EN 13445
Die Europäische Norm für unbefeuerte Druckbehälter
Die EN 13445 ist die harmonisierte europäische Norm, die umfassende Regeln für die Auslegung, Herstellung und Prüfung unbefeuerter Druckbehälter mit einem Betriebsdruck über 0,5 bar vorgibt. Als im gesamten Europäischen Wirtschaftsraum anerkannter Standard ist sie der wichtigste Weg zum Nachweis der Konformität mit der Druckgeräterichtlinie (DGRL) 2014/68/EU.
Mit NextGen berechnenWas ist EN 13445?
Die EN 13445 ist eine Reihe europäischer Normen, die vom CEN (Europäisches Komitee für Normung) veröffentlicht wird und die Anforderungen an unbefeuerte Druckbehälter aus Stählen, Nickellegierungen und anderen metallischen Werkstoffen festlegt.
Erstmals im Jahr 2002 als Ersatz für verschiedene nationale Normen in Europa veröffentlicht, vereinheitlichte die EN 13445 die Druckbehälterkonstruktionspraxis unter einem einzigen, harmonisierten Rahmenwerk. Sie gilt für Behälter, die nicht direkt Flammen oder Verbrennungsgasen ausgesetzt sind, und umfasst ein breites Spektrum industrieller Ausrüstung, darunter Wärmetauscher, Reaktoren, Kolonnen, Lagerbehälter und Druckluftbehälter.
Die Norm gliedert sich in elf Teile. Die Teile 1 bis 5 bilden den Kern und umfassen allgemeine Anforderungen, Werkstoffe, Berechnung, Herstellung und Prüfung. Die Teile 6, 8, 10 und 11 erweitern die Norm auf zusätzliche Werkstoffe (Gusseisen, Aluminium, Nickel, Titan), während die Teile 7 und 9 CEN-Technische Berichte zur DGRL-Konformitätsbewertung und ISO 16528-Konformität sind.
Eckdaten
- Herausgeber: CEN (TC 54)
- Erstausgabe: 2002
- Geltungsbereich: Unbefeuerte Druckbehälter > 0,5 bar
- Harmonisiert mit: DGRL 2014/68/EU
- Werkstoffe: Stähle, Nickellegierungen, Aluminium, Titan, Gusseisen
- Ersetzt: Nationale Regelwerke (BS 5500, CODAP, AD Merkblatt, VSR usw.)
Die elf Teile der EN 13445
Teil 1 Allgemeines
Enthält allgemeine Informationen zum Anwendungsbereich der Norm sowie Begriffe, Definitionen, Größen, Symbole und Einheiten, die in der gesamten Norm verwendet werden.
Teil 2 Werkstoffe
Behandelt die allgemeine Werkstoffphilosophie, Werkstoffgruppierung und Tieftemperaturverhalten. Beschränkt auf Stähle mit ausreichender Duktilät und, für Bauteile im Kriechbereich, ausreichender Kriechduktilät. Legt auch die allgemeinen Anforderungen an technische Lieferbedingungen und Werkstoffkennzeichnung fest.
Teil 3 Berechnung
Enthält die Regeln für die Auslegung und Berechnung unter Innen- und/oder Außendruck, lokalen Lasten und anderen Einwirkungen. Bietet Design by Formulae (DBF), Design by Analysis (DBA) und Design by Experiment (DBE). Legt auch die Anforderungen für die Ermüdungsanalyse fest. Dies ist der zentrale Berechnungsabschnitt, den Druckbehälteringenieure täglich verwenden.
Teil 4 Herstellung
Legt die Anforderungen an die Herstellung unbefeuerter Druckbehälter und deren Verbindungen zu nicht drucktragenden Teilen fest, einschließlich Werkstoffrückverfolgbarkeit, Fertigungstoleranzen, Schweißanforderungen, dauerhafte Verbindungen, Produktionsprüfungen, Umformung, Wärmebehandlung, Reparaturen und Endbearbeitung.
Teil 5 Prüfung und Erprobung
Umfasst Prüf- und Erprobungstätigkeiten zur Konformitätsprüfung, einschließlich Entwurfsprüfung, ZfP, Dokumentenkontrolle, Werkstoffrückverfolgbarkeit, Nahtvorbereitung und Schweißen. Die Prüfgruppe bestimmt den ZfP-Umfang und den Nahtfaktor. ZfP folgt EN ISO 5817 Bewertungsgruppe ‘C’ für nicht-zyklisch und ‘B’ für zyklisch beanspruchte Behälter.
Teil 6 Gusseisen mit Kugelgraphit
Sonderregeln für Werkstoff, Berechnung, Herstellung, Prüfung und Erprobung von Druckbehältern aus Gusseisen mit Kugelgraphit. Die Regeln der Teile 2–5 gelten mit den in diesem Teil aufgeführten Ergänzungen und Ausnahmen.
