G 464 Merkblatt 03/2023 (Transport von Wasserstoff) -PDF-Datei-
Bruchmechanisches Bewertungskonzept für Gasleitungen aus Stahl mit einem Auslegungsdruck von mehr als 16 bar für den Transport von Wasserstoff
- Herausgeber/Verlag: DVGW
- Format: 23 Seiten
- Ausgabe: 1. Auflage 2023
- Hinweis: Englische Ausgabe G 464
- Verkaufseinheit: 1
- Mindestabnahme: 1
- Artikel-Nr.: 512235
62,03 €*
Gashochdruckleitungen werden in der Regel für eine vorwiegend ruhende Beanspruchung ausgelegt, da kaum wesentliche Innendrucklastwechsel vorliegen und selbst bei einem eventuellen Vorliegen von scharfkantigen Fehlern unter diesen Bedingungen nur ein vernachlässigbares Wachstum dieser Fehler eintreten kann. Beim Betrieb einer Gasleitung mit dem Medium Wasserstoff ist ein potenzielles Risswachstum im Vergleich zum Medium Erdgas größer, sodass die Durchführung einer bruchmechanischen Bewertung erforderlich wird. So ist bei der Errichtung oder bei der Umstellung auf den Betrieb mit bis zu 100 % Wasserstoff für Stahlrohre, Formstücke und Schweißnähte die Wasserstofftauglichkeit für die vorgesehene Betriebszeit nachzuweisen.
Das Ziel dieses DVGW-Merkblattes G 464 ist es, ein allgemeingültiges Konzept in Abhängigkeit von angenommenen Fehlergrößen und Betriebsdruckverläufen mitsamt Sicherheitsbeiwerten (z. B. gegen Lastwechselanzahl und/oder kritische Fehlergrößen) zur bruchmechanischen Bewertung der Wasserstofftauglichkeit für Errichtung bzw. Umstellung von Gashochdruckleitungen festzulegen.
Dieses Merkblatt G 464 gilt für die bruchmechanische Bewertung von bestehenden und neu zu errichtenden Gasleitungen aus Stahlrohren mit einem Auslegungsdruck von mehr als 16 bar zum Transport oder zur Verteilung von Gasen der fünften Gasfamilie (Wasserstoff) des DVGW-Arbeitsblatts G 260.
Das Merkblatt G 464 befasst sich mit der Bewertung eines angenommenen Fehlers, für die Berechnung von gemessenen Fehlern kann das Merkblatt sinngemäß angewendet werden.
Das bruchmechanische Bewertungskonzept wurde erstellt für folgende typische Parameter:
- Rohrdurchmesser DN 100 bis DN 1400
- Auslegungsdruck DP > 16 bar
- Wanddicke ≥ 3,6 mm
- Rohrverbindungen Stumpfschweißnähte
- spezifizierte Mindest-Streckgrenze/Dehngrenze bis 555 MPa
- Wasserdruckprüfung nach Verlegung mind. 1,3 x DP (bis etwa 1970 mindestens 1,1 x DP) bis zum Stresstest
Bei Abweichungen von diesen Parametern ist zu prüfen, ob die bruchmechanische Bewertung nach Kapitel 4 angewendet werden kann oder ggf. Anpassungen vorgenommen werden müssen.
Für neu zu errichtende Gashochdruckleitungen ist eine bruchmechanische Bewertung nicht erforderlich, wenn folgende drei Bedingungen erfüllt sind:
- Werkstoffe mit spezifizierter Mindeststreckgrenze ≤ 360 MPa und
- Nutzungsgrad f0 ≤ 0,5 und
- vorwiegend ruhende Beanspruchung (durchschnittlich ≤ 1 äquivalenter Volllastwechsel mit der Druckschwingbreite MOP pro Jahr).
Für bestehende Gasleitungen, die für den Transport oder die Verteilung von Wasserstoff entsprechend dem Anwendungsbereich dieses DVGW-Merkblattes G 464 umgestellt werden sollen, ist das Erfordernis einer bruchmechanischen Bewertung im Einzelfall zu überprüfen.
Bereits bei geringfügigen Wasserstoffanteilen im Fördermedium kann dieses Merkblatt sinngemäß angewendet werden.
Bei Gasleitungen aus Stahlrohren mit lösbaren Verbindungen/Muffenverbindungen und/oder mit einem Auslegungsdruck bis zu 16 bar kann dieses Merkblatt G 464 sinngemäß angewendet werden.
Vorwort
1 Anwendungsbereich
2 Normative Verweisungen
2.1 DVGW-Regelwerk
2.2 Nationale Normen
2.3 Andere Technische Regeln
3 Begriffe, Symbole, Einheiten und Abkürzungen
4 Bruchmechanische Bewertung
4.1 Einleitung
4.2 Bruchmechanische Bewertung vor der Inbetriebnahme
4.2.1 Postulierter Ausgangsriss als Basis der bruchmechanischen Bewertung
4.2.2 Prognose von Betriebsänderungen
4.2.3 Vorgehen bei der bruchmechanischen Bewertung
5 Ermittlung bruchmechanischer Werkstoffkennwerte
6 Vorgehen zur Erfassung der Betriebsdruckänderungen
7 Umrechnung von Betriebsdruckänderungen in Einstufenbelastung
8 Verifizierung der bruchmechanischen Bewertung
Anhang A (informativ) – Rechenbeispiele
A.1 Rechenbeispiel 1
A.1.1 Eingangsgrößen
A.1.2 Berechnungsablauf
A.1.2.1 Berechnung der Spannungen
A.1.2.2 Berechnung der Spannungsintensität
A.1.2.3 Konstruktion des FAD
A.1.2.4 Berechnung des Risswachstums
A.1.3 Ergebnisdarstellung
A.2 Rechenbeispiel 2
A.2.1 Eingangsgrößen
A.2.2 Berechnungsablauf
Literaturhinweise
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