Die Anforderungen für die Behälter Druckprüfung sind gemäß der Druckgeräterichtlinie (PED) in den grundlegenden Anforderungen in Anhang I Abschnitt 7.4 enthalten sowie in der harmonisierten Norm EN 13445. Die hydrostatische Druckprüfung ist Bestandteil der Endabnahme gemäß PED Anhang I Abschnitt 3.2 und ist für alle Druckgeräte wie Druckbehälter, Rohrleitungen, druckhaltende Ausrüstungsteile, Ausrüstungsteile mit Sicherheitsfunktion und Baugruppen vorgeschrieben.
Diese Druckprüfung ist dazu gedacht, die geforderte Druckfestigkeit unter Innendruck zu prüfen. Die Prüfung dient dem Nachweis der Integrität des Endprodukts.
1. Berechnung des Prüfdrucks für die Standarddruckprüfung
Der Prüfdruck muss gemäß PED Anhang I Abschnitt 7.4 (sowie EN 13445-3 Abschnitt 10.2.3.3 a) unter Verwendung der folgenden Formeln berechnet werden:
(1) Pt = Ps • 1,43
or
(2) Pt = Pd • 1,25 • ƒa / ƒTd
Maßgeblich ist der höhere der beiden berechneten Prüfdrücke Pt, der nicht überschritten werden darf.
Der Faktor 1,25 • ƒa / ƒTd in der obigen Formel (2) berücksichtigt die temperaturabhängigen Festigkeitseigenschaften berücksichtigt.
Hinweis: Bei der Prüfung von Lastfällen im Rahmen der abschließenden Bewertung kann die Korrosionszugabe vernachlässigt werden.
wobei:
| Pt | der am höchsten Punkt des Behälterinneren in der Prüfposition gemessene Prüfdruck |
| Pd | die Bemessungsdruck für den Fall der maximalen Druckbelastung; |
| Td | die Auslegungstemperatur für den Fall der maximalen Druckbelastung; |
| Ps | der maximal zulässige Druck des Behälters; |
| ƒa | die Nennbemessungsspannung für normale Betriebslastfälle des Materials des betreffenden Bauteils bei der Prüftemperatur Ttest |
| ƒTd | die Nennbemessungsspannung für normale Betriebslastfälle des Werkstoffs des betreffenden Bauteils bei der Auslegungstemperatur Td |
Der Prüfdruckfaktor 1,43 in Formel (1) bedeutet, dass unter den Prüfbedingungen eine Beanspruchung von 95 % der Streckgrenze erreicht wird, was einem Rest-Sicherheitsfaktor von 1,05 entspricht.
Mit anderen Worten: Die Nennbemessungsspannung für Prüfbedingungen ƒ darf ƒtest nicht überschreiten (die Mindeststreckgrenze oder 0,2 %-Prüfgrenze bei Prüftemperatur, wie in der technischen Spezifikation für das Material angegeben, geteilt durch den Sicherheitsfaktor 1,05).
Das Verhältnis ƒa / ƒTd , je nach Werkstoff des betreffenden Bauteils, darf der für die Berechnung von Pt heranzuziehende Wert ƒa / ƒTd nicht kleiner sein als das kleinste Verhältnis, das sich unter Berücksichtigung der verschiedenen Werkstoffe der wichtigsten drucktragenden Teile.
Zu den wichtigsten drucktragenden Teile zählen z. B. Mäntel, Böden, Rohrböden von Wärmetauschern, Rohrbündel und Hauptflansche (jedoch ohne Berücksichtigung der mit den Hauptflanschen verbundenen Verschraubungen).
Zu den drucktragenden Hauptteilen gehören KEINE druckfesten Standardflansche und keine ohne Berechnung ausgelegten Schraubverbindungen.
2. Berechnung des modifizierten Prüfdrucks für Druckgeräte, bei denen der hydrostatische Druck (Flüssigkeitssäule) im Betrieb 3 % des Auslegungsdrucks übersteigt
Dieser modifizierte Prüfdruck ist nur dann maßgeblich, wenn der hydrostatische Druck (Flüssigkeitssäule) im Betrieb höher ist als der hydrostatische Druck während der Prüfung. Dies ist möglich, wenn der Behälter im Betrieb eine Flüssigkeit mit einem spezifischen Gewicht enthält, das höher ist als das spezifische Gewicht des Prüfmediums, oder wenn ein vertikaler Behälter in horizontaler Lage geprüft wird.
Der modifizierte Prüfdruck muss gemäß EN 13445-3 Abschnitt 10.2.3.3.1 b) unter Verwendung der folgenden Formeln berechnet werden:
(3) Pt,mod = Pt + (Phyd,ope – Phyd,test )
es gilt immer: Pt,mod ≥ Pt
wo gilt:
| Pt,mod | modifizierter Prüfdruck |
| Pt | wie in der obigen Formel (1) oder (2) angegeben |
| Phyd,ope | der maximale hydrostatische Druck (Flüssigkeitssäule) während des Betriebs |
| Phyd,test | der maximale hydrostatische Druck (Flüssigkeitssäule) während der hydrostatischen Prüfung |
3. Ersatzprüfung für die hydrostatische Druckprüfung
Die PED lässt ausdrücklich Ersatzprüfungen zu, wenn die oben genannte hydrostatische Prüfung nachteilig oder nicht durchführbar ist:
a) eine pneumatische Druckprüfung
b) andere Prüfdrücke
c) Prüfungen auf statistischer Grundlage;
3.1 Die pneumatische Druckprüfung
Die pneumatische Druckprüfung sollte nur in Ausnahmefällen durchgeführt werden, z. B. wenn die hydrostatische Druckprüfung nachteilig oder nicht durchführbar ist. Wird aus Sicherheitsgründen ein niedrigerer Prüfdruck verwendet, müssen zusätzliche Maßnahmen, z. B. zerstörungsfreie Prüfungen, getroffen werden, um ein gleichwertiges Sicherheitsniveau zu erreichen.
