Startseite » Food » Armaturen (Food) »

Exakte Toleranzen für Edelstahlrohre

DIN-Normen für die Lebensmittel-, Pharmazie- und Chemiebranche
Exakte Toleranzen für Edelstahlrohre

Exakte Toleranzen für Edelstahlrohre
In der Lebensmittel-, Pharma- und Chemieindustrie ist das Thema Anlagenhygiene aufgrund der vielen hochsensiblen Life-Science-Produkte in den Vordergrund gerückt. Mit der Überarbeitung und Neuerscheinung von DIN-Normen für Rohrleitungen und Komponenten aus nichtrostendem Stahl wird dieser Entwicklung Rechnung getragen. Dabei spielen Faktoren wie Umweltschutz und Prozesskostenminimierung eine nicht unerhebliche Rolle.

In der Lebensmittel-, Pharma- und Chemieindustrie ist das Thema Anlagenhygiene aufgrund der vielen hochsensiblen Life-Science-Produkte in den Vordergrund gerückt. Mit der Überarbeitung und Neuerscheinung von DIN-Normen für Rohrleitungen und Komponenten aus nichtrostendem Stahl wird dieser Entwicklung Rechnung getragen. Dabei spielen Faktoren wie Umweltschutz und Prozesskostenminimierung eine nicht unerhebliche Rolle.

