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Werkstoffe
Allgemeine Anforderungen
- Bei der Herstellung von Druckgeräten müssen Werkstoffe verwendet werden, die als sicher gelten.
- Die verwendeten Werkstoffe müssen, falls sie nicht ersetzt werden sollten, für die gesamte vorgesehene Lebensdauer geeignet sein.
Ausschnitt aus Anhang I der Druckgeräterichtlinie 97/23/EG
4. Werkstoffe
Die zur Herstellung von Druckgeräten verwendeten Werkstoffe müssen, falls sie nicht ersetzt werden sollen, für die gesamte vorgesehene Lebensdauer geeignet sein.
Schweisszusatzwerkstoffe und sonstige Verbindungswerkstoffe müssen nur die entsprechenden Auflagen der Abschnitte 4.1, 4.2 Buchstabe a) und 4.3 erster Absatz erfüllen, und zwar sowohl einzeln als auch in der Verbindung.
4.1. Für Werkstoffe drucktragender Teile gelten folgende Bestimmungen:
a) Sie müssen Eigenschaften besitzen, die allen nach vernünftigem Ermessen vorhersehbaren Betriebsbedingungen und allen Prüfbedingungen entsprechen, und insbesondere eine ausreichend hohe Duktilität und Zähigkeit besitzen. Falls zutreffend, müssen die Eigenschaften dieser Werkstoffe den Bestimmungen des Abschnitts 7.5 entsprechen. Insbesondere müssen die Werkstoffe so ausgewählt sein, dass es gegebenenfalls nicht zu einem Sprödbruch kommt; muss aus bestimmten Gründen ein spröder Werkstoff verwendet werden, so sind entsprechende Maßnahmen zu treffen;
b) sie müssen gegen die im Druckgerät geführten Fluide in ausreichendem Masse chemisch beständig sein; die für die Betriebssicherheit erforderlichen chemischen und physikalischen Eigenschaften dürfen während der vorgesehenen Lebensdauer nicht wesentlich beeinträchtigt werden;
c) sie dürfen durch Alterung nicht wesentlich beeinträchtigt werden;
d) sie müssen für die vorgesehenen Verarbeitungsverfahren geeignet sein;
e) sie müssen so ausgewählt sein, dass bei der Verbindung unterschiedlicher Werkstoffe keine wesentlich nachteiligen Wirkungen auftreten.
4.2.
a)Die für die Berechnung im Hinblick auf Abschnitt 2.2.3 erforderlichen Kennwerte sowie die wesentlichen Eigenschaften der Werkstoffe und ihrer Behandlung gemäß Abschnitt 4.1 sind vom Druckgerätehersteller sachgerecht festzulegen.
b)Der Hersteller hat in den technischen Unterlagen Angaben zur Einhaltung der Werkstoffvorschriften der Richtlinie in einer der folgenden Formen zu machen:
– Verwendung von Werkstoffen entsprechend den harmonisierten Normen;
– Verwendung von Werkstoffen, für die eine europäische Werkstoffzulassung für Druckgeräte gemäß Artikel 11 vorliegt;
– Einzelgutachten zu den Werkstoffen.
c) Bei Druckgeräten der Kategorien III und IV wird das Einzelgutachten gemäß Buchstabe b) dritter Gedankenstrich von der für die Konformitätsbewertung des Druckgerätes zuständigen benannten Stelle durchgeführt.
4.3. Der Hersteller des Druckgeräts muss die geeigneten Maßnahmen ergreifen, um sicherzustellen, dass der verwendete Werkstoff den vorgegebenen Anforderungen entspricht. Insbesondere müssen für alle Werkstoffe vom Werkstoffhersteller ausgefertigte Unterlagen eingeholt werden, durch die die Übereinstimmung mit einer gegebenen Vorschrift bescheinigt wird.
Für die wichtigsten drucktragenden Teile von Druckgeräten der Kategorien II, III und IV erfolgt dies in Form einer Bescheinigung mit spezifischer Prüfung der Produkte.
