TRD 301 Anlage 1 - TR Dampfkessel 301 Anlage 1

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Abschnitt 5 TRD 301 Anlage 1 - Zulässige Spannungen und Lastwechselzahlen (1)

5.1. Spannungsgrenzen bei bekannter Lastwechselzahl

5.1.1.
Ist nur die Anzahl n der vorgesehenen oder zu erwartenden Kaltstarts angegeben, so ist die Anriß-Lastwechselzahl nd >= 5 × n zugrunde zu legen, damit genügende Reserven für Warmstarts sichergestellt werden (siehe TRD 301 Nummer 6.2.1). Ist dagegen ein Lastwechselkollektiv, bestehend aus n1 Kaltstarts und n2, n3, ... Warmstarts (mit gegebenenfalls unterschiedlichsten Anfangs- und Endzuständen) gegeben, so sind die Anriß-Lastwechselzahlen nd1, nd2, nd3 usw. so zu wählen, daß Gl. (25) erfüllt wird.

Für die Lastwechselzahlen nd1, nd2 usw. müssen nach Nummer 5.1.2 die reduzierten Schwingbreiten ermittelt werden.

5.1.2.
Für ungekerbte Stäbe sind noch Bild 8 die zulässigen Schwingbreiten 2sig_kl2a, in Abhängigkeit von der Anriß-Lastwechselzahl n zu bestimmen. Diese müssen für Bauteile wegen Oberflächeneinflüssen reduziert werden. Dies erfolgt durch den Korrekturfaktor f3 nach Tafel 1 und ergibt

3011t11  (11)

Diese Schwingbreite delta_grsig_kl2* ist folgender Korrektur zu unterziehen,

(1) Im elastischen Falle 3011t5_1 ist eine Korrektur erforderlich, um den Einfluß der größtmöglichen Mittelspannung zu berücksichtigen. Man erhält unter Verwendung der Gerber-Parabel die zulässige reduzierte Schwingbreite der ideal-elastischen Spannungen

3011t12  (12)

(2) Im überelastischen Falle 3011t5_2 ist zu berücksichtigen, daß man in Wirklichkeit mit einer größeren Dehnung als der im idealisierten elastischen Fall rechnen muß. Es gilt dann

3011t13  (13)

5.1.3.
Sind die zulässigen reduzierten Schwingbreiten delta_grsig_kl2i für die einzelnen Lastzyklen ermittelt, so müssen die zulässigen Oberspannungen sigm_dai, und die zulässigen Unterspannungen sigm_pfi, festgelegt werden, mit denen sig_kl2i während des An- und Abfahrens zu begrenzen ist und schließlich die zulässigen Temperaturdifferenzen zu berechnen sind.

Da die Spannungsgrenzen für die einzelnen Zyklen durch die Wahl der An- und Abfahrgeschwindigkeit beeinflußbar sind, kann man sie in einem gewissen Bereich frei wählen. Hier empfiehlt sich sigm_pf über einen Beiwert gamma wie folgt festzulegen:

3011t14  (14)

gamma >= 0 ist das absolute Verhältnis der zulässigen Wärmespannung bei Abfahrbeginn zur zulässigen Wärmespannung bei Anfahrbeginn. Wenn bei Abfahrbeginn nicht nur die Temperatur, sondern auch der Druck abgesenkt wird, das Bauteil dabei nicht regelmäßig durch zusätzlich eingeleitetes kälteres Medium gekühlt wird und zwischen Kesselhersteller, Besteller und Überwacher nichts anderes vereinbart wird, kann mit gamma = 0 gerechnet werden. In diesem Fall ist also 3011t56.

Ansonsten wird die Oberspannung 3011t15  (15).

5.1.4.
Bei wasserberührten Teilen aus nicht austenitischen Stählen muß auf die Erhaltung der Magnetitschutzschicht besonders geachtet werden. Für diese Teile werden daher die Spannungsgrenzen zusätzlich wie folgt eingeschränkt:

3011t16  (16);(17)

5.1.5
Die Gl. (14) bis (17) ergeben die zulässigen Ober- und Unterspannungen für die einzelnen Lastzyklen. Aus diesen lassen sich mit den Gl. (8) und (10) die zulässigen Temperaturdifferenzen beim An- und Abfahren wie folgt berechnen:

Anfahren:

3011t18  (18)

Abfahren:

3011t19  (19)

5.2. Zulässige Lastwechselzahl für gegebene Spannungen.

5.2.1.
Sind für einen Lastzyklus die Spannungsgrenzen sigm_da1, und sigm_pf1 bekannt, so läßt sich die Anriß-Lastwechselzahl für diesen Zyklus wie folgt ermitteln:

Ausgehend von der vorhandenen Spannungsschwingbreite

3011t20  (20)

gilt

(1) für den überelastischen Fall 3011t51

3011t21  (21)

(2) für den elastischen Fall 3011t52

3011t22(22)

Mit dem Wert 2sig_kl2a wird die Anriß-Lastwechselzahl nd aus Bild 8 entnommen.

Die zulässige Lastwechselzahl ergibt sich hieraus für alleinige Kaltstarts zu n=nd/5.

Für Lastwechselkollektive sind die zulässigen Lastwechselzahlen n1, n2, n3, ..... so zu wählen, daß Gl. (25) erfüllt ist.

5.2.2.
Für Vorausberechnungen können die Spannungsgrenzen sigm_dai und sigm_pfi ausgehend von den Temperaturänderungsgeschwindigkeiten v_theta1, und v_theta2 unter der Annahme quasistationärer Verhältnisse, wie folgt abgeschätzt werden:

3011t23  (23)

3011t24  (24)

Die Ergebnisse nach Gl. (23) und (24) liegen auf der sicheren Seite, weil die maximale Wärmespannung und die maximale mechanische Spannung ohne Berücksichtigung einer zusätzlichen Phasenverschiebung addiert werden. Für genauere Berechnungen ist die tatsächliche zeitliche Zuordnung zu beachten.

5.2.3.
Bei wasserberührten Teilen dürfen sigm_dai und sigm_pfi die unter Nummer 5.1.4 festgelegten Grenzen nicht überschreiten, was gegebenenfalls durch Begrenzung der ideal-elastischen Wärmespannungen zu erzielen ist.

(1) Red. Anm.:

Außer Kraft am 1. Januar 2013 durch die Bek. vom 17. Oktober 2012 (GMBl S. 902)