Rohrwanddicke unter Innendruck

Was beschreibt diese Größe?

Für dünnwandige Rohre (da/di ≤ 1,7) folgt die rechnerische Mindestwanddicke tv = pe·da/(2·σzul·νN + pe) aus demselben Berechnungsansatz wie bei geschweißten Druckbehältermänteln. tv ist dabei ausdrücklich ohne Zuschläge und Toleranzen definiert; die tatsächlich zu bestellende Wanddicke ergibt sich erst über t = tv + c1 + c2 mit dem Wanddickenzuschlag c1 und dem Korrosionszuschlag c2.

Man kann sich das wie einen aufgeblasenen Fahrradschlauch vorstellen: Ein höherer Innendruck oder ein größerer Durchmesser erfordern eine dickere Wand, um dieselbe Umfangsspannung nicht zu überschreiten – bei gleichbleibender zulässiger Werkstoffspannung.

Formel und Variablen

tv = pe · da / (2 · σzul · νN + pe)

• tv = pe · da / (2 · σzul · νN + pe)
• pe = 2 · σzul · νN · tv / (da − tv)
• σzul = (pe·da/tv − pe) / (2·νN)

Eingaben richtig wählen

pe ist der maßgebende Berechnungsdruck bei Berechnungstemperatur, da der genormte Rohraußendurchmesser, σzul die zulässige (zeitunabhängige oder zeitabhängige) Spannung des Rohrwerkstoffs bei Berechnungstemperatur und νN der Schweißnahtfaktor (1,0 bei vollständigem Nachweis der Nahtfehlerfreiheit, 0,85 bei Stichprobenprüfung, 0,7 bei reiner Sichtprüfung).

So benutzt du den Rechner

Trage pe, da, σzul und νN ein, um tv zu erhalten. Addiere anschließend c1 (Wanddickenunterschreitung nach Rohrnorm) und c2 (Korrosionszuschlag) manuell, um die zu bestellende Wanddicke zu bestimmen.

Schritt-für-Schritt-Beispiel

pe = 16 bar, da = 114,3 mm, σzul = 120 MPa und νN = 1 ergeben tv = 1,6 MPa · 114,3 mm / (2·120 MPa·1 + 1,6 MPa) ≈ 0,76 mm.

Ergebnis und Einheiten verstehen

tv ≈ 0,76 mm ist die rein rechnerisch aus dem Innendruck erforderliche Wanddicke ohne jegliche Zuschläge. Die tatsächlich zu bestellende Wanddicke liegt wegen c1 und c2 sowie aus Handhabungs- und Steifigkeitsgründen in der Praxis meist deutlich darüber.

pe und σzul werden häufig in bar bzw. MPa, da und tv in mm angegeben; νN ist dimensionslos.

Warum tv nicht die zu bestellende Wanddicke ist

tv ist nach DIN EN 13480-3 explizit als rechnerische Mindestwanddicke OHNE Zuschläge und Toleranzen definiert. Die tatsächlich zu bestellende Wanddicke folgt aus t = tv + c1 + c2, wobei c1 die zulässige Minustoleranz der Rohrwanddicke nach den einschlägigen Stahlrohrnormen ist (oder alternativ als Prozentsatz c1' der bestellten Wanddicke, typischerweise 8 % bis 20 %) und c2 der vom Besteller anzugebende Korrosions- bzw. Erosionszuschlag (bei ferritischen Stählen meist 1 mm, bei nicht korrosionsgefährdeten Anwendungen auch 0 mm). Wer diese Zuschläge vergisst, bestellt eine zu dünne Rohrwand.

Typische Anwendungen

Die Formel wird bei der Grundauslegung von Rohrleitungen für Innendruckbelastung verwendet, etwa in der Verfahrenstechnik, im Anlagenbau und bei Druckluft- oder Hydraulikleitungen, bevor weitere Lasten wie Wärmedehnung oder Eigengewicht berücksichtigt werden.

Annahmen, Grenzen und typische Fehler

Die Formel gilt ausschließlich für dünnwandige, gerade Stahlrohre mit da/di ≤ 1,7 unter vorwiegend ruhendem Innendruck. Für dickwandige Rohre gilt eine andere, nichtlineare Formel; Wärmeausdehnung, Eigengewicht, Schwingungen und Ermüdung durch Druckwechsel sind gesondert nach DIN EN 13480-3 zu prüfen.

Typischer Fehler: Ein häufiger Fehler ist, die berechnete Mindestwanddicke tv direkt als Bestellwanddicke zu verwenden, ohne die Zuschläge c1 (Fertigungstoleranz) und c2 (Korrosion) zu addieren – die tatsächlich benötigte Rohrwanddicke wird dadurch unterschätzt.