Rohrmaße nach DIN und EN: DN, PN und Wanddicke richtig einordnen

Rohrleitungen gehören zu den am stärksten genormten Bauteilen im Maschinen- und Anlagenbau. Wer im CAD ein Rohr modelliert oder eine Stückliste aufbaut, arbeitet zwangsläufig mit drei unterschiedlichen Zahlensystemen: der Nennweite DN, dem Nenndruck PN und den tatsächlichen Maßen Außendurchmesser × Wanddicke. Diese drei Größen werden regelmäßig verwechselt. Der folgende Beitrag ordnet sie ein und nennt die jeweils maßgebenden Normen.

Warum es überhaupt Rohrnormen gibt

Bis ins späte 19. Jahrhundert fertigte jeder Hersteller Rohre nach eigenen Maßen. Fittings, Armaturen und Rohre unterschiedlicher Lieferanten passten nicht zusammen. Im deutschsprachigen Raum entstand die Normung aus zwei Wurzeln:

Das Whitworth-Rohrgewinde. Die Gewindemaße der Gas- und Wasserinstallation stammen aus der Dampfmaschinenzeit und werden bis heute in Zoll angegeben. Der Außendurchmesser eines solchen Rohres lässt sich weder aus dem metrischen noch aus dem zölligen System herleiten, weil die Rohre ursprünglich nach ihrem Innendurchmesser benannt wurden und die Wanddicke im Lauf der Zeit angepasst wurde. Ein Rohr 1/2" hat 21,3 mm Außendurchmesser – diese Zahl ist historisch gewachsen, nicht gerechnet.

Die DIN-Maßnormen. DIN 2440 (mittelschwere Gewinderohre) und DIN 2441 (schwere Gewinderohre) in der letzten Ausgabe von 1978 sowie DIN 2448 und DIN 2458 von 1981 haben den deutschen Rohrbau über Jahrzehnte geprägt. Alle vier sind zurückgezogen und durch europäische Normen ersetzt. Die alten Nummern halten sich im Handel dennoch hartnäckig, weil sie kürzer und für ältere Kollegen eindeutiger sind.

Nennweite DN: eine Referenzzahl, kein Maß

DN steht für Diameter Nominal. Festgelegt ist die Größe in DIN EN ISO 6708:1995-09 „Rohrleitungsteile – Definition und Auswahl von DN (Nennweite)".

Entscheidend ist die Formulierung der Norm selbst: DN ist eine alphanumerische Bezeichnung, die für Referenzzwecke verwendet wird. Sie ist dimensionslos und steht nur indirekt mit einem physikalischen Maß in Zusammenhang. DN 20 bedeutet nicht 20 mm Innendurchmesser und nicht 20 mm Außendurchmesser.

Beispiel: Ein Gewinderohr DN 20 der Reihe M nach DIN EN 10255 hat 26,9 mm Außendurchmesser und 2,6 mm Wanddicke, also 21,7 mm Innendurchmesser. Die Nennweite trifft hier den Innendurchmesser näherungsweise. Bei größeren Nennweiten und bei druckführenden Leitungen mit dickerer Wand gilt das nicht mehr.

Die Stufung folgt einer Normzahlreihe: DN 6 – 8 – 10 – 15 – 20 – 25 – 32 – 40 – 50 – 65 – 80 – 100 – 125 – 150 – 200 – 250 – 300 und so fort.

Wer eine Zeichnung bemaßt, trägt deshalb nie „DN 50" als Maß ein, sondern 60,3 × 3,6. DN gehört in die Stückliste und in die Bauteilbenennung, nicht in die Bemaßung.

Nenndruck PN: die Druckstufe

PN steht für Pressure Nominal und ist in DIN EN 1333 festgelegt. Auch PN ist eine dimensionslose Referenzgröße. Sie bezeichnet den zulässigen Druck in bar bei einer Bezugstemperatur von 20 °C.

Genormte Stufen: PN 2,5 – 6 – 10 – 16 – 25 – 40 – 63 – 100 – 160 – 250 – 320 – 400.