Teil 7 DGRL-Konformitätsbewertung CEN/TR
CEN-Technischer Bericht mit Leitlinien zur Anwendung der Konformitätsbewertungsverfahren der Druckgeräterichtlinie.
Teil 8 Aluminium und Aluminiumlegierungen
Sonderregeln für Werkstoff, Berechnung, Herstellung, Prüfung und Erprobung von Druckbehältern aus Aluminium und Aluminiumlegierungen. Die Regeln der Teile 2–5 gelten mit den in diesem Teil aufgeführten Ergänzungen und Ausnahmen.
Teil 9 ISO 16528-Konformität CEN/TR
CEN-Technischer Bericht zur Konformität der EN 13445-Reihe mit ISO 16528-1 „Kessel und Druckbehälter — Teil 1: Leistungsanforderungen“.
Teil 10 Nickel und Nickellegierungen
Sonderregeln für Werkstoff, Berechnung, Herstellung, Prüfung und Erprobung von Druckbehältern aus Nickel und Nickellegierungen. Die Regeln der Teile 2–5 gelten mit den in diesem Teil aufgeführten Ergänzungen und Ausnahmen.
Teil 11 Titan und Titanlegierungen Neu — 2024
Die jüngste Ergänzung der EN 13445-Reihe (September 2024). Sonderregeln für Werkstoff, Berechnung, Herstellung, Prüfung und Erprobung von Druckbehältern aus Titan und Titanlegierungen.
EN 13445-3 Berechnungsklauseln
Teil 3 ist das Herzstück der EN 13445 und enthält detaillierte Berechnungsregeln (Design-by-Formula) für Druckbehälterkomponenten. Die folgende Tabelle listet alle wesentlichen Berechnungsklauseln und Anhänge auf und zeigt, welche Berechnungen von der NextGen-Software unterstützt werden.
| Klausel | Beschreibung | NextGen |
|---|---|---|
| Klausel 5 | Grundlegende Berechnungskriterien — Belastungsbedingungen, Berechnungsdruck, Temperatur, Sicherheitsfaktoren | |
| Klausel 6 | Maximal zulässige Spannungswerte — Nennberechnungsspannung für alle Werkstoffgruppen | |
| Klausel 7 | Schüsse unter Innendruck — zylindrische, kugelförmige und konische Abschnitte | |
| Klausel 8 | Schüsse unter Außendruck — Beulanalyse, Auslegung von Versteifungsringen | |
| Klausel 9 | Öffnungen in Schüssen — Stutzenverstärkung, Stegwirkungsgrad, mehrere Öffnungen | |
| Klausel 10 | Flache Böden — kreisförmige und nicht kreisförmige Flachböden, verankert und unverankert | |
| Klausel 11 | Flansche — integrale, lose und umgekehrte Flansche mit Dichtungsinteraktion | |
| Klausel 12 | Verschraubte gewölbte Böden — druckbelastete und verschraubte Verschlussböden | |
| Klausel 13 | Wärmetauscher-Rohrplatten — Festrohrplatten, Schwimmkopf und U-Rohr-Konfigurationen | |
| Klausel 14 | Kompensatoren — Ermüdungslebensdauer, Federrate und Stabilitätsanalyse | |
| Klausel 15 | Behälter mit Rechteckquerschnitt — Berechnungsregeln für nicht kreisförmige Querschnitte | |
| Klausel 16 | Zusätzliche nicht druckbedingte Lasten — Wind, Erdbeben, Eigengewicht und Rohrleitungskräfte | |
| Klausel 17 | Vereinfachte Ermüdungsbewertung — Screening-Kriterien und konservative Ermüdungsbewertung | |
| Klausel 18 | Detaillierte Ermüdungsbewertung — S-N-Kurven, Lastwechselzählung, kumulative Schädigung | |
| Klausel 19 | Kriechauslegung — zeitabhängige Berechnungsregeln für hohe Temperaturen | |
| Klausel 20 | Berechnungsregeln für verstärkte Flachwände | |
| Klausel 21 | Kreisförmige Flachböden mit radialen Verstärkungsrippen | |
| Klausel 22 | Statische Analyse hoher vertikaler Behälter auf Schürzen |
Anhänge
| Anhang | Beschreibung | NextGen |
|---|---|---|
| Anhang E | Abweichung vom wahren Kreis — Methode zur Bewertung der Unrundheit | |