Rohre aus nichtrostendem Stahl stellen in der hygienischen Produktion die Lebensadern vieler Produkte dar. Als Grundmaterial für die Herstellung von Formteilen, Fittings und Komponenten muss ihnen besondere Aufmerksamkeit gewidmet werden. Im Oktober 1999 erschien daher die Überarbeitung der DIN 11850. Butting und andere Rohrwerke gehörten zusammen mit Armaturenherstellern zu dem Spezialisten-Team, die für diese Norm gemeinsam die Details für eine adäquate Umsetzung der in vielerlei Hinsicht gestiegenen Ansprüche erarbeitet haben. Aus der täglichen Praxis wurden exakte Definitionen für Anforderungen an Toleranzen, Oberflächen und Anarbeitungsmöglichkeiten formuliert. Dazu kamen einige Innovationen und Neuentwicklungen bei der Produktion von Edelstahlrohren und die Anforderungen und Wünsche der Weiterverarbeiter im Rohrleitungsbau und der Bogen-, T-Stück- und Reduzierstückhersteller, die berücksichtigt werden sollten.
Normen für Edelstahlrohre
Die Rohrformtoleranzen für den Außendurchmesser inklusive der Unrundheit/Ovalität wurden, besonders im Hinblick auf die für die Rundschweißnähte auf der Baustelle geforderte Orbitalschweißtechnik, eingeengt. Die Grundlage hierfür bildete die DIN EN ISO 1127, mit den Toleranzklassen D4 (60,5%) und ab NW 100 D3 (60,75%). Um beim Verschweißen von Rohren unterschiedlicher Chargen und der Lebenmittelfittinge nach DIN 11851 und 11852 starke Ungleichwandigkeiten und damit verbundene innere Absätze im System zu vermeiden, sind auch die Wandungstoleranzen je nach Materialstärke mit T5, T4 und T3 (60,5 bis 1%) neu festgelegt worden. Um dem Anwender die Planung und Spezifikationserstellung zu vereinfachen, sind sämtliche Werte in Tabelle 1 dieser Norm (Maße und Grenzabmaße) genau spezifiziert.
Ein weiterer wichtiger Schritt war die Neuregelung der inneren Oberfächenbeschaffenheit. Waren in der Vorausgabe noch Rauheiten bis Ra 2,5 µm erlaubt, wird in den Ausführungsarten der Tabelle 4 der DIN-Norm mit den Kurzzeichen CC, BC, CD und BD nur noch eine maximale Rauheit von 0,8 µm an der Innenoberfläche und 1,6 µm im Schweißnahtbereich zugelassen (Abb. 1). Die Rauheitsmessungen dieser Norm erfolgen allerdings nur axial in Rohrlängsrichtung. Bei einer Anwendung dieser Rohre im Pharmabereich empfiehlt es sich, zusätzlich eine Quermessung (radial) mit dem Hersteller oder Lieferanten zu vereinbaren. Häufigkeit und Ort der Rauheitsprüfungen sind genau beschrieben und im Abnahmeprüfzeugnis zu dokumentieren. Hinzu kommt, dass nur noch in den Ausführungen innen und außen gebeizt (entsprechend DIN 17457 k1g oder k2g) oder blankgeglüht (k3g, l1g oder l2g) produziert und geliefert werden darf. Edelstahlrohre ohne Nachbehandlung durch eine Vollbadbeizung oder Blankglühung sind nicht mehr zugelassen. Das Beizen im Vollbad hat dabei den Vorteil, dass sämtliche Oberflächenverunreinigungen an der Außen- und Innenoberfläche wie Ferritablagerungen aus dem Herstellungsprozess vollständig beseitigt werden. Die zerstörenden und zerstörungsfreien Qualitätsprüfungen sind – statt bisher nach DIN 17455 (Konstruktionsrohr) – nunmehr nach DIN 17457 durchzuführen. Das bedeutet insbesondere für die Rohrschweißnaht eine 100%ige Überprüfung, mit dem Nachweis von Schweißfaktor 1.
Die Auswahl der Standardwerkstoffe orientierte sich an der Nachfrage und den Bedürfnissen der nationalen, aber auch den stark wachsenden internationalen Märkten. Die Materialgüten 1.4301 und 1.4404 als bekannte und gängige Werkstoffe wurden zusätzlich um die Neuentwicklung 1.4307 ergänzt. Dieser Werkstoff X2CrNi18-9 ist seit ca. 3 Jahren neu auf dem Markt und mittlerweile gut verfügbar. Er deckt in seiner Analyse den Werkstoff 1.4301 vollständig ab und unterscheidet sich lediglich in einem begrenzten Kohlenstoffgehalt von max. 0,03%. Das Ziel der Stahlindustrie, eine äquivalente Güte für den international gebräuchlichen AISI 304 L nach ASTM A 240 zu kreieren, wurde damit erreicht.
Edelstahlrohre für Aseptikund Pharmazie
Eine völlig neue Norm für gehobene Anforderungen in der Biotechnologie, Pharma- und auch Halbleiterindustrie befindet sich zur Zeit in Vorbereitung. In Kürze wird als Gelbdruck der Entwurf für Rohre aus nichtrostendem Stahl nach DIN 11866 als Veröffentlichung erscheinen. Diese Norm geht in ihren Anforderungen weit über die der Lebensmittelrohre hinaus. So werden die Toleranzen für die Rohraußendurchmesser inklusive der Unrundheit über die zur Verfügung stehenden und bekannten Rohrnormen hinaus eingeengt. Gleiches gilt auch für die Rohrwanddicken, bei denen man sich an den engsten Walzmöglichkeiten der Stahlwerke orientiert. Ziel dabei ist, den Innendurchmesser weitestgehend einzugrenzen, um damit wiederum glatte Übergänge und eine Totraumfreiheit zu gewährleisten. In Tabelle 2 dieser DIN sind sämtliche Grenzabmaße, in der die drei Maßsysteme nach DIN, ISO und ASME aufgenommen werden, spezifiziert. Die innere Oberflächenbeschaffenheit ist in Tabelle 3 der Norm mit unterschiedlichen Hygieneklassen geregelt. Dabei kommen sowohl Edelstahlrohre mit werksseitig herstellbaren Ausgangsrauheiten, als auch Rohre mit zusätzlicher Nachbearbeitung durch Schleifen, Honen und/oder Elektropolitur zum Einsatz. Ein ganz wesentlicher Faktor dieser Norm ist, dass die Rauheitsmessungen sowohl in Längs- als auch in Querrichtung an der Rohrinnenfläche vorgenommen werden müssen (Abb. 2). Dabei spielt vor allem die innere Schweißnahtgeometrie eine besondere Rolle. Die geforderten Oberflächenrauheiten der Innenfläche sind größtenteils auch für die Innennaht zu garantieren. Ein entsprechender Umfang an Prüfungen und die damit verbundene Dokumentation versteht sich von selbst. Als Oberflächenausführungen kommen bei dieser Norm nur die Kurzzeichen k2g, k3g, l2 und n2 nach DIN 17457 Tabelle 6 zur Anwendung. Die Rohre sind durchweg in wärmebehandeltem Zustand und mindestens in vollbadgebeizter oder blankgeglühter Ausführung zu liefern. Qualitätsprüfungen hinsichtlich mechanischer, technologischer Anforderungen erfolgen nach DIN 17457 Prüfklasse 2, dem für geschweißte Edelstahlrohre höchsten Prüfumfang. Als Standardwerkstoffe werden die beiden V4A-Güten 1.4404 und 1.4435 festgelegt. Wobei die Qualität 1.4435, insbesondere aus dem traditionellen Einsatz nach Baseler-Norm 2, am häufigsten verwendet wird. Bei sensiblen und hochkorrosiven Anwendungsfällen werden auch Sonderwerkstoffe wie 1.4539 und 2.4605 verlangt.
Molchbare Edelstahlrohre
Eigentlich in erster Linie für Feinstreinigungsprozesse in der Chemie kreiert, kann die in den nächsten Monaten erscheinende DIN 2430-1 genauso gut in der Lebensmittel- und Pharmaindustrie angewendet werden. Das liegt in erster Linie an den Standardwerkstoffen 1.4307/AISI 304 L und 1.4404/AISI 316 L, die sich mit den Qualitäten im Lebensmittel- und Pharmabereich überschneiden. Gemolcht werden traditionell auch Rohrleitungen nach DIN 11850. Oftmals wird dabei jedoch die potentielle Gefahr der relativ dünnen Rohrleitungen unterschätzt. Biegt man beispielsweise aus einem 2 mm starken Rohr einen Rohrbogen, beträgt die Restwanddicke im Bogenrücken im Extremfall nur noch 1,35 mm. Das liegt daran, dass die Rohrwerke die Wandungstoleranz aus Kostengründen in den Minusbereich (bis 10% zulässig) legen und beim Biegen Wanddickenverschwächungen von ca. 25% auftreten. Es besteht die große Gefahr des Molchaustritts aus der Rohrleitung und damit ein erhebliches Gefährdungspotenzial für das Bedienungspersonal der Anlage. Aus diesem Grund hat man in DIN 2430 relativ starke Rohrwandungen zugrunde gelegt, um dieses Risiko von vornherein auszuschließen.
Ein Novum ist die Normierung und Tolerierung des für das Molchen entscheidenden Rohrinnendurchmessers. Durchmesser-, Ovalitäts- und Wanddickentoleranzen werden nach außen verlegt (Abb. 3). Die geforderten inneren Oberflächenbeschaffenheiten und -ausführungen sowie Prüfumfänge entsprechen DIN 11850 und decken sich im Prinzip auch mit Hygieneklasse 2 von DIN 11866. Damit die Molche nicht beschädigt oder sogar zerstört werden, kommt es insbesondere auf kerb- und kantenfreie Innenschweißnähte mit glatten Übergängen an.
E dei 264
Rolf-Dieter Schulze
Unsere Webinar-Empfehlung
Newsletter

