Hallo zusammen,

ich arbeite als Konstrukteur im Anlagenbau und beschäftige mich aktuell mit der Frage, ob für einen Druckbehälter ein Nachweis nach AD 2000-Merkblatt S1 ausreichend ist oder ob aufgrund der Belastung ein vollständiger Ermüdungsnachweis nach S2 erforderlich ist.

Anwendungssituation:
Druckbereich: 0–16 bar

Temperaturbereich: 20–190 °C

Zyklen: 4 vollständige Druck-/Temperaturzyklen pro Tag

Auslegung auf 20 Jahre Lebensdauer → ca. 20.000 Lastzyklen

Kombinierte mechanische und thermische Wechselbeanspruchung

Ich habe mir die AD 2000-Merkblätter S1 und S2, Ausgabe 07.2012, angesehen. Dabei fällt Folgendes auf:

AD 2000-Merkblatt S1 – Kapitel 1.4:
„Wenn die nachfolgenden zwei Bedingungen erfüllt sind, braucht AD 2000-Merkblatt S1 nicht angewendet zu werden […]“
a) Anzahl der Lastspiele ≤ 1.000
b) Druckschwankung ≤ 10 % von p (bzw. ≤ 20 % unter zusätzlichen Randbedingungen)

Diese Stelle regelt, wann ein Nachweis zur Wechselbeanspruchung vollständig entfallen darf – nicht die generelle Anwendbarkeit von S1.
In meinem Fall sind beide Bedingungen klar überschritten:
20.000 Lastzyklen und eine Druckschwankung von 0–16 bar (= 100 %).

AD 2000-Merkblatt S1 – Kapitel 1.2:
„Zusätzliche Wechselbeanspruchungen, z. B. durch schnelle Temperaturänderungen im Betrieb […] sind im Rahmen der Berechnung nach AD 2000-Merkblatt S 2 zu beurteilen.“

Da zusätzlich zu den Druckwechseln auch Temperatursprünge auftreten, spricht dieser Passus klar für die Anwendung von S2.

AD 2000-Merkblatt S2 – Kapitel 2.2 & 2.4:
„Die Belastungsverhältnisse ergeben sich aus der Betriebsweise des Druckbehälters […]“
„Als Kriterium für das Versagen durch Wechselbeanspruchung gilt der technische Anriss.“

Diese Aussagen zeigen, dass bei einer zyklischen Betriebsweise – wie hier – ein Nachweis gegen Ermüdung geführt werden muss.

Mein Fazit:
Auch wenn in der Version 07.2012 des S2-Merkblatts keine feste Zyklenzahl (wie z. B. „ab 10⁴“) als Grenze genannt wird, ergibt sich aus der Kombination der Regelwerksaussagen und der Betriebsweise für mich, dass ein Nachweis nach S2 erforderlich ist.

Hat jemand von euch ähnliche Fälle schon berechnet oder mit Prüforganisationen (z. B. TÜV) abgestimmt?
Ich freue mich über eure Rückmeldungen.

Viele Grüße