Rohrschnitte

(Bild: ERK)

  • Strukturrohre sind durch regelmäßige spheroidische Einprägungen (RSE) gekennzeichnet, die durch gezielte mechanische Umformung entstehen.
  • Sie sind vor allem für Rohrbündel-Wärmeübertrager geeignet und können für einen um den Faktor 3 erhöhten Wärmeübergang sorgen.
  • Eine neue Norm definiert hier nun einen ersten Standard in Hinsicht auf Maße und Werkstoffe.

Strukturrohre aus unlegierten, legierten oder nicht rostenden Stählen sind durch regelmäßige spheroidische Einprägungen (RSE) gekennzeichnet, die durch gezielte mechanische Umformung entstehen. Die nahtlosen oder geschweißten Rohre sind besonders für die Produktion von Rohrbündel-Wärmeübertragern und den Einsatz in Druckanwendungen geeignet.


In Form, Abmessung und Tiefe nach dem jeweiligen Anwendungszeck auslegbar, bewirkten die strukturierten Rohrwände Turbulenzen im Strömungsmedium und verbesserten so gegenüber Glattrohren die Wärmeübertragungsleistung ohne Druckverlusterhöhung drastisch, erklärt Prof. Udo Hellwig, Geschäftsführer von ERK Eckrohrkessel. Als Resultat des um bis zum Faktor 3 höheren Wärmeübergangs schrumpften die Abmessungen von Anlagen und Apparaten bei gleicher Leistung um die Hälfte bis zwei Drittel, ebenso Materialbedarf und Produktionsaufwand, so Hellwig. Diese Wirkung sei inzwischen durch mehr als 1.000 Referenzen bei Konvektionsheizflächen in unterschiedlichen Anwendungsbereichen nachgewiesen. Zudem seien nach seinen Worten selbst bei starker Partikelbeladung von Rauchgasen durch die geringere Verschmutzungsneigung der Rohroberflächen im Vergleich bis zu sechsfach längere Standzeiten zu erreichen.

Mann bearbeitet Strukturrohr
Die DIN 28177 für Strukturrohre setzt einen ersten normativen Standard in Hinsicht auf Maße und Werkstoffe. (Bild: ERK)

Akzeptanzhemmungen hinfällig

ERK war in die zweijährige Arbeit des regelmäßig tagenden DIN-Ausschusses aus Wissenschaftlern, Industrieexperten und Anlagenbauern intensiv eingebunden. Das Unternehmen sicherte umfangreiche Analysen zur Festigkeit dünnwandiger Rohre für diverse Geometrien, zur Begründung der geometrischen Prägeformen sowie zum Funktionsnachweis der Tubes in praktischen Anwendungen und zur Wiederholbarkeit des Umformverfahrens. „Für Prüfbehörden entfällt jetzt jegliche Akzeptanzhemmung bei Strukturrohren für Druckanwendungen, denn ihre Praxistauglichkeit ist nachgewiesen, sie sind bei Festigkeitsberechnungen mit nicht strukturierten Rohren gleichsetzbar“, konstatiert Hellwig. Anwender könnten Rohrproduzenten künftig auf die neue DIN hinweisen und ihre effizienzsteigernde Berücksichtigung verlangen.

Die Berliner Verfahrenstechniker hatten die Strukturrohr-Entwicklung über Jahre vorangetrieben, wurden dafür schon 2016 mit dem „Deutschen Rohstoff-Effizienz Preis“ ausgezeichnet. Ihre Tubes sind vor allem in Kraftwerken, Müllverbrennungsanlagen und im Kesselbau im Einsatz. Die neue Norm half dem Unternehmen auch gerade selbst bei der Entwicklung eines neuen Reformers zur Erzeugung von Methanol und Wasserstoff aus Erdöl sowie aus Biomasse: Der Verweis auf die DIN habe jegliche Diskussionen zu Sicherheitsaspekten mit dem bayerischen Auftraggeber sofort beendet, so Firmenchef Hellwig.

Massenprodukt für mehr Effizienz

Strukturrohre kommen etwa in Rohrbündel-Wärmeübertragern zum Einsatz.Bilder: ERK
Strukturrohre kommen etwa in Rohrbündel-Wärmeübertragern zum Einsatz. (Bild: ERK)

Die Dimple Tubes etwa aus der Produktion des erfahrenen Partnerunternehmens La Mont aus Berlin sieht er als klassisches Massenprodukt. Allein im Energiebereich läge der Bedarf für Wärmeübertragungstechnik zur Effizienzerhöhung der Abhitzenutzung im Hoch- und Niedertemperaturbereich jährlich „beim 10-fachen Erdumfang“. Zusätzliche Anwendungsmöglichkeiten böten sich für Reaktionstechnik in der chemischen Industrie, in der Metallurgie und selbst im Bauwesen, dem die extreme Biegesteifigkeit strukturierter Rohre ganz neue Anwendungsfälle und Einsparpotenziale eröffne. Damit sei das Ende wirtschaftlich wie ökologisch vorteilhafter Nutzungsmöglichkeiten aber lange nicht erreicht, glaubt Hellwig. Ließen sich doch neben Stahl- auch Rohre aus anderen duktilen Materialien wie Kupfer, Kunststoff oder sogar Glas mit Nennweiten von 8 bis 60 mm strukturieren.

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