3.2 Andere Prüfdrücke
Die Höhe des Prüfdrucks muss so gewählt werden, dass die hydrostatische Druckprüfung unter Berücksichtigung der Sicherheitsfaktoren gewährleistet, dass keine Schäden am Druckgerät entstehen.
3.3 Prüfung auf statistischer Basis
Diese Art der Prüfung darf nur für seriengefertigte Druckgeräte der Kategorie I angewendet werden.
4. Weitere Anforderungen der Konstruktionsnorm EN 13445 für Druckprüfungen
Bei der Durchführung der hydrostatischen Druckprüfung müssen zusätzliche Aspekte berücksichtigt werden, die in der PED nicht ausdrücklich genannt sind, sich jedoch aus den Spezifikationen ableiten lassen. Die folgende Tabelle berücksichtigt die wesentlichen Aspekte der Normenreihe EN 13445:
| Anforderungen | EN 13445-5 Unbefeuerte Druckbehälter | EN 13445-6 (Druckbehälter aus Gusseisen mit Kugelgraphit | EN 13445-8 (Druckbehälter aus Aluminium und Aluminium Legierungen) |
|---|---|---|---|
| Definition Prüfdruck | a) Innendruck am höchsten Punkt des Behälterraums bei horizontaler oder vertikaler Prüfanordnung; b) Modifizierte Druckprüfung für Behälter, bei denen der hydrostatische Druck im Betriebszustand 3 % des Auslegungsdrucks übersteigt | – | – |
| Prüfdruck Berechnung (Pt) | Berechnung des Prüfdruckfaktors gemäß EN 13445-5 Abschnitt 10.2.3.3 a; Besondere Berechnungsvorschriften für Druckgeräte der Prüfgruppe 4; | Pt ≥ 1,43• Pd/CT•CQ (siehe auch EN 13445-6 Abschn. 7.2.2.1 und 7.2.2.2) | EN 13445-5 Abschn. 10.2.3.3 ist akzeptierbar, aber Prüfdruck ist mind. EN 13445-5 Abschn. 10.2.3.3.1; EN 13445-5 Abschn. 10.2.3.3.2 ist nicht akzeptierbar für Prüfgruppe 4; |
| Prüfung von Druckgeräten mit mehreren Druckkammern | EN 13445-5 Abschn. 10.2.3.3.3 | – | – |
| Druckprüfung an doppelwandigen Behältern | EN 13445-5 Abschn. 10.2.3.3.4 und Abschn. 10.2.3.6 | – | – |
| Zeitpunkt der Druckprüfung | Nach vollständiger Fertigung und Prüfung; vor dem Auskleiden, Beschichten usw.; EN 13445-5 Abschnitt 10.2.3.2.2 | – | – |
| Berücksichtigung der statischen Flüssigkeitsdrucksäule während des Betriebs und während der Druckprüfung | Der statische Druck muss nur berücksichtigt werden, wenn sich die Beanspruchung der Druckbehälterwand um mehr als 5 % erhöht. Vorgaben zur Berücksichtigung des statischen Drucks in EN 13445-5 Abschnitt 10.2.3.3.1 | – | – |
| Druckprüfung von Druckgeräten mit Single-Pass Schweißnähten | EN 13445-5 Abschn. 10.2.3.3.1 c) | – | – |
| Druckprüfung für Druckgeräte, die im Kriechbereich betrieben werden | EN 13445-5 Abschn. 10.2.3.3.1 d) | – | – |
| Prüfdruck für Prüfgr. 4 Behälter | EN 13445-5 Abschn. 10.2.3.3.2 | – | – |
| Prüfdruck über 100 bar | EN 13445-5 Abschn. 10.2.3.8 | – | – |
| Prüfung als pneumatische Druckprüfung | nur zulässig, wenn dies nicht praktikabel ist; siehe auch EN 13445-5, Abschnitte 10.2.3.1 und 10.2.3.4 | – | Es gilt EN 13445-5 Abschn. 10.2.3.4.1; weitere Anforderungen siehe EN 13445-8 Abschn. 8.7; |
| Prüfung auf statistischer Basis | EN 13445-5 Anhang A.11 | – | – |
| Prüfung von emaillierten oder beschichteten Druckgeräten | EN 13445-5 Abschn. 10.2.3.2.2 | – | – |
| Wasserqualität | EN 13445-5 Abschn. 10.2.3.2.5 | – | – |
| Informationen zum verwendeten Manometer | EN 13445-5 Tabelle 9.2.2.1 und Abschn. 10.2.3.11 | – | – |
| Akzeptanzkriterien | EN 13445-5 Abschn. 10.2.3.9 | – | – |
| Prüfbericht | EN 13445-5 Abschn. 10.2.3.10 | – | – |
| Inspektion nach der Druckprüfung | EN 13445-5 Abschn. 10.2.4 | – | – |
Weitere Informationen
Prüfdruck berechnen (Online Berechnungstool)
Kann mit der Wasserdruckprüfung eine ausreichende „Dichtheit“ nachgewiesen werden?
