelt die Grundlagen der Rohrleitungsplanung und stellt die wesentlichen Parameter und Leitungscharakteristika vor, die den Vorgang bestimmen. Es wird auf die funktionalen Randbedingungen und die resultierenden Rohrleitungscharakteristika eingegangen, um eine betriebssichere, wirtschaftliche und nachhaltige Planung zu gewährleisten. Die Auslegung und Bemessung von Rohrleitungen erfolgt nach fluiddynamischen, rohrstatischen und festigkeitstechnischen Kriterien, wobei moderne numerische Methoden und Simulationen zum Einsatz kommen. Zudem werden die relevanten Rechtsvorschriften, Technischen Regeln und Regelwerke berücksichtigt, um die Betriebssicherheit zu gewährleisten. Der Text bietet eine umfassende Übersicht über die Planungsmittel und -bestandteile, einschließlich Fließbildern und Planunterlagen, und geht auf die spezifischen Anforderungen und Auslegungsmethoden ein.KI-Generiert
Diese Zusammenfassung des Fachinhalts wurde mit Hilfe von KI generiert.
ZusammenfassungBei der Planung von Rohrleitungen, Rohrleitungssystemen oder auch komplexen Anlagen sind zahlreiche Planungsgrundsätze und Randbedingungen zu berücksichtigen. Der Planungsablauf lässt sich dabei in bestimmte Ablaufschritte unterteilen, die ggf. iterativ wiederholt werden müssen. Für jede Anlage müssen die Tragfähigkeit, Gebrauchstauglichkeit, Dauerhaftigkeit und somit letztlich die Zuverlässigkeit für die vorgesehene Nutzungsdauer gewährleistet sein. Neben diesen Punkten, die v. a. die Betriebssicherheit und Wirtschaftlichkeit umfassen, sind auch die Aspekte der Nachhaltigkeit und Umweltverträglichkeit zu beachten. Das Kapitel gibt einen gestrafften Überblick zu den Planungsgrundsätzen von Rohrleitungen und Rohrleitungssystemen. Außerdem werden die geltenden Rechtsvorschriften, technischen Regeln, Richtlinien und Standards im Rohrleitungsbau sowie deren Rechts- und Gültigkeitscharakter erläutert. Es wird die Anwendung der Druckgeräterichtlinie besprochen.
-
-
Gussrohrleitungen
-
Frontmatter
-
4. Werkstoff Gusseisen für Rohrleitungen
Jürgen RammelsbergDer Beitrag untersucht die Eigenschaften von Gusseisen mit Kugelgrafit für Rohrleitungen und vergleicht es mit Grauguss. Im Fokus stehen die verbesserten mechanischen Eigenschaften wie Dehnbarkeit und Eigenfestigkeit, die durch die kugelige Form des Grafits erreicht werden. Die Normen und technologischen Anforderungen für die Herstellung und Prüfung von duktilem Gusseisen werden detailliert erläutert, ebenso wie die spezifischen Gefügeaufbauten und deren Einfluss auf die Materialeigenschaften. Besondere Aufmerksamkeit wird der Bestimmung von Zugfestigkeit, Bruchdehnung und Härte gewidmet, wobei auch auf zusätzliche Prüfmethoden wie den Ringfaltversuch eingegangen wird.KI-Generiert
Diese Zusammenfassung des Fachinhalts wurde mit Hilfe von KI generiert.
