DIN 2413:2020-04
Трубы стальные бесшовные для нефте- и водо-гидравлических систем. Правила расчета труб и колен на динамические нагрузки

Стандартный №

DIN 2413:2020-04

Дата публикации

2020

Разместил

German Institute for Standardization

Последняя версия

DIN 2413:2020-04

сфера применения

DIN 2413:2020 Обзор стандарта и технологическое развитие

DIN 2413:2020 «Трубы стальные бесшовные для масляных и водных гидравлических систем. Правила расчета труб и колен при динамических нагрузках» — это последняя версия, выпущенная Немецким институтом стандартизации в апреле 2020 года, заменившая версию от июня 2011 года. Этот стандарт специально предназначен для бесшовных труб из углеродистой и нержавеющей стали, используемых в гидравлических системах, и содержит методы расчета и требования безопасности в условиях динамической нагрузки.

Техническое развитие этого стандарта связано с проблемами, обнаруженными в реальных гидравлических приложениях европейского стандарта EN 13480-3 — толщина стенки, рассчитанная в соответствии с этим стандартом, часто оказывается слишком консервативной, что приводит к отходам материала. Поэтому DIN в сотрудничестве с комитетом NA 082-00-07 AA и VDEh переработали метод расчета, который больше подходит для характеристик гидравлических систем.

---

Область применения и исключения

DIN 2413:2020 применяется к трубопроводным системам, которые одновременно соответствуют следующим трем условиям:

1. Установлены в машинах, как определено в Директиве по машинам 2006/42/EG
2. Условия эксплуатации:
   • Использование жидкостей DGRL группы 2, любое давление при DN≤200, максимально допустимое давление (PS) ≤50 МПа при DN>200
   • Использование газов DGRL группы 2, DN≤100 или PS×DN≤350 МПа
3. Максимально допустимая температура (TS) ≤120 °C

Важно исключения: Не применяется к трубопроводным системам, подпадающим под действие Директивы по оборудованию, работающему под давлением.

---

Основной метод расчета и система формул

Расчет толщины стенки прямой трубы

Стандарт предусматривает два метода расчета для применимых областей:

Область применения	Цель расчета	Основная формула	Коэффициент безопасности
I - Основные статические нагрузки	Предотвращение деформации	sv = (p × da)/(2σzul + p)	S=1,5-1,8
III - Основные динамические нагрузки	Предотвращение усталостного разрушения	sv = (p × da)/(2σzul - p)	SL=5-10

Специальные расчеты для трубных изгибов

Расчет для трубных изгибов учитывает такие характеристики, что напряжение внутри выше, чем на прямой трубе, а напряжение снаружи ниже, чем на прямой трубе под действием внутреннего давления:

Толщина внутренней стенки: s_vi = s_v × B_I

Толщина внешней стенки: s_va = s_v × B_A

Где B_I и B_A — коэффициенты изгиба, которые зависят от отношения радиуса изгиба к диаметру трубы.

---

Требования к материалам и эксплуатационные характеристики

Стальные материалы, на которые распространяется стандарт, включают углеродистую и нержавеющую сталь. Основные требования к механическим свойствам материалов следующие:

Марка материала	Прочность на растяжение Rm (Н/мм²)	Предел текучести ReH (Н/мм²)	Удлинение A5 (%)	Применимые стандарты
1,0308+N (E235+N)	340	235	25	DIN EN 10305-4
1,0580+N (E355+N)	490	355	22	DIN EN 10305-4
1.4571 (X6CrNiMoTi17-12-2)	490-690	225-235	35	DIN EN 10216-5

---

Динамические нагрузки и расчеты усталости

Для труб, подверженных динамическим нагрузкам, необходимо выполнить расчеты усталости:

Оценка усталостной долговечности

На основе кривой Велера и Линейная теория накопленного ущерба шахтера:

D = Σ(n_i/N_i) ≤ 1/S_L

Где S_L — коэффициент запаса прочности по нагрузке, обычно 5–10

Учет ударов давления

Давление гидравлического удара рассчитывается по формуле Жуковского:

