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Schutzrohre

Sind verschiedene ScrutonWell® Designs für gasförmige und flüssige Prozessmedien erforderlich?

Nein, das Design des ScrutonWell® kann in gas- förmigen und flüssigen Prozessmedien verwendet werden. Das WIKA ScrutonWell®-Design basiert auf der  ASME-Veröffentlichung “Helical strakes in suppressing vortex-induced vibrations” (ASME-Bericht 11/2011 Ausgabe 113.) Die Untersuchungen für diesen Bericht wurden in einem Wasserkanal durchgeführt. Die gleichen Konstruktionsregeln finden auch Verwendung für Anwendungen in der Luft, um beispielsweise Scruton-Wendel für industrielle Schornsteine nach DIN EN 1993-3-2 zu konstruieren.
 
Beispiele für technische Anwendungen des ScrutonWell®-Designs sind:
 
• Industrieschornsteine (Luft)
• Auto-Antennen (Luft)
• Offshore-Plattformen (Wasser)
• Offshore-Riser (Wasser)
• Seile an Hängebrücken (Luft)

Existieren für Schutzrohre GOST-Zertifikate?

Nein, da GOST-Zertifikate nur für Messgeräte existieren und ein Schutzrohr ein Zubehörteil eines Thermometers ist.

Kann die Schutzrohrberechnung nach ASME PTC 19.3 TW-2016 für einteilige und mehrteilige Schutzrohre genutzt werden?

Nein, die Berechnung nach ASME PTC 19.3 TW-2016 findet nur bei einteiligen Schutzrohren in konischer, gerader oder gestufter Form aus Vollmaterial wie z. B. Typen TW10, TW15, TW20, etc. Verwendung.

Dürfen Schutzrohre CE gekennzeichnet werden?

Schutzrohre dürfen grundsätzlich nicht CE gekennzeichnet werden. Ausnahme bildet durch sein besonderes Design, das zum orbitalen Einschweißen geeignete Schutzrohr Typ TW61 mit DN>25. Dieses fällt in den Anwendungsbereich der Druckgeräterichtlinie (2014/68/EU) und wird mit CE gekennzeichnet.

Wie hoch ist die zulässige Druckbelastung für Schutzrohre?

Im Anhang der DIN 43772 befinden sich Belastungsdiagramme, aus denen abhängig von Temperatur und Medium bezogen auf unterschiedliche Geometrien die zulässige maximale Druckbelastung abzulesen ist. Falls die Schutzrohrgeometrie nicht der DIN 43772 entspricht, können individuelle Schutzrohrberechnungen nach ASME PTC 19.3 oder Dittrich/Klotter durchgeführt werden, die als statische Ergebnisse u.a. die max. Druckbelastung beinhalten.

Was sind geeignete Werkstoffe für negative Temperaturen bei Schutzrohren?

Erste Wahl bei Tieftemperaturanwendungen sollten immer Edelstähle wie z. B. 1.4404 oder 316L sein. (Zulassung gem. AD2000 W10 bis zu -270 °C). Kohlenstoffstähle sind durch den Effekt des Steilabfalles detailliert zu betrachten.

Was sind die Einflussfaktoren auf die Ansprechzeiten bei Schutzrohren?

Vereinfacht kann gesagt werden, dass je stabiler ein Schutzrohr aufgebaut ist, desto langsamer es auf Temperaturänderungen anspricht. Um die Ansprechzeit zu optimieren, sind dünne Wandstärken sowie geringe Luftspalte zwischen Sensor und Bohrungsinnenwandung einzuhalten. Weitere Optimierung im Design sind fachgebohrte Böden und ausreichende Einbaulängen > 100 mm.

Was sind die typischen Einsatzfälle für Schutzrohre im ScrutonWell®-Design?

Schutzrohre im ScrutonWell®-Design können eingesetzt werden, falls bei einer Schutzrohrberechnung der dynamische Teil der Berechnung bedingt nicht bestanden wird.

Im Gegensatz zu den herkömmlichen Optimierungsmöglichkeiten (verkürzen der Einbaulänge/Anwendung eines Stützankers bzw. vergrößern der Schutzrohrdurchmesser), die das Resonanzverhältnis der Schutzrohrberechnung verbessern, reduziert das ScrutonWell®-Design durch seine helixförmigen Wenden die Schwingungsanregung des Schutzrohres um mehr als 90% und macht somit den dynamischen Teil der Festigkeitsberechnung überflüssig.

Erhalten Sie weitere Informationen zu Schutzrohren im ScrutonWell®-Design.


Was bedeuten die Bezeichnungen von Dichtflächen nach ASME B16.5?