ZusammenfassungVon allen bekannten und heute verwendeten Rohrarten haben Gussrohre die längste Bewährung vorzuweisen. Für die Fortleitung von Wasser werden sie seit mehreren hundert Jahren, für den Transport von Gas seit ca. 150 Jahren eingesetzt. Die Wasser- und Gasversorgungsnetze in Europa wurden im 19. Jahrhundert mit Rohren aus Gusseisen aufgebaut. Mitte des 20. Jahrhunderts gelang die Entwicklung und Einführung des verbesserten Werkstoffes „duktiles Gusseisen“ auf diesem Sektor. Dadurch konnten die Rohre besser die gestiegenen Belastungen des modernen Straßenverkehrs ertragen. Die Haltbarkeit hat ihre Ursache in der chemischen Zusammensetzung des Werkstoffes Gusseisen, der gegen Korrosionsangriffe der Fördermedien und der Umgebung relativ unempfindlich ist. Die Weiterentwicklung beim Gussrohr erstreckt sich sowohl auf die Gebiete der Schmelztechnik, der Metallurgie als auch auf das Gießverfahren. -
5. Herstellung von Gussrohren und Formstücken
Jürgen RammelsbergDas Kapitel behandelt die Herstellung von Gussrohren und Formstücken, wobei zunächst auf die traditionellen Methoden der Eisenherstellung im Kupolofen eingegangen wird. Im Fokus steht die Nutzung von Elektro-Induktionsöfen zur Reduktion von CO2-Emissionen. Die Kristallisation des Kohlenstoffs im flüssigen Eisen wird durch die Zugabe von Magnesium zur Schmelze bewirkt, was die typische kugelförmige Grafitausbildung des duktilen Gusseisens ermöglicht. Das Schleudergussverfahren wird detailliert beschrieben, bei dem die Rohrwand durch Zentrifugalkräfte gebildet wird. Formstücke werden hingegen in Sandformen gegossen, wobei die Abkühlgeschwindigkeit so gering ist, dass keine thermische Nachbehandlung erforderlich ist. Nach dem Gießen folgen verschiedene Kontroll- und Prüfverfahren zur Sicherstellung der Produkteigenschaften. Die thermische Nachbehandlung der Rohre und die Beschichtung von Formstücken werden ebenfalls thematisiert, wobei verschiedene Verfahren zur Umhüllung und Auskleidung der Rohre und Formstücke beschrieben werden. Abschließend wird die Qualitätskontrolle und Zertifizierung der Produkte behandelt.KI-Generiert
Diese Zusammenfassung des Fachinhalts wurde mit Hilfe von KI generiert.
ZusammenfassungDie Einführung moderner metallurgischer Verfahren sowie Anwendung und ständige Vervollkommnung vor allem des Schleudergießverfahrens haben bedeutende Qualitätsfortschritte bei der Gussrohrherstellung gebracht. Während duktile Gussrohre im Schleudergießverfahren hergestellt werden, entstehen Formstücke und Zubehörteile im Sandgussverfahren. Der Werkstoff „duktiles Gusseisen“ wird durch eine Magnesiumbehandlung, bei Rohren mit einer zusätzlichen Wärmebehandlung, gebildet. Dem Schutz vor Korrosion dient ein umfangreiches System von Umhüllungen und Auskleidungen, die auf den jeweiligen Einsatzbereich (Boden und Durchflussmedium) abgestimmt sind. In den Stofffluss der Herstellung sind Prüfungen zur Sicherstellung einer gleichbleibenden Qualität integriert. -
6. Gussrohre – Qualitätsmanagement und Nachhaltigkeit
Jürgen RammelsbergDer Fachbeitrag beleuchtet die Rolle des Qualitätsmanagements als gemeinsame Aufgabe von Herstellern und Anwendern von Gussrohren. Basierend auf der DIN EN ISO 9000 (2015) wird die Bedeutung von Kundenbezug, Prozessorientiertheit und kontinuierlicher Qualitätsverbesserung hervorgehoben. Zudem wird die Nachhaltigkeit von Gussrohrsystemen unter ökonomischen, ökologischen und technischen Gesichtspunkten untersucht. Die ökonomischen Vorteile umfassen hohe Produktivität und Kosteneinsparungen durch den Einsatz von Steckmuffen-Verbindungen. Ökologisch überzeugen Gussrohre durch den Einsatz von recycelten Materialien und geringe Wartungsaufwendungen. Technisch zeichnen sie sich durch hohe Zugfestigkeit und Anwendungsfähigkeit in extremen Bedingungen aus, was sie für Turbinenleitungen und Feuerlöschsysteme prädestiniert.KI-Generiert
Diese Zusammenfassung des Fachinhalts wurde mit Hilfe von KI generiert.