Δp = ρ × a × Δw × 10^-6

Где a — скорость распространения волны давления, приблизительно 1300 м/с для гидравлических систем

---

Производственные допуски и допуски на коррозию

Стандарт определяет производственные допуски и допуски на коррозию, которые необходимо учитывать:

Отрицательный Отклонение толщины стенки c₁

Определяется в соответствии со стандартом изготовления бесшовных стальных труб, обычно 10-15% от толщины стенки

Припуск на коррозию c₂

Ферритная сталь: обычно 1 мм; Аустенитная нержавеющая сталь: обычно 0 мм

Общее дополнительное количество: c = c₁ + c₂

Конечная толщина стенки: s = s_v + c

---

Предложения по внедрению и инженерные приложения

Меры предосторожности на этапе проектирования

1. Точно определите диапазон рабочего давления, включая пик удара давления
2. Рационально выбирайте марку материала с учетом коррозионной среды и температурных условий
3. Выберите подходящий метод расчета и коэффициент запаса прочности в соответствии с типом нагрузки (статическая нагрузка/динамическая нагрузка)
4. Уделите особое внимание расчету изгибов и при необходимости увеличьте толщину стенки

Требования к производству и проверке

1. Убедитесь, что стальная труба соответствует требованиям DIN EN Серия стандартов 10216 или DIN EN 10305
2. Давление при гидростатических испытаниях на заводе должно контролироваться в диапазоне, который позволяет избежать текучести материала
3. При динамической нагрузке строго контролируйте отклонение круглости трубы
4. Сохраняйте полные сертификаты материалов и записи проверок

Рекомендации по установке и обслуживанию

1. Избегайте механических повреждений во время установки
2. Регулярно проверяйте наличие коррозии, особенно чувствительных частей гидравлической системы
3. Контролируйте колебания давления в системе, чтобы они не выходили за пределы проектного диапазона
4. Создайте полную систему записей об испытаниях под давлением и обслуживании

---

Сравнение стандартов и технологические инновации

По сравнению с версией 2011 года основные изменения в версии 2020 года заключаются в следующем:

1. Область применения четко ограничена гидравлическими системами, на которые не распространяется действие Директивы по оборудованию, работающему под давлением
2. Обновленные нормативные ссылки и литература
3. Усовершенствованные методы расчета усталости и принципы определения коэффициента запаса прочности
4. Добавлены особые соображения для холоднотянутых прецизионных стальных труб

DIN 2413:2020 представляет собой технологический прогресс в области расчетов гидравлических трубопроводов, предоставляя производителям и пользователям гидравлического оборудования более научную и обоснованную основу для проектирования, оптимизируя использование материалов и снижая производственные затраты при обеспечении безопасности.

DIN 2413:2020-04 История

• 2020 DIN 2413:2020-04 Трубы стальные бесшовные для нефте- и водо-гидравлических систем. Правила расчета труб и колен на динамические нагрузки
• 2020 DIN 2413:2020 Трубы стальные бесшовные для нефте- и водо-гидравлических систем. Правила расчета труб и колен на динамические нагрузки
• 2018 DIN 2413:2018-01 Проект документа - Трубы стальные бесшовные для нефтяных и водно-гидравлических систем - Правила расчета труб и колен на динамические нагрузки
• 2011 DIN 2413:2011-06 Бесшовные стальные трубы для нефтяных и водяных гидравлических систем. Правила расчета труб и отводов на динамические нагрузки
• 2011 DIN 2413:2011 Трубы стальные бесшовные для нефте- и водо-гидравлических систем. Правила расчета труб и колен на динамические нагрузки
• 2010 DIN 2413 E:2010-06 Черновик документа - Стальные бесшовные трубы для масляно- и водяных гидравлических систем - Правила расчета труб и поворотов для динамических нагрузок
• 2005 DIN 2413 E:2005-04 Трубы стальные бесшовные для нефте- и водо-гидравлических систем. Правила расчета труб и колен на динамические нагрузки
• 1970 DIN 2413:1970

стандарты и спецификации