RF - Raised Face:
Dichtflächenform mit einer Standardrauhigkeit "Stock Finish" 125-250 AARH gemäß B16.5
RFSF - Raised Face Smooth Finish:
< 125 AARH (in B16.5 nicht festgelegt)
RTJ - Ring Joint Groove/RJF Ring Joint Face  < 63 AARH gemäß B16.5

Veraltete Bezeichnungen nach ANSI waren:
- Stock Finish 250-500 AARH
- Smooth Finish 125 -250 AARH
- Mirror Finish
- Cold water finish
ohne Festlegung der Rauhigkeit.

Was bedeutet ZFP, NDE oder NDT?

ZFP ist die Abkürzung für „Zerstörungsfreie Prüfungen“. Weiterhin gebräuchlich ist die Abkürzung NDE oder NDT, welche für „Non-Destructive Examination“ oder „Non-Destructive Testing“ stehen. Damit sind allgemein nicht zerstörende Prüfungen oder Tests an Bauteilen gemeint.

Welche Angaben werden benötigt um eine Schutzrohrberechnung nach ASME PTC 19.3 TW-2016 durchzuführen?

Hierzu benötigt man folgende Angaben:
- Temperatur
- Druck
- Fließgeschwindigkeit
- Dichte des Messstoffes
- Einbaulänge
- Ø Bohrung
- Wurzeldurchmesser
- Spitzendurchmesser
- Bodenstärke
- Innendurchmesser des Stutzens
- Höhe des Stutzens

Weitere Informationen hierzu finden Sie in unserer technischen Information IN 00.15 „Festigkeitsberechnungen für Schutzrohre“ im Downloadbereich unter www.wika.de.

Was ist eine Farbeindringprüfung?

Im Rahmen der Eindringprüfung nach DIN EN 3452-1 können an Schweißnähten feine Oberflächenrisse und Poren sichtbar gemacht werden. Nach der Reinigung der zu prüfenden Oberfläche wird ein Kontrastmittel (rot oder fluoreszierend) aufgesprüht. Durch die Kapillarwirkung dringt dieses Mittel in eventuell vorhandene Oberflächenfehler ein. Nach einer erneuten Reinigung der Oberfläche wird anschließend ein Entwickler (weiß) aufgesprüht, der das Kontrastmittel z. B. aus Haarrissen herauszieht und durch einen Farbkontrast eine einfach Bewertung der Fehlstellen ermöglicht. Nach einer bestandenen Farbeindringprüfung wird das Schutzrohr mit „PT“ gekennzeichnet.

Was ist eine Helium-Dichtheitsprüfung?

Im Rahmen der Dichtheitsprüfung nach DIN EN 1779 (1999) / EN 13185 wird Helium 4.6 als Prüfgas eingesetzt. Die Prüfung ist in der Lage, minimale Leckageraten zu detektieren und gilt als empfindlichstes Prüfverfahren für eine Dichtheitsprüfung. Generell ist zwischen einer integralen und lokalen Prüfmethode zu unterscheiden. Bei der integralen Prüfung können Leckageraten (z. B. 1x10-7 mBar * L / s) ermittelt werden, während die lokale Prüfung mittels Sprühsonde eine Lokalisierung der Leckage erlaubt. Nach einer bestandenen Helium-Dichtheitsprüfung wird das Schutzrohr mit einem entsprechenden Aufkleber gekennzeichnet.

Was ist ein hydrostatischer Drucktest?

Der hydrostatische Drucktest ist eine Druck- und Festigkeitsprüfung der Bauteile eines Schutzrohres in Anlehnung an AD2000 Merkblatt HP30. Für den Test wird das Schutzrohr in eine Prüfvorrichtung eingespannt und bei Raumtemperatur mit einem definierten Prüfdruck und Dauer (z. B. drei Minuten) beaufschlagt. Generell unterscheidet man die Außendruck- und die Innendruckprüfung. Typische Prüfdrücke sind der 1,5-fache Nenndruck des Flansches mit Außendruck oder 500 bar mit Innendruck. Die Prüfung wird mit Wasser mit einem Chloridgehalt < 15 ppm durchgeführt. Nach einem bestandenen hydrostatischen Drucktest wird das Schutzrohr mit „P“ gekennzeichnet.

Was ist ein PMI-Test / Werkstoffverwechslungsprüfung?