ZusammenfassungVersorgungsnetze als Anlagen der Infrastruktur müssen nachhaltig sein. Die Einhaltung der Anforderungen an ihre Dauerhaftigkeit beeinflusst maßgeblich die Wirtschaftlichkeit der Wasserversorgung. Im Herstellerwerk unterliegen alle Abläufe und Prozessschritte einem dokumentierten Qualitätsmanagementsystem. Im weiteren Verlauf der Nutzung der Rohrsysteme sind der wirtschaftliche Einbau, die lange Nutzungsdauer, die niedrige Schadensrate, die geringe Reparaturanfälligkeit und das problemlose Werkstoffrecycling nach möglichst langer Dauer von herausragender Bedeutung für die Nachhaltigkeit des Systems. Diffusionsdichtheit, Druckbelastbarkeit, Nichtbrennbarkeit des Werkstoffes „duktiles Gusseisen“ sind die Grundvoraussetzungen für seinen Einsatz in Leitungen zur Trinkwasserversorgung und Abwasserentsorgung, für Hochdruckanwendungen wie Turbinenleitungen von Wasserkraftwerken, Feuerlöschleitungen und Beschneiungsanlagen. Das Verbindungssystem mit Steckmuffen, vor allem mit zugfesten Steckmuffen-Verbindungen, hat wesentlich zu niedrigen Baukosten und zu der Entwicklung grabenloser Einbauverfahren beigetragen. -
7. Ausführung und Kennzeichnung von Gussrohren und Formstücken
Jürgen RammelsbergDas Kapitel befasst sich umfassend mit der Ausführung und Kennzeichnung von Gussrohren und Formstücken, insbesondere mit der Verwendung von Muffenverbindungen für erdüberdeckte und oberirdische Rohrleitungen. Es werden die verschiedenen Verbindungstypen wie Steckmuffen, Flanschverbindungen und längskraftschlüssige Verbindungen detailliert beschrieben. Ein weiterer Schwerpunkt liegt auf der Berechnung der Wanddicken gemäß den aktuellen Normen und Druckklassen. Besonders hervorgehoben wird die Bedeutung der Gelenkigkeit und Längsbeweglichkeit der Muffenverbindungen, die die auf die Rohrleitungen wirkenden Kräfte erheblich reduzieren. Zudem werden die Anforderungen an die Kennzeichnung von Rohren und Formstücken gemäß den geltenden Normen und Verbandsrichtlinien dargestellt. Das Kapitel bietet praktische Hinweise zur Anwendung dieser Technologien in verschiedenen Einsatzbereichen, von der Trinkwasserversorgung bis hin zu Abwasseranlagen, und zeigt auf, wie durch die Wahl der richtigen Verbindungen und Wanddicken die Lebensdauer und Sicherheit der Rohrleitungssysteme optimiert werden können.KI-Generiert
Diese Zusammenfassung des Fachinhalts wurde mit Hilfe von KI generiert.
ZusammenfassungDas typische Merkmal für erdüberdeckte Gussrohrleitungen ist die bewegliche Steckmuffen-Verbindung. Sie entlastet das Rohr unter Innendruck von axialen Spannungen. Durch die Beweglichkeit werden Biegespannungen aus Erdbewegungen (Bodensetzungen, Erdbeben) reduziert. Die Entwicklung von längskraftschlüssigen Muffenverbindungen hat zu vermehrtem Einsatz duktiler Gussrohre bei den grabenlosen Einbauverfahren geführt. Flanschverbindungen sind starr, sie werden bevorzugt bei oberirdischem Einbau verwendet. In jüngster Zeit sind die früher üblichen Wanddicken-Klassen der Rohre durch Druck-Klassen abgelöst worden, was zu geringeren Mindestwanddicken geführt hat. Bei den längskraftschlüssigen Rohr-Systemen mit ihren komplexeren Spannungszuständen in der Rohrwand ist der zulässige Mindestbetriebsdruck für das gewählte System auf dem Rohr anzugeben. -
8. Steckmuffen-Verbindungen und deren Lagesicherung bei Gussrohrleitungen
Jürgen RammelsbergDas Kapitel behandelt umfassend die Verwendung von Steckmuffen-Verbindungen bei Gussrohrleitungen und deren Lagesicherung. Es werden die technischen und wirtschaftlichen Vorteile dieser Verbindungen im Vergleich zu traditionellen Methoden hervorgehoben. Besonderes Augenmerk liegt auf den Anforderungen der Europäischen Produktnormen DIN EN 545 und DIN EN 598, die spezifische Anforderungen an Abwinkelbarkeit, Längsbeweglichkeit und Druckzustände stellen. Die Dichtfunktion und die hohe Formstabilität der Muffen werden detailliert erläutert, ebenso wie die praktischen Anwendungen in Wasser- und Abwasserleitungen. Zudem werden die Herausforderungen und Lösungen bei der Lagesicherung durch Betonwiderlager behandelt, um die Stabilität der Rohrsysteme zu gewährleisten. Das Kapitel bietet praktische Hinweise und technische Details, die für Fachleute in der Rohrleitungstechnik von großem Interesse sind.KI-Generiert
Diese Zusammenfassung des Fachinhalts wurde mit Hilfe von KI generiert.