| Anhang F | Zulässiger Außendruck für Behälter mit Abweichungen von der Kreisform | |
| Anhang G | Alternative Flanschberechnungsregeln — vereinfachte Methode für Standardflansche | |
| Anhang J | Alternative Berechnung von Wärmetauscher-Rohrplatten — zusätzliche Berechnungsmethoden | |
| Anhang S | Kriechspannungsextrapolation — Vorhersage der zeitabhängigen Festigkeit |
Zusätzliche Nachweise
Über die Kernklauseln der EN 13445-3 hinaus unterstützt NextGen auch Berechnungen nach verwandten Normen, die häufig zusammen mit EN 13445 verwendet werden:
- EN 1591-1 — Flansche und ihre Verbindungen (dichtungsbasierte Berechnung)
- EN 1092-1 — Stahlflansche (PN-Bezeichnung)
- EN 1759-1 — Stahlflansche (Class-Bezeichnung)
- WRC Bulletins — Lokale Lasten an Stutzen (WRC 107/537)
- EN 13480 — Metallische industrielle Rohrleitungen
- EJMA — Standards der Expansion Joint Manufacturers Association
- TEMA — Standards der Tubular Exchanger Manufacturers Association
- ASME PCC-1 — Richtlinien für die Montage von Druckbehälter-Flanschverbindungen
- PD 5500 — Spezifikation für unbefeuerte Druckbehälter (Britische Norm)
- Nozzle PRO — FEA-basierte Stutzenanalyse
DGRL-Konformität und EN 13445
Die Druckgeräterichtlinie (DGRL) 2014/68/EU ist eine verbindliche Rechtsvorschrift in allen EU- und EWR-Mitgliedstaaten. Die EN 13445 ist als harmonisierte Norm unter der DGRL eine Konformitätsvermutung mit den wesentlichen Sicherheitsanforderungen der Richtlinie.
Wenn ein Druckbehälter nach EN 13445 konstruiert und hergestellt wird, profitiert der Hersteller von einer Konformitätsvermutung mit der DGRL. Das bedeutet, dass der Behälter als konform mit den wesentlichen Sicherheitsanforderungen (WSA) der Richtlinie gilt, ohne dass zusätzliche Nachweise erforderlich sind. Dies vereinfacht das Konformitätsbewertungsverfahren erheblich.
Wie EN 13445 die DGRL-Konformität unterstützt
- Anhang I (WSA 1 – Allgemeines): Die Teile 1, 3 und 5 legen Berechnungsmethoden, Sicherheitsfaktoren und Prüfanforderungen fest, die mit den allgemeinen Bestimmungen des Anhangs I der DGRL übereinstimmen.
- Anhang I (WSA 4 – Werkstoffe): Teil 2 stellt sicher, dass nur Werkstoffe verwendet werden, die den EN-spezifizierten mechanischen Eigenschaften und Prüfanforderungen entsprechen.
- Anhang I (WSA 3 – Herstellung): Teil 4 behandelt Schweiß-, Umform- und Wärmebehandlungsanforderungen, die den Herstellungs-WSA der DGRL entsprechen.
- Anhang I (WSA 5 – Inbetriebnahme): Teil 5 definiert hydrostatische Prüfdrücke und Abnahmekriterien im Einklang mit den Inbetriebnahme-Anforderungen der DGRL.
DGRL-Klassifizierung
Die DGRL klassifiziert Druckgeräte in vier Kategorien (I bis IV) auf Basis von Fluidtyp, maximal zulässigem Druck (PS) und Volumen (V) oder Nennweite (DN). Je höher die Kategorie, desto strenger das Konformitätsbewertungsverfahren.
| Kategorie | Bewertungsmodule |
|---|---|
| I | Modul A (interne Fertigungskontrolle) |
| II | Module A2, D1, E1 |
| III | Module B+D, B+F, B+E, B+C2, H |
| IV | Module B+D, B+F, G, H1 |
Die EN 13445 ist im Amtsblatt der Europäischen Union als harmonisierte Norm unter der DGRL 2014/68/EU aufgeführt.
EN 13445 im Vergleich mit anderen Regelwerken
Ingenieure müssen häufig zwischen internationalen Druckbehälterregelwerken wählen oder diese vergleichen. Die folgende Tabelle zeigt die wichtigsten Unterschiede zwischen EN 13445, ASME VIII und AD 2000 Merkblatt.