Der PMI (Positive Material Identification)-Test dient zum Nachweis der im Werkstoff vorhandenen Legierungsbestandteile. Es sind verschiedene Testverfahren gebräuchlich. Bei der optischen Emissionsspektrometrie (OES) nach DIN 51008-1 und -2 wird zwischen Schutzrohroberfläche und Testgerät ein Lichtbogen gezündet, dessen Spektrum Aufschluss auf die  Legierungselemente – qualitativ wie quantitativ – zulässt. Charakteristisch ist hierbei die auf dem Werkstück verbleibende Brandmarke. Ohne Beschädigung der Oberfläche kommt dahingegen die Röntgenfluoreszenzanalyse (RFA) aus, bei der Röntgenstrahlung die Atome des Schutzrohrwerkstoffs zur Eigenstrahlung anregt. Die Wellenlänge und Intensität der emittierten Strahlung ist wiederum ein Maß für die enthaltenen Legierungselemente und ihre Konzentration. Nach einem bestandenen PMI-Test / Werkstoffverwechslungsprüfung wird das Schutzrohr mit „PMI“ gekennzeichnet.

Was ist eine Röntgenprüfung?

Im Rahmen der Röntgenprüfung nach EN 1435 oder ASME Section V, Article 2, Edition 2010 werden z. B. die Full-Penetration-Schweißnähte eines Schutzrohres bezüglich Unregelmäßigkeiten (Risse, Lunker, Bindefehler) untersucht. Hierbei sind nach Abmessung des Schutzrohres bis zu fünf Röntgenbilder notwendig, um in der Full-Penetration-Schweißnaht Unregelmäßigkeiten mit Abmessungen < 0,5 mm festzustellen. Eine Röntgenuntersuchung kann auch zur Dokumentation der Bohrungsmittigkeit eines Vollmaterial-Schutzrohres angewendet werden. Hierfür sind zwei um 90° gedrehte Aufnahmen der Schutzrohrspitze erforderlich.

Was ist eine Ultraschallprüfung?

Im Rahmen der Ultraschallprüfung nach DIN EN ISO 17640 werden z. B. die Full-Penetration-Schweißnähte eines Schutzrohres auf Unregelmäßigkeiten (Risse, Lunker, Bindefehler) untersucht. Hierfür werden die Reflektionen eines eingestrahlten Ultraschall-Signales an den Grenzflächen von Unregelmäßigkeiten gemessen. Um die Position der Unregelmäßigkeiten zu ermitteln, wird zuvor das Ultraschallgerät mit Hilfe eines Referenzkörpers justiert. Das Ultraschallverfahren kann auch zur Messung der Wandstärken eines Vollmaterial-Schutzrohres angewendet werden, um so die Bohrungsmittigkeit zu ermitteln.

Was versteht man unter doppelt zertifizierten Werkstoffen wie z. B. „SS 316/316L“?

Doppelt zertifizierte Werkstoffe erfüllen die Anforderungen der Einzelwerkstoffe. Das Material SS316 hat nach ASTM A182 einen maximalen Kohlenstoffgehalt von 0,08%; der Werkstoff SS316L (L=low carbon) einen maximalen Kohlenstoffgehalt von 0,03%. Stahllegierungen mit z. B. C=0,02% erfüllen somit beide Anforderungen und können mit SS316/316L bezeichnet werden.

Wie ist die passende Sensorlänge eines Thermometers zu einem Schutzrohr?

Bei mechanischen Thermometern darf der Fühler keinen Kontakt zum Bohrungsgrund besitzen, sondern muss mit einen Luftspalt von 2 … 5 mm ausgelegt werden. Bei elektrischen Thermometern ist der Sensor federnd gelagert, da die Sensorspitze den Bohrungsgrund berühren muss, wobei der Sensor ca. 2 … 5 mm einfedern soll.

Was ist der Unterschied zwischen einteiligen und mehrteiligen Schutzrohren?

Mehrteilige Schutzrohre werden aus Rohren hergestellt, die prozessseitig z. B. mit einem verschweißten Bodenstück verschlossen werden. Einteilige Schutzrohre werden aus Stangenmaterial (Rund oder Sechskant) aus dem Vollen gefertigt.

Was ist die maximale Einbaulänge eines Schutzrohres?

Bei mehrteiligen Schutzrohren wird die maximale Länge durch die Herstelllänge von Rohren begrenzt, die bei ca. 5 ... 6 m liegt. Einteilige Schutzrohre aus Vollmaterial sind durch die Fertigungslänge der Tieflochbohrmaschine begrenzt, die je nach Modell zwischen 1.000 mm ... 2.000 mm liegt. Längere einteilige Schutzrohe müssen durch das Aneinanderschweißen von Einzelstücken aufgebaut werden.

Wie hoch ist die zulässige maximale Einsatztemperatur für Schutzrohre?

Die maximale Temperatur ist abhängig von verwendetem Werkstoff und den zu erfüllenden Standards. So kann z. B. ein Standard-Edelstahl an Luft bis zu ca. +900 °C eingesetzt werden, die maximale Einsatztemperatur beträgt ca. +600 °C und eine Zulassung kann bis ca. +450 °C bestehen.