ZusammenfassungAls längsverschiebbare Gelenke vermindern Steckmuffen-Verbindungen Momente bzw. Spannungen in erdüberdeckten Rohrleitungen. Sie sind einfach und trotzdem sicher zu montieren. Ihre Dichtheit bleibt auch bei maximaler Dezentrierung oder Abwinkelung der Rohre erhalten. Selbst bei hohen Überdeckungen bleiben Steckmuffen-Verbindungen von Rohrsystemen aus duktilem Gusseisen dauerhaft dicht. Rohrsysteme mit Steckmuffen-Verbindungen sind üblicherweise nicht längskraftschlüssig ausgeführt. An Richtungs-, Querschnittsänderungen und Endverschlüssen sowie an Abzweigen resultieren aus dem Innendruck Kräfte, die in den Baugrund eingeleitet werden müssen. -
9. Längskraftschlüssige Verbindungen bei Gussrohrleitungen
Jürgen RammelsbergLängskraftschlüssige Muffen-Verbindungen sind unerlässlich, um die Kräfte aus dem Innendruck in Gussrohrleitungen sicher zu übertragen. Diese Verbindungen werden insbesondere bei grabenlosen Einbau- und Auswechselungstechniken eingesetzt. Die Prüfung nach DIN EN 545 verlangt einen Prüfdruck von (1,5 × PFA + 5) [bar], um die Funktionsfähigkeit zu gewährleisten. Die Anzahl der zu sichernden Rohrverbindungen hängt von verschiedenen Faktoren ab, wie dem Rohraußendurchmesser und dem Systemprüfdruck. Das Arbeitsblatt DVGW GW 368 fasst die Berechnungen in Tabellen zusammen, was die Planung erleichtert. Für Berechnungen außerhalb der Tabellenwerte steht ein Online-Rechenprogramm zur Verfügung. Besondere Aufmerksamkeit gilt den Bauarten der längskraftschlüssigen Verbindungen, wie formschlüssige und reibschlüssige Konstruktionen, sowie den Empfehlungen für den Einbau in bindigen Böden im Grundwasser.KI-Generiert
Diese Zusammenfassung des Fachinhalts wurde mit Hilfe von KI generiert.
ZusammenfassungBewegliche längskraftschlüssige Verbindungen nehmen Axialkräfte aus dem Innendruck auf und lassen damit Betonwiderlager an Richtungs- oder Querschnittsänderungen sowie an Endverschlüssen oder Streckenarmaturen überflüssig werden. Die Entwicklung der grabenlosen Einbau- und Erneuerungsverfahren ist zu einem großen Teil den längskraftschlüssigen Verbindungen zu verdanken. Es gibt formschlüssige und reibschlüssige Konstruktionen. Erstere weisen auf dem Einsteckende des Rohres eine Schweißraupe auf, an der sich Halteelemente abstützen und damit die Längskräfte auf die Muffe des nächsten Rohres übertragen. Bei den reibschlüssigen Konstruktionen übernehmen gezahnte Krallenelemente diese Funktion, sie graben sich in die Oberfläche des Einsteckendes ein. Die unterschiedlichen Konstruktionen, ihre Einsatzbereiche und Leistungsmerkmale werden ebenso dargestellt wie die Bemessungsgrundlagen einschließlich eines Online-Rechentools für die praktische Anwendung. -
10. Umhüllungen und Auskleidungen von Guss-Rohrsystemen
Jürgen RammelsbergDas Kapitel umfasst eine detaillierte Analyse der Auswahl und Anwendung von Umhüllungen und Auskleidungen für Guss-Rohrsysteme. Es werden verschiedene Umhüllungssysteme wie Polyethylen, Polyurethan, Epoxidharz und Zementmörtel beschrieben und deren Einsatzbereiche in Abhängigkeit von Bodenparametern wie pH-Wert, Basenkapazität und Lage zum Grundwasser dargestellt. Zudem werden aktive Beschichtungen auf Zinkbasis und deren Ausschlusskriterien erörtert. Das Kapitel beleuchtet auch baustellenseitige Maßnahmen wie korrosionsschutzgerechte Bettungen und den Schutz von Verbindungsbereichen. Darüber hinaus werden verschiedene Auskleidungen für Rohrleitungen und Formstücke, wie Zementmörtel- und Polyurethan-Auskleidungen, sowie deren spezifische Anforderungen und Anwendungsbereiche detailliert beschrieben. Die umfassende Darstellung der verschiedenen Schutzsysteme und deren spezifischen Eigenschaften macht das Kapitel zu einer wertvollen Ressource für Fachleute in der Rohrleitungstechnik.KI-Generiert
Diese Zusammenfassung des Fachinhalts wurde mit Hilfe von KI generiert.