Mit steigender Temperatur sinkt der zulässige Betriebsdruck werkstoffabhängig ab. PN 16 heißt also nicht, dass die Leitung bei 300 °C noch 16 bar aushält. Die zulässigen Druck-Temperatur-Kombinationen stehen in den jeweiligen Bauteilnormen, für Flansche etwa in DIN EN 1092-1.

Auf älteren Armaturen findet sich noch „ND 10" für Nenndruck 10 bar. Die Bezeichnung ist überholt, in Bestandsanlagen aber weiterhin anzutreffen.

Die Kombination DN + PN + Werkstoff macht Rohre, Flansche, Fittings und Armaturen herstellerübergreifend austauschbar. Das ist der eigentliche Zweck des Systems.

Gewinderohre: DIN EN 10255

Die klassischen Installationsrohre der Sanitär- und Heizungstechnik sind in DIN EN 10255:2007-07 geregelt („Rohre aus unlegiertem Stahl mit Eignung zum Schweißen und Gewindeschneiden"). Die Norm unterscheidet Reihen:

Die Maße der Reihen M und H:

Vorsicht bei Tabellen aus dem Handel

Beim Übergang von DIN 2440 auf DIN EN 10255 haben sich die Wanddicken der mittelschweren Reihe geändert. DIN 2440 hatte 2,35 / 2,65 / 3,25 / 3,65 / 4,05 / 4,85 mm, die EN 10255 hat 2,30 / 2,60 / 3,20 / 3,60 / 4,00 / 5,00 mm. Die Außendurchmesser sind unverändert geblieben.

Viele Lieferprogramme und Gewichtstabellen im deutschsprachigen Handel führen bis heute die alten DIN-2440-Werte unter der Überschrift „nach DIN 2440 / EN 10255". Wer daraus Bauteilbibliotheken oder Massenauszüge aufbaut, übernimmt Wanddicken, die so nicht mehr genormt sind. Der Unterschied ist klein, wirkt sich aber auf Gewichtsberechnung, Innendurchmesser und Druckstufennachweis aus.

Angaben für das glatte Rohr mit glatten Enden. Die Wanddickentoleranz beträgt ±10 % für die Reihen M, H und L sowie –8 % für die Typen L1 und L2. Das zugehörige Rohrgewinde ist in DIN EN 10226 genormt (Nachfolger von DIN 2999), die Verzinkung in DIN EN 10240.

Allgemeine Maßtabellen: DIN EN 10220

Außerhalb der Gewinderohrwelt gilt DIN EN 10220:2003-03 „Nahtlose und geschweißte Stahlrohre – Allgemeine Tabellen für Maße und längenbezogene Masse". Sie hat DIN 2448 und DIN 2458 abgelöst.

Die Norm legt Vorzugsmaße für Außendurchmesser und Wanddicke in Millimetern fest, dazu die längenbezogene Masse in kg/m für Rohre mit glatten Enden. Die Außendurchmesser sind in drei Reihen eingeteilt, die die Verfügbarkeit von Zubehör widerspiegeln: Reihe 1 enthält die Durchmesser, für die das gesamte beim Bau von Rohrleitungssystemen benötigte Zubehör lieferbar ist. Wer in Reihe 2 oder 3 konstruiert, muss die Verfügbarkeit von Bögen, Flanschen und Armaturen im Einzelfall prüfen.

Wichtig für die Praxis: DIN EN 10220 ist eine reine Maßnorm. Sie sagt nichts über Werkstoff, Herstellverfahren, Prüfumfang oder zulässigen Druck aus. Diese Angaben stehen in den Erzeugnisnormen, deren Maßtabellen wiederum eine Auswahl aus DIN EN 10220 darstellen.

Die Erzeugnisnormen

Kunststoffrohre: SDR statt Wanddicke

Bei Kunststoffrohren wird die Wanddicke nicht absolut, sondern über das SDR (Standard Dimension Ratio) angegeben:

SDR = Außendurchmesser / Wanddicke

Ein kleineres SDR bedeutet eine dickere Wand und damit eine höhere Druckstufe. Für PE 100 bei Wasser, 20 °C und einem Sicherheitsfaktor von 1,25 nach DIN 8074 gilt: SDR 11 entspricht PN 16, SDR 17 entspricht PN 10.