Jetzt unseren Newsletter abonnieren

cav-Produktreport

Für Sie zusammengestellt

Webinare & Webcasts

Technisches Wissen aus erster Hand

Whitepaper

Hier finden Sie aktuelle Whitepaper

Top-Thema: Instandhaltung 4.0

Lösungen für Chemie, Pharma und Food

Pharma-Lexikon

Online Lexikon für Pharma-Technologie

phpro-Expertenmeinung

Pharma-Experten geben Auskunft

Prozesstechnik-Kalender

Alle Termine auf einen Blick


Industrie.de Infoservice
Vielen Dank für Ihre Bestellung!
Sie erhalten in Kürze eine Bestätigung per E-Mail.
Von Ihnen ausgesucht:
Weitere Informationen gewünscht?
Einfach neue Dokumente auswählen
und zuletzt Adresse eingeben.
Wie funktioniert der Industrie.de Infoservice?
Zur Hilfeseite »
Ihre Adresse:














Die Konradin Verlag Robert Kohlhammer GmbH erhebt, verarbeitet und nutzt die Daten, die der Nutzer bei der Registrierung zum Industrie.de Infoservice freiwillig zur Verfügung stellt, zum Zwecke der Erfüllung dieses Nutzungsverhältnisses. Der Nutzer erhält damit Zugang zu den Dokumenten des Industrie.de Infoservice.
AGB
datenschutz-online@konradin.de