ZusammenfassungRohre und Formstücke aus duktilem Gusseisen sowie Armaturen aus Gusseisen mit Kugelgrafit werden grundsätzlich mit Werksumhüllungen und -auskleidungen geliefert, die ggf. auf der Baustelle ergänzt werden. Alle Korrosionsschutzmaßnahmen sind im Hinblick auf die Bodenart, Umgebungsbedingungen sowie das Durchflussmedium so zu wählen, dass die Dauerhaftigkeit der Rohrleitung sichergestellt ist. Ein komplettes Regelwerk versetzt den Planer in die Lage, für gegebene Bedingungen die geeignete Umhüllung bzw. Auskleidung auszuwählen. -
11. Einsatzgebiete und technische Regelwerke von Gussrohrleitungen
Jürgen RammelsbergDas Kapitel beleuchtet die vielfältigen Einsatzgebiete von Gussrohrleitungen, die seit etwa 150 Jahren in der städtischen Versorgungsinfrastruktur für Gas und Trinkwasser eine zentrale Rolle spielen. Es wird auf die klassischen Einsatzfelder wie den Transport von Trink-, Brauch- und Betriebswasser sowie Abwasser eingegangen und die technischen Herausforderungen, denen diese Leitungen ausgesetzt sind, beschrieben. Besondere Aufmerksamkeit wird den technischen Regelwerken und Normen gewidmet, die die Sicherheit und Langlebigkeit der Rohrleitungen gewährleisten. Dazu gehören die Normen DIN EN 545 für Wasserleitungen und DIN EN 598 für Abwasserleitungen. Zudem werden spezielle Anwendungsbereiche wie Löschwasserleitungen, Triebwasserleitungen und Beschneiungsanlagen detailliert erläutert. Die Verwendung von duktilen Gussrohren in diesen speziellen Bereichen wird durch ihre hohe Widerstandsfähigkeit, Feuerbeständigkeit und robuste Verbindungstechnik begründet. Das Kapitel schließt mit einem Überblick über die technischen Regelwerke und Normen, die für den Bau und die Wartung von Gussrohrleitungen relevant sind.KI-Generiert
Diese Zusammenfassung des Fachinhalts wurde mit Hilfe von KI generiert.
ZusammenfassungBeim Aufbau der städtischen Versorgungsinfrastruktur für Trinkwasser und Gas vor ca. 150 Jahren standen fast nur Gussrohre zur Verfügung. Die vor etwa 50 Jahren eingeführten duktilen Gussrohre dienen heute hauptsächlich der Trinkwasserversorgung und der Abwasserentsorgung. Duktiles Gusseisen verfügt jedoch über Werkstoffeigenschaften, die den zusätzlichen Einsatz der Rohre zum Bau von Feuerlöschleitungen, Triebwasserleitungen für Wasserkraftwerke oder auch für Schneekanonen erlauben. Die leistungsfähigen längskraftschlüssigen Verbindungen bieten die Voraussetzung für die Anwendung duktiler Gussrohre bei den grabenlosen Einbau- und Erneuerungsverfahren.