Diese Zuordnung ist nicht übertragbar. Für PE 80 liegen die Werte niedriger, und in der Gasversorgung gelten nach DVGW eigene, deutlich konservativere Betriebsdrücke: PE 100 mit SDR 11 ist dort für 10 bar zugelassen, mit SDR 17 für 4 bar. Werkstoff, Medium, Temperatur und Sicherheitsfaktor gehören deshalb immer mit in die Angabe.

Kupferrohre

Kupferrohre nach DIN EN 1057 (aktuelle Ausgabe 2010-06) werden ausschließlich mit Außendurchmesser × Wanddicke bezeichnet. Übliche Installationsabmessungen sind 15 × 1,0, 18 × 1,0, 22 × 1,0, 28 × 1,5, 35 × 1,5, 42 × 1,5 und 54 × 2,0. Eine DN-Angabe ist hier unüblich und führt zu Verwechslungen. Für Trinkwasser und Gas kommt die DVGW-Zulassung hinzu.

Die Wanddicke ist ein Rechenergebnis

In der Sanitärtechnik wählt man die Wanddicke aus einer Tabelle. Im Anlagenbau ist sie das Ergebnis einer Festigkeitsberechnung.

Maßgebend ist DIN EN 13480-3 „Metallische industrielle Rohrleitungen – Konstruktion und Berechnung". Für das gerade Rohr unter Innendruck gilt im Kern:

e = (p · Da) / (2 · f · z + p)

mit

• e = erforderliche rechnerische Wanddicke
• p = Berechnungsdruck
• Da = Außendurchmesser
• f = zulässige Spannung des Werkstoffs bei Berechnungstemperatur
• z = Schweißnahtfaktor

Auf diesen Wert kommen Zuschläge: Korrosions- und Erosionszuschlag, Zuschlag für die zulässige Wanddickenunterschreitung der Lieferung sowie gegebenenfalls Zuschläge für die Abzehrung beim Umformen von Bögen. Erst danach wird auf die nächste lieferbare Wanddicke nach DIN EN 10220 aufgerundet.

Der rechtliche Rahmen ist die Druckgeräterichtlinie 2014/68/EU, national umgesetzt in der 14. ProdSV. Für den von der Richtlinie erfassten Bereich ist die Berechnung nach DIN EN 13480 oder alternativ nach dem AD 2000-Regelwerk ein anerkannter Weg zur Erfüllung der grundlegenden Sicherheitsanforderungen. Wer Rohrleitungen oberhalb der Bagatellgrenzen der Richtlinie in Verkehr bringt, trägt als Hersteller die Verantwortung für Berechnung, Dokumentation und Konformitätsbewertung. Das ist keine Formalie, sondern eine Pflicht mit Haftungsfolge. Für den Betrieb kommt die Betriebssicherheitsverordnung (BetrSichV) mit ihren Prüfpflichten hinzu.

Dimensionierung nach Anwendungsfall

Die Frage „welchen Durchmesser brauche ich?" beantwortet keine Maßnorm, sondern die Anwendungsregel des jeweiligen Gewerks:

Trinkwasser. DIN EN 806-3 beschreibt ein vereinfachtes Belastungswertverfahren, bei dem die Rohrinnendurchmesser über Tabellen aus der Anzahl der Entnahmestellen ermittelt werden. Druckverhältnisse vor Ort, geodätische Höhe und Mindestfließdruck bleiben dabei unberücksichtigt, Zirkulationssysteme sind nicht abgedeckt. DIN 1988-300 schränkt den Anwendungsbereich für Deutschland deshalb ein: Nach dem vereinfachten Verfahren dürfen nur Kalt- und Warmwasserverbrauchsleitungen in Wohngebäuden mit bis zu sechs Wohnungen bestimmt werden, und auch das nur, wenn der Versorgungsdruck ausreicht und die Hygiene sichergestellt ist. Alle anderen Installationen sind nach dem differenzierten Verfahren der DIN 1988-300 zu rechnen: Spitzendurchfluss, verfügbares Druckgefälle in hPa/m, Einzelwiderstände und zulässige Fließgeschwindigkeiten. Die Trinkwasserhygiene setzt dabei eine Grenze in die andere Richtung: Zu große Querschnitte führen zu Stagnation und sind ein Planungsfehler, kein Sicherheitspuffer.