Wendet ein Werkstoffhersteller ein geeignetes, von einer in der Gemeinschaft niedergelassenen zuständigen Stelle zertifiziertes Qualitätsmanagementsystem an, das in bezug auf die Werkstoffe einer spezifischen Bewertung unterzogen wurde, so wird davon ausgegangen, dass die vom Hersteller ausgestellten Bescheinigungen den Nachweis der Übereinstimmung mit den entsprechenden Anforderungen dieses Abschnitts bieten.
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7. Besondere quantitative Anforderungen für bestimmte Druckgeräte
Die nachstehenden Bestimmungen sind in der Regel anzuwenden. Werden sie nicht angewandt, einschließlich für den Fall, das Werkstoffe nicht speziell genannt sind und harmonisierte Normen nicht angewandt werden, so muss der Hersteller nachweisen, dass geeignete Maßnahmen ergriffen wurden, um ein gleichwertiges Gesamtsicherheitsniveau zu erzielen.
Dieser Abschnitt ist Teil des Anhangs I. Seine Bestimmungen ergänzen die grundlegenden Anforderungen der Abschnitte 1 bis 6 bei Druckgeräten, für die sie gelten.
7.1. Zulässige Belastungen
7.1.1. Symbole
Re,t (Elastizitätsgrenze) bezeichnet je nach Fall folgende Werte bei Berechnungstemperatur:
– obere Streckgrenze bei Werkstoffen, die eine untere und obere Streckgrenze aufweisen;
– 1,0 %-Dehngrenze bei Austenitstahl und unlegiertem Aluminium;
– 0,2 %-Dehngrenze in den übrigen Fällen.
Rm,20 bezeichnet den Mindestwert der Zugfestigkeit bei 20 °C.
Rm,t bezeichnet die Zugfestigkeit bei Berechnungstemperatur.
7.1.2. Die zulässige allgemeine Membranspannung darf bei überwiegend statischen Belastungen und bei Temperaturen außerhalb des Bereichs, in dem Kriechphänomene signifikant sind, je nach verwendetem Werkstoff den jeweils niedrigeren der folgenden Werte nicht überschreiten:
– ferritischer Stahl, einschließlich normalgeglühter (normalisierend gewalzter) Stahl und mit Ausnahme von Feinkornstahl und Stahl mit besonderer Wärmebehandlung: 2/3 von Re,t und 5/12 von Rm,20;
– austenitischer Stahl:
– wenn die Bruchdehnung über 30 % beträgt: 2/3 von Re,t;
– oder alternativ hierzu, wenn die Bruchdehnung über 35 % beträgt: 5/6 von Re,t und 1/3 von Rm,t;
– unlegierter und niedriglegierter Stahlguss: 10/19 von Re,t und 1/3 von Rm,20;
– Aluminium: 2/3 von Re,t;
– nicht aushärtbare Aluminiumlegierungen: 2/3 von Re,t und 5/12 von Rm,20.
7.5. Werkstoffeigenschaften
Sofern nicht andere zu berücksichtigende Kriterien andere Werte erfordern, gilt ein Stahl als ausreichend duktil im Sinne des Abschnitts 4.1 Buchstabe a), wenn seine Bruchdehnung im normgemäß durchgeführten Zugversuch mindestens 14 % und die Kerbschlagarbeit an einer ISO-V-Probe bei einer Temperatur von höchstens 20 °C, jedoch höchstens bei der vorgesehenen tiefsten Betriebstemperatur mindestens 27 J beträgt.
Zulassungen für Werkstoffe
Für die Zulassung sieht die Druckgeräterichtlinie drei Verfahren vor:
-durch eine harmonisierte Norm
-durch eine europäische Werkstoffzulassung
-durch Einzelgutachten
Harmonisierte Norm
Bei Anwendung von harmonisierten Normen (def.) ist davon auszugehen, daß die Werkstoffe den Anforderungen entsprechen. Die Anwendung ist freiwillig. Entscheidet sich der Hersteller gegen eine harmonisierte Norm oder liegt für den Anwendungsfall keine harmonisierte Norm vor, so gibt es für deren Eignungsnachweise ausschließlich die beiden alternativen Zulassungsverfahren »Europäische Werkstoffzulassung« oder das »Einzelgutachten« durch die für die Konformitätsbewertung zugelassenen benannten Stelle.