-
-
Stahlrohrleitungen
-
Frontmatter
-
12. Materialeigenschaften von Stahl
Gerd Mühlenbeck, Ulf HelbigDas Kapitel 'Materialeigenschaften von Stahl' behandelt die grundlegenden Eigenschaften und Strukturen von Stahl, beginnend mit der Gefügeausbildung und dem kristallinen Aufbau. Das Eisen, das Hauptbestandteil des Stahls, bildet beim Erstarren aus der Schmelze ein Gefüge mit deutlich sichtbaren Korngrenzen. Diese Korngrenzen werden durch Adhäsionskräfte zusammengehalten, was zu einer quasi-isotropen Verhaltensweise des Materials führt. Die Kristallstruktur des Stahls kann je nach Abkühlungsbedingungen kubisch-raumzentriert oder kubisch-flächenzentriert sein, was zu Volumenänderungen und inneren Spannungen führen kann. Durch die Zugabe von Kohlenstoff und anderen Legierungselementen wie Mangan, Chrom und Nickel werden die mechanischen und chemischen Eigenschaften des Stahls maßgeblich beeinflusst. Das Zustandsschaubild des Eisen-Kohlenstoff-Systems zeigt die Phasenumwandlungen und die Bildung von Gefügebildern wie Austenit und Perlit. Verschiedene Wärmebehandlungsverfahren wie Normalglühen, Spannungsarmglühen und Rekristallisationsglühen werden detailliert beschrieben und deren Einfluss auf die Festigkeits- und Zähigkeitseigenschaften des Stahls analysiert. Zudem werden Werkstoffkennwerte wie Zugfestigkeit, Bruchdehnung und Kerbschlagzähigkeit erläutert, die für die Bewertung der mechanischen Eigenschaften des Stahls von großer Bedeutung sind. Das Kapitel bietet eine umfassende Darstellung der Materialeigenschaften von Stahl und deren Beeinflussung durch verschiedene Faktoren, was es zu einem wertvollen Nachschlagewerk für Fachleute in der Materialwissenschaft und Werkstofftechnik macht.KI-Generiert
Diese Zusammenfassung des Fachinhalts wurde mit Hilfe von KI generiert.
ZusammenfassungDas Kapitel beschäftigt sich mit Stahl und dessen Materialeigenschaften, insbesondere die typischen Materialkennwerte stehen im Fokus der Betrachtungen. Stahl bildet beim Erstarren je nach Kohlenstoffgehalt Kristallite, die kubisch-raumzentriert (Ferrit) oder kubisch-flächenzentriert (Austenit) sind. Durch Zulegieren bestimmter Elemente wie Mangan oder Nickel wird erreicht, dass der Austenit auch noch bei Raumtemperatur beständig bleibt. Die Zusammenhänge für unlegierte Stähle werden in einer eigenen Abbildung gezeigt. Man kann durch Art und Menge meist mehrerer Legierungszusätze die mechanischen und chemischen Eigenschaften, insbesondere auch die Festigkeitskennwerte bei tiefen und hohen Temperaturen, sowie das Korrosionsverhalten beeinflussen. Die relevante Literatur sowie die entsprechenden Normen bzw. Regelwerke sind aufgeführt. -
13. Stähle für Rohrleitungen
Gerd Mühlenbeck, Ulf HelbigDer Fachtext behandelt die Auswahl und Eigenschaften von Stählen für Rohrleitungen, die für den Transport von Flüssigkeiten, Dämpfen und Gasen verwendet werden. Die Festigkeitskennwerte allein reichen nicht zur Bewertung eines Stahls aus, da Spannungsspitzen und Zähigkeitseigenschaften berücksichtigt werden müssen. Bei temperaturbeanspruchten Leitungen sind die durch den Zeitfaktor beeinflussten Festigkeitswerte und mögliche Zunderungsvorgänge relevant. Für aggressive Medien sind korrosionsbeständige Stähle notwendig. Weitere Aspekte umfassen die Verarbeitbarkeit, Schweißbarkeit und Prüfvorschriften. Besondere Stahlzusammensetzungen ermöglichen hohe Festigkeitswerte bei gleichzeitig guter Schweißbarkeit. Für extrem hohe Drücke bei großen Rohrdurchmessern sind hochfeste Stähle erforderlich, die spezielle Legierungskombinationen und Wärmebehandlungen benötigen. Auch Stähle für tiefe Temperaturen und kaltzähe Stähle werden behandelt, wobei deren Zähigkeitseigenschaften und Verarbeitung im Fokus stehen. Der Text bietet eine umfassende Übersicht über die verschiedenen Anforderungen und Eigenschaften von Stählen für Rohrleitungen und ist daher besonders wertvoll für Fachleute in der Materialwissenschaft und im Rohrleitungsbau.KI-Generiert
Diese Zusammenfassung des Fachinhalts wurde mit Hilfe von KI generiert.