Heizung. DIN EN 12828 für die Auslegung von Heizungsanlagen, ergänzt durch VDI 2035 zur Vermeidung von Schäden durch Steinbildung und wasserseitige Korrosion.

Gas. DVGW-Arbeitsblatt G 600 (TRGI) für die Gasinstallation im Gebäude, G 260 für die Gasbeschaffenheit.

Entwässerung. DIN EN 12056 mit der nationalen Ergänzung DIN 1986-100.

Industrielle Rohrleitungen. Neben DIN EN 13480 gelten die Regelwerke des Betreibers und branchenspezifische Vorgaben.

Umgang mit US-amerikanischen Angaben

In Datenblättern, Zulieferzeichnungen und CAD-Bibliotheken tauchen regelmäßig NPS- und Schedule-Angaben auf. Beides ist nicht kompatibel mit dem DN/PN-System, auch wenn es auf den ersten Blick so aussieht.

NPS (Nominal Pipe Size) ist die US-Nennweite in Zoll nach ASME B36.10M (Kohlenstoffstahl) und ASME B36.19M (nichtrostender Stahl). NPS 2 entspricht ungefähr DN 50. Die Außendurchmesser stimmen in vielen Größen sogar überein, weil beide Systeme auf dieselben historischen Zollmaße zurückgehen.

Schedule ist eine dimensionslose Kennzahl für die Wanddicke, näherungsweise abgeleitet aus dem Verhältnis von Betriebsdruck zu zulässiger Spannung. Sch 40 ist die Standardausführung, Sch 80 die verstärkte. Die Kennzahl beschreibt keine Druckstufe: Bei gleichem Schedule sinkt die Druckfestigkeit mit steigendem Durchmesser, weil die Wand relativ zum Durchmesser dünner wird. Ein Rohr 2" Sch 40 hält deutlich mehr Druck aus als ein 12" Sch 40.

Class nach ASME B16.5 ist nicht gleich PN. Class 150 liegt größenordnungsmäßig im Bereich PN 10 bis PN 20, bezieht sich aber auf eine andere Referenztemperatur und eine andere Kennlinie. Eine allgemeingültige Umrechnung gibt es nicht, nur Zuordnungstabellen der jeweiligen Bauteilnormen.

Praktische Konsequenz: Ein aus einer US-Bibliothek übernommenes Rohr passt geometrisch häufig an einen europäischen Flansch, ist aber weder normkonform bezeichnet noch nach europäischem Regelwerk nachgewiesen. Wer solche Teile übernimmt, prüft Werkstoff, Wanddicke und Nachweis erneut.

Konsequenzen für die CAD-Praxis

• Parametrisch nach Außendurchmesser und Wanddicke modellieren, nicht nach DN. DN gehört als Attribut ins Modell, nicht in die Geometrie.
• Die Bauteilbenennung vollständig führen: Rohr DIN EN 10220 – 60,3 × 3,6 – DIN EN 10216-1 – P235TR1. Erst diese Kette ist beschaffungsfähig.
• Reihe 1 der DIN EN 10220 bevorzugen, solange kein zwingender Grund dagegen spricht. Das erspart spätere Beschaffungsprobleme beim Zubehör.
• Wanddickentoleranzen berücksichtigen, wenn Kollisionen oder Passungen kritisch sind. Die Nennwanddicke ist nicht die Mindestwanddicke.
• Bibliotheken versionieren. Zurückgezogene Normen bleiben in gewachsenen Bibliotheken über Jahre erhalten. Eine Bauteilbibliothek, die noch DIN 2448 referenziert, produziert Zeichnungen mit einer Normangabe, die es seit 2003 nicht mehr gibt.

Normenübersicht

Der Normenstand ändert sich. Vor der Verwendung in Zeichnungen und Spezifikationen ist die aktuelle Ausgabe zu prüfen, etwa über das DIN-Normenportal oder den Normenbestand des eigenen Unternehmens.

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