Hinweis:
Die harmonisierten Werkstoffnormen gewährleisten lediglich, dass die technischen Daten der in ihr genannten Werkstoffe mit den grundlegenden Sicherheitsanforderungen übereinstimmen. Damit ist nichts über die Eignung dieser Werkstoffe für ein bestimmtes Druckgerät ausgesagt. Die in der Werkstoffnorm angegebenen technischen Daten müssen daher anhand der Konstruktionsanforderungen des spezifischen Druckgerätes bewertet werden, um zu überprüfen, ob die grundlegenden Sicherheitsanforderungen der Druckgeräterichtlinie erfüllt sind.
Liste der harmonisierten Normen
Europäische Werkstoffzulassung
Die »Europäische Werkstoffzulassung« ist ein technisches Dokument, in dem die Merkmale von Werkstoffen festgelegt sind, die für eine wiederholte Verwendung, zur Herstellung von Druckgeräten bestimmt sind und nicht in einer harmonisierten Norm geregelt sind.
Verfahrensablauf und Liste der zugelassenen Werkstoffe
Einzelgutachten
Einzelgutachten werden angewandt, wenn
a)eine Erzeugnisform oder eine Erzeugnisdicke für ein einzelnes Druckgerät verwendet werden soll, jedoch nicht durch eine harmonisierte Werkstoffnorm oder eine Europäische Werkstoffzulassung abgedeckt ist.
b)die Betriebsbedingungen für das jeweilige Druckgerät außerhalb der Anwendungsgrenzen der harmonisierten Werkstoffnorm oder der Europäische Werkstoffzulassung liegen
Bei Druckgeräten der Kategorien III und IV wird das Einzelgutachten von der für die Konformitätsbewertung des Druckgerätes zuständigen benannten Stelle durchgeführt.
Anmerkung:
Bei Werkstoffen, deren Verwendung vor dem 29.11.1999 als sicher befunden wurden (z. B. Werkstoffe nach den AD-Merkblätter der Reihe W), hat die benannte Stelle bei der Überprüfung der Übereinstimmung die vorhandenen Daten zu berücksichtigen. Somit bedarf die Anwendung dieser Werkstoffe lediglich eine formelle Anerkennung durch die für die Konformitätsbewertung zuständigen benannten Stelle.
Besteht die Gefahr, daß die Werkstoffeigenschaften durch das Fertigungsverfahren so stark geändert werden, daß hierdurch die Sicherheit des Druckgerätes beeinträchtigt wird, so muß in einem geeigneten Fertigungsstadium eine angemessene Wärmebehandlung durchgeführt werden.
Es sind geeignete Verfahren einzuführen und aufrecht zu erhalten, um die Werkstoffe der drucktragenden Teile mit geeigneten Mitteln vom Materialeingang über den Herstellungsprozess bis zur Endabnahme des hergestellten Druckgerätes identifizieren zu können.
Prüfbescheinigung
Der Druckgerätehersteller muß sicherstellen daß der verwendete Werkstoff den vorgegebenen Anforderungen (die in der anzuwendenden Werkstoffnorm angegeben sind) entspricht. Hierfür sind beim Werkstoffhersteller Prüfbescheinigungen einzuholen. Für die wichtigsten drucktragenden Bauteile erfolgt dies in Form einer Bescheinigung mit spezifischer Prüfung (z. B. 3.1 nach EN 10204). Vorraussetzung für die Ausstellung der Prüfbescheinigungen für Werkstoffe mit spezifischer Prüfung (z. B. 3.1 nach EN 10204) ist, daß der Werkstoffhersteller ein zertifiziertes Qualitätsmanagementsystem anwendet, bei dem bei der Bewertung spezifische Belange der Werkstoffherstellung berücksichtigt wurden.
Hauptdrucktragende Teile: |
Hauptdrucktragende Teile: Andere drucktragende Teile: Anschweißteile/Einbauteile z.B. Flansche, Stutzen,Tragelemente, Hebeösen: |
Andere Teile |
Abnahmeprüfzeugnis 3.1 nach EN 10204 |
Prüfzeugnis 2.2 nach EN 10204 |
Prüfzeugnis 2.1 nach EN 10204 |
Werkstoffhersteller ohne anerkanntes Abnahmeprüfzeugnis 3.2. nach EN 10204 |