ZusammenfassungDas Kapitel beschäftigt sich vor allem mit Stählen, die speziell im Rohrleitungsbau zum Einsatz kommen. Für die mannigfaltigen Beanspruchungen im Rohrleitungsbau können unlegierte, niedrig legierte und hoch legierte Stähle zur Verwendung kommen, bei deren Besprechung nur auf das Grundsätzliche eingegangen werden kann. Die wesentlichsten Eigenschaften der Stähle werden aufgeführt, und auf die zu beachtenden Werkstoffprobleme bei den verschiedenen Beanspruchungen wird näher eingegangen. Auf die zugehörigen Normen und Stahl-Eisen-Werkstoffblätter wird hingewiesen, da es nicht möglich ist, für jeden Stahl alle technischen Einzelheiten zu behandeln. Die relevante Literatur sowie die entsprechenden Normen bzw. Regelwerke sind aufgeführt. -
14. Herstellung von Stahlrohren und Formstücken
Gerd Mühlenbeck, Ulf HelbigDas Kapitel beleuchtet die Herstellung von Stahlrohren und Formstücken, wobei ein besonderer Fokus auf nahtlose Stahlrohre gelegt wird. Es werden verschiedene Warmverformungsverfahren detailliert beschrieben, darunter das Pilgerschrittverfahren, das Stiefel-/Stopfwalzenverfahren und das kontinuierliche Rohrwalzenverfahren. Jedes Verfahren wird in seinen spezifischen Schritten und Anwendungen erläutert, wobei auch moderne Technologien wie das Stoßbankverfahren nach Ehrhardt und das Pressverfahren nach Ehrhardt berücksichtigt werden. Die Verfahren werden anhand ihrer spezifischen Merkmale und Anwendungsbereiche verglichen, was dem Leser einen umfassenden Überblick über die aktuellen Methoden der Stahlrohrherstellung bietet. Zudem werden die verschiedenen Nachbehandlungsverfahren und Qualitätsprüfungen beschrieben, die zur Sicherstellung der Produktqualität notwendig sind. Das Kapitel ist besonders relevant für Fachleute in der Stahlindustrie und Metallverarbeitung, die tiefergehende Kenntnisse über die Herstellung und Verarbeitung von Stahlrohren benötigen.KI-Generiert
Diese Zusammenfassung des Fachinhalts wurde mit Hilfe von KI generiert.
ZusammenfassungMan unterscheidet nach Art ihrer Herstellung 2 Hauptgruppen von Stahlrohren: nahtlose Stahlrohre und geschweißte Stahlrohre. Die Herstellungsverfahren dieser beiden Rohrarten sowie das Ausgangsmaterial hierfür sind grundverschieden, sodass sie gesondert behandelt werden müssen. Es ist im Laufe der Zeit, vor allem bedingt durch die verschiedenen Verwendungszwecke, eine große Anzahl von Herstellverfahren entwickelt worden. In diesem Kapitel sollen die Verfahren, denen heute eine wesentliche wirtschaftliche Bedeutung beizumessen ist, beschrieben werden, und zwar nur so weit, wie es zum allgemeinen Verständnis für den Rohrleitungsbauer notwendig erscheint. Die relevante Literatur sowie die entsprechenden Normen bzw. Regelwerke sind aufgeführt. -
15. Flanschverbindungen
Gerd Mühlenbeck, Ulf HelbigDer Fachbeitrag behandelt die Grundlagen und Methoden der Flanschverbindungen, die aus Flanschen, Schrauben und Dichtungen bestehen. Es werden die verschiedenen Zustände wie Einbauzustand, Anfahrzustand und Betriebszustand betrachtet und die historischen Entwicklungen sowie aktuellen Normen wie AD-Regelwerk und DIN EN 13445 vorgestellt. Besonders interessant sind die Berechnungsbeispiele, die zeigen, wie durch optimierte Flanschblattdicken und Rohrwandstärken Materialkosten gesenkt werden können. Die Vergleichsspannungshypothesen und die Unterschiede zwischen duktilen und spröden Werkstoffen werden ebenfalls detailliert erläutert. Praktische Beispiele, wie das einer Heißdampfleitung, verdeutlichen die praktische Relevanz der Theorie. Zudem werden die verschiedenen Nachweismethoden wie DBF (Design by Formula) und DBA (Design by Analysis) vorgestellt, wobei die DBA-Methode den rechnerischen Nachweis beliebig geformter Bauteile ermöglicht. Die Auswirkungen auf die Materialeigenschaften und die Vorteile moderner Materialkennwerte werden anhand von Versuchsergebnissen aufgezeigt. Der Beitrag schließt mit Schlussfolgerungen und Konsequenzen für die Flanschauslegung, die sowohl Kosteneinsparungen als auch ökologische Vorteile betonen.KI-Generiert
Diese Zusammenfassung des Fachinhalts wurde mit Hilfe von KI generiert.