Was ist die Mindesteinbaulänge eines Schutzrohres?

Die Einbaulänge eines Schutzrohres wird durch das verwendete Thermometer bestimmt. Generell kann bei mechanischen Thermometern von einer Mindesteinbaulänge von 60 ... 100 mm ausgegangen werden. Elektrische Thermometer benötigen eine Einbaulänge von mind. 35 ... 50 mm. Der Einzelfall ist jedoch zu prüfen.

Welche Einbaulänge sollten Schutzrohre in Rohrleitungen haben?

Generell muss sichergestellt sein, dass der Sensor des Thermometers vom Medium angeströmt wird. Dies wird dadurch erreicht, dass im Allgemeinen die Schutzrohrspitze sich im mittleren Drittel der Rohrleitung befinden sollte.

Welche Tests und Prüfungen sind für Schutzrohre vorgeschrieben?

Gemäß DIN 43772 Punkt 4.6 sind alle Prüfungen und Bescheinigungen zwischen dem Hersteller und Anwender zu vereinbaren.

Welche Prüfungen sind für Schutzrohre üblich oder möglich?

Gebräuchliche zerstörungsfreie Prüfungen sind der Drucktest und bei geschweißten Schutzrohren die Farbeindringprüfung. Weitergehend ist zur Überprüfung der Bohrungsmittigkeit eine Ultraschall- oder Röntgenprüfung möglich. Zur Prüfung der Dichtheit sind Heliumleckagetests möglich. Die Oberflächenrauheit oder -härte können ebenfalls geprüft werden. Materialprüfungen wären die Werkstoffverwechslungsprüfung (PMI-Test).

Wann werden einteilige oder mehrteilige Schutzrohre typischerweise eingesetzt?

Mehrteilige Schutzrohre sind generell für geringe bis mittlere Prozessbelastungen empfohlen. Einteilige Schutzrohre sind je nach Design für höchste Prozessbelastungen geeignet. So werden International oder in der petrochemischen Industrie fast ausschließlich einteilige Schutzrohre eingesetzt.

Welche Typen der aktuellen DIN 43772 entsprechen den alten DIN 16179 und DIN 43763?

DIN 16179
BD = Form 5
BE = Form 6
BS = Form 4
CD = Form 8
CE = Form 9
CS = nicht mehr festgelegt

DIN 43763
Form A = Form 1
Form B1-B2-B3-C1-C2 = Form 2G (teilweise)
D1-D2-D3-D4 = Form 4 und Halsrohr
Form E1-E2-E3 = Form 3 (teilweise)
Form F1-F2-F3 = Form 3F (teilweise)
Form G1-G2-G3 = Form 3G (teilweise)

früher nicht genormt: Form 2F, 4F, 7

Warum haben moderne Schutzrohre meist ein Innengewinde als Thermometeranschluss und kein Außengewinde, wie in älteren Spezifikation meist angegeben?

Da die Gefahr der Beschädigung bei Innengewinden geringer ist als bei Außengewinden. Da der Austausch von Schutzrohren immer mit Problemen verbunden ist, das Thermometer jedoch ohne Schwierigkeiten im laufenden Anlagenbetrieb entfernt werden kann, wird diese Konstellation empfohlen. In der Vergangenheit wurden meist Thermometer mit Überwurfmutter verwendet, die zu den Außengewinden der Schutzrohre passten.

Warum haben alte Schutzrohrzeichnungen oft eine kugelförmige Spitze?

In der Vergangenheit wurden HSS-Bohrer mit einem Spitzenwinkel von 118° für die Fertigung von Schutzrohren verwendet. Um an der Spitze eine möglichst gleiche Wandstärke zu erhalten, wurde die Spitze kugelförmig oder in Kalottenform ausgebildet. Heutiger Stand der Fertigungstechnik ist die Verwendung von speziellen Tieflochbohrern, die einen fast flachen Bohrungsgrund ermöglichen. Aus diesem Grund werden moderne Schutzrohre (z. B. DIN 43772) mit einer flachen Spitzenform gefertigt.

Warum spezifizieren manche Anwender eine polierte Schutzrohroberfläche, andere definieren eine hohe Rauigkeit oder Rändelung der angeströmten Bereiche?

Dies ist abhängig von dem Einsatz des Schutzrohres. Eine polierte Oberfläche hat eine höhere Korrosionsbeständigkeit als eine raue Oberfläche. Die raue oder gerändelte Oberfläche hat ihre Vorteile bezüglich der Schwingungsanregung durch die Kármánsche-Wirbelstraße, d. h. diese Schutzrohre können höheren Strömungsgeschwindigkeiten widerstehen als glatte Schutzrohre.