| Aspekt | EN 13445 | ASME VIII Div. 1 & 2 | AD 2000 Merkblatt |
|---|---|---|---|
| Herausgeber | CEN (Europäisch) | ASME (USA) | VdTÜV (Deutschland) |
| Geographischer Geltungsbereich | EU / EWR-Länder | Weltweit (dominierend in Amerika, Asien) | Deutschland, Mitteleuropa |
| DGRL-Harmonisierung | Ja — Im Amtsblatt der Europäischen Union gelistet | Teilweise — Akzeptiert mit Lücken | Ja — Im Amtsblatt der Europäischen Union gelistet |
| Berechnungsansatz | Fortschrittlicher semi-analytischer Ansatz: DBF + DBA, nahe an moderner Strukturmechanik | Div. 1: traditioneller DBF / Div. 2: DBF + DBA (elastisch, elastoplastisch, Ermüdung) / Div. 3: sehr hohe Drücke | Stark präskriptiver DBF mit hohen Sicherheitsbeiwerten |
| Sicherheitsfaktor (Zugfestigkeit) | 2,4 auf Rm | 3,5 auf Rm (Div. 1) / 2,4 (Div. 2) | 2,4 auf Rm |
| Ermüdungsanalyse | Umfassend (Klauseln 17 & 18) | Nur Div. 2 (detailliert) | AD 2000 S1/S2 (vereinfacht) |
| Kriechauslegung | Klausel 19 + Anhang S | Div. 1 & Div. 2 (Teil 5) über ASME IID zeitabhängige Kennwerte | AD 2000 S6 |
| Werkstoffsystem | EN-Normen (EN 10028, EN 10222 usw.) mit DGRL-Rückverfolgbarkeit (EN 10204-Zeugnisse) | ASME SA/SB-Spezifikationen — umfangreiche Datenbank für Öl-, Gas- und Chemieanlagen | EN + DIN-Werkstoffe (W.Nr.) mit strengeren Einschränkungen bei einigen Stählen |
| Konservativität der Spannungen | Generell weniger konservativ — optimierte Wanddicken, leichtere Bauteile | Div. 1: konservativ (dickere Wände) / Div. 2: vergleichbar mit EN 13445 | Konservativ — hohe Sicherheitsmargen, oft schwerere Bauteile |
| Äußere Lasten | Klausel 16: Wind, Erdbeben, Eigengewicht, Rohrleitungskräfte — mit Eurocode-Verweisen | Div. 2 (4.1): allgemeine Regelungen; lokale Lasten über WRC-Hilfscodes | AD S3/S4: Wind- und Zusatzlasten (vereinfacht) |
| Rechteckbehälter | Klausel 15 | Div. 1 (Part UNC) & Div. 2 (4.12) | AD B5, B5/1 |
| Kompensatoren | Klausel 14 | Div. 1 (Part UEB) & Div. 2 (4.19) | AD B13 (nur einlagig) |
| Komplexität & Anwendungsbereiche | Komplex und detailliert — ideal für kundenspezifische Konstruktionen, erweiterte Nachweise und Gewichtsoptimierung. Erfordert fortschrittliche Berechnungssoftware. | Div. 1: einfach anzuwenden, weltweite Referenz für internationale Projekte. Div. 2: anspruchsvoller, aber leistungsstärker für optimierte Auslegungen. | Einfacher anzuwenden — bevorzugt im deutschen Regulierungsumfeld und für standardisierte Apparate. |
| Lizenz / Zugang | Kauf über CEN-Mitglieder | BPVC-Abonnement oder Kauf | Kauf über Beuth Verlag |
Stärken der EN 13445
Fortschrittlicher semi-analytischer Ansatz, nahe an moderner Strukturmechanik. Weniger konservative zulässige Spannungen ermöglichen optimierte Wanddicken und leichtere Behälter. Eigene Klauseln für Rechteckbehälter, Kompensatoren und verstärkte Flachwände. Umfassende Ermüdungs-, Kriech- und Außenlastmethoden mit Eurocode-Integration. Direkte DGRL-Konformität. Ideal für kundenspezifische Konstruktionen und Gewichtsoptimierung — NextGen-Software macht diese anspruchsvollen Berechnungen schnell und zugänglich.
Wann ASME verwenden
Der weltweite Referenzstandard für internationale Projekte, insbesondere in Nordamerika, dem Nahen Osten und Asien. Erforderlich nach NBIC für in den USA registrierte Behälter. Div. 1 ist weit verbreitet und einfach anzuwenden; Div. 2 bietet fortschrittliche elastische und elastoplastische Analysen vergleichbar mit EN 13445 DBA; Div. 3 deckt Hochdruckanwendungen ab.
Wann AD 2000 verwenden
Stark präskriptiver Ansatz, bevorzugt im deutschen Regulierungsumfeld und bei Herstellern mit DIN-Tradition. Einfacher anzuwenden für standardisierte Apparate, mit hohen Sicherheitsmargen, die zu robusten, aber schwereren Bauteilen führen. Oft als Alternative oder Ergänzung zur EN 13445 in Mitteleuropa verwendet.
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Sant'Ambrogio NextGen ist eine professionelle, webbasierte Berechnungsplattform für Druckbehälter, die EN 13445 vollständig unterstützt — alle 22 Berechnungsklauseln, 5 Anhänge und verwandte Normen.
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