ZusammenfassungNeben den nichtlösbaren, längskraftschlüssigen Schweißverbindungen stellen vor allem Flanschverbindungen eine wesentliche Art der Rohrverbindung bei Stahlrohren dar. Flanschverbindungen sind lösbare, längskraftschlüssige Verbindungen. Sie sollten grundsätzlich nach DIN EN 1591 dimensioniert werden. Da die Mindestgarantiewerte für die Streckgrenze von Stahl noch aus dem Jahr 1938 stammen, sollte das Material immer mit 3.1-Zeugnis bestellt werden, um die Vorteile zur Reduktion der Herstellkosten zu nutzen. Dieses Kapitel beschäftigt sich mit allgemeinen Ausführungen zu Flanschen, mit den Nachweismethoden, den Werkstoffen sowie kritischen Anmerkungen zur DIN EN 1092-1. Die relevante Literatur sowie die entsprechenden Normen bzw. Regelwerke sind aufgeführt. -
16. Umhüllung und Auskleidung von Stahlrohren
Ulf Helbig, Gerd MühlenbeckDas Kapitel behandelt die Umhüllung und Auskleidung von Stahlrohren und deren Bedeutung für den Korrosionsschutz. Es werden verschiedene Umhüllungssysteme vorgestellt, darunter Verzinkung, thermoplastische und duroplastische Kunststoffumhüllungen sowie mechanische Schutzumhüllungen. Jede dieser Methoden hat spezifische Anwendungsbereiche und technische Anforderungen. Besonders interessant ist die Diskussion über die Herausforderungen bei der Nachumhüllung von Stahlrohren unter schwierigen Bedingungen und die Notwendigkeit einer sorgfältigen Auswahl und Kombination der verschiedenen Umhüllungssysteme. Zudem wird auf die Auskleidung von Stahlrohren eingegangen, die den inneren Korrosionsschutz gewährleistet und die hydraulischen Eigenschaften der Rohrleitungen optimiert. Der Text bietet einen umfassenden Überblick über die aktuellen Technologien und Best Practices im Bereich des Korrosionsschutzes für Stahlrohre.KI-Generiert
Diese Zusammenfassung des Fachinhalts wurde mit Hilfe von KI generiert.
ZusammenfassungUmhüllungs- und Auskleidungssysteme dienen dem passiven Korrosionsschutz von Stahlrohrleitungen. Die Beschichtungen stellen eine dauerhafte, diffusionssichere Trennung der Stahloberfläche vom korrosiven Medium sicher. Darüber hinaus sollen eine elektrische Isolierung sowie eine entsprechende Hochspannungssicherheit gewährleistet werden, um einen aktiven Elektronen- bzw. Ionen-Austausch zu verhindern. Das folgende Kapitel handelt die Möglichkeiten gemäß dem Stand der Technik zu werkseitigen Umhüllungssystemen und zu nachträglichen Beschichtungen ab. Dabei werden die einzelnen Verfahren beschrieben und erläutert. Darüber hinaus wird auf den Effekt der Selbstheilung von Umhüllungs- und Auskleidungssystemen eingegangen. Die relevante Literatur sowie die entsprechenden Normen bzw. Regelwerke sind aufgeführt.
-
- Titel
- Rohrleitungen 1
- Herausgegeben von
-
Hans-Burkhard Horlacher
Ulf Helbig
- Copyright-Jahr
- 2024
- Verlag
- Springer Berlin Heidelberg
- Electronic ISBN
- 978-3-662-60802-9
- Print ISBN
- 978-3-662-60801-2
- DOI
- https://doi.org/10.1007/978-3-662-60802-9
Informationen zur Barrierefreiheit für dieses Buch folgen in Kürze. Wir arbeiten daran, sie so schnell wie möglich verfügbar zu machen. Vielen Dank für Ihre Geduld.