Komplexe Dichtlösungen für Flanschverbindungen

Wenn die Undichtigkeit nach dem Austausch der Dichtung gegen einen identischen Typ erneut auftritt, liegt die Ursache mit hoher Wahrscheinlichkeit woanders. Häufig handelt es sich um ein ungeeignetes Dichtungsmaterial für die jeweilige Betriebstemperatur, einen fehlerhaften oder fehlenden Berechnungswert für das Anzugsdrehmoment, einen falschen Montagevorgang oder beschädigte Dichtflächen der Flansche.

Entscheidend. Verschiedene Schmierstoffe haben unterschiedliche Reibungskoeffizienten, die zudem je nach verwendeter Messmethode variieren. Wenn das Drehmoment in der technischen Dokumentation nicht das Schmiermittel angibt, für das es berechnet wurde, und Sie ein anderes verwenden, kann die resultierende Klemmkraft bis zu dreimal höher oder niedriger sein, als erforderlich. Dies beeinflusst direkt den spezifischen Druck auf die Dichtung und die Zuverlässigkeit der Verbindung.

Bei Flanschen in niedrigeren Druckklassen, insbesondere bis PN 40, ist die langfristige Dichtheit komplizierter, als es scheint. Für die Dichtung gemäß der Maßnorm EN 1514-1 kann bei diesen Flanschen kein ausreichender spezifischer Druck abgeleitet werden. Die Lösung besteht darin, die Abmessungen der Dichtung auf Grundlage der Berechnung gemäß EN 1591-1 zu optimieren, nicht einfach das Produkt auszutauschen.

Der Dichtheitsnachweis ist das Ergebnis einer Berechnung gemäß EN 1591-1, die überprüft, ob die geplante Dichtung und die Schrauben einen ausreichenden spezifischen Druck in allen Betriebszuständen der Verbindung gewährleisten - bei der Montage, dem Betriebsdruck und der Temperatur. Er ist unerlässlich bei kritischen Verbindungen, bei Änderungen der Betriebsparameter, beim Wechsel zu einem anderen Dichtungstyp und überall dort, wo ein Versagen der Verbindung ein Sicherheits- oder Betriebsrisiko darstellt.

Die Temperaturbeständigkeit von faserverbundgummi Dichtungen ist durch die Elastomerbindemittel begrenzt, nicht durch Graphit- oder Aramidfasern. Die obere Grenze liegt bei etwa 150 °C. Bei höheren Temperaturen kommt es zu einer Verhärtung der Bindemittel, zu Volumen- und Elastizitätsverlust, zu einem Abfall der Vorspannung der Schrauben und folglich zu Undichtigkeiten. Das Argument, dass diese Materialien kurzfristig auch bei 350 °C verwendet werden können, lässt sich nicht zuverlässig belegen, da der Begriff kurzfristig in diesem Kontext nicht definiert ist.

Teflon-Dichtungen haben eine angegebene Temperaturbeständigkeit von bis zu etwa 260 °C, aber aus der Sicht der Dichtheitsgewährleistung liegt ihre praktische Grenze bei etwa 180 °C. Mit steigenden Temperaturen nimmt auch das unerwünschte Fließen des Dichtmaterials, die Lockerung der Vorspannung der Schrauben und die schrittweise Undichtigkeit der Verbindung zu.

Ein entscheidendes Parameter ist der Oxidationsgrad des Graphits, der von der Reinheit des Vorkommens abhängt, aus dem der Graphit abgebaut wurde, sowie vom anschließenden Herstellungsprozess. Je mehr Chloride, Fluoride oder Schwefel der Graphit enthält, desto höher ist die Oxidation. Bei hohen Temperaturen in Anwesenheit von Sauerstoff kommt es zu einem Materialverlust der Dichtung, einem Rückgang des spezifischen Drucks und Undichtigkeiten. Die Qualität des Graphits kann objektiv durch eine TGA-Analyse überprüft werden, bei der der Gewichtsverlust der Probe bei hoher Temperatur pro Zeiteinheit gemessen wird.

Die in den pT-Diagrammen angegebenen Werte sind orientierend und basieren auf idealen Bedingungen. Sie berücksichtigen nicht die spezifischen Abmessungen der Flanschverbindung, den Zustand der Dichtflächen, das verwendete Befestigungsmaterial oder den Montageprozess. Die zuverlässige Auswahl des Dichtungsmaterials muss auf den gemessenen Dichtkurven und der Berechnung mit Nachweis der Dichtheit für die spezifische Anwendung basieren.

Das kontrollierte Anziehen ist ein Prozess, bei dem Schrauben auf ein genau festgelegtes Drehmoment oder eine axiale Kraft in einem kreuzweisen Verfahren in mehreren Schritten mit kalibrierten Werkzeugen angezogen werden. Im Gegensatz zum Schätzen des Anziehens gewährleistet es eine gleichmäßige Verteilung des spezifischen Drucks auf die Dichtung und ein reproduzierbares Ergebnis. Bei kritischen Verbindungen erfolgt dies mit hydraulischen Schraubenzügen, die das gleichzeitige Anziehen von zwei oder vier Schrauben ermöglichen.

Das Protokoll über das Anziehen dokumentiert die erreichten Werte des Anziehmoments oder der axialen Kraft an jeder Schraube, das verwendete Werkzeug, das Schmiermittel und den Montageablauf. Es dient als Nachweis für eine ordnungsgemäß durchgeführte Montage, als Grundlage für eine mögliche Analyse bei zukünftigen Undichtigkeiten und ist in einigen Branchen auch eine Anforderung für betriebliche oder sicherheitstechnische Audits.

Bis zu 50 % der Undichtigkeiten bei Flanschverbindungen sind auf fehlerhafte Montage zurückzuführen. Monteure haben in den meisten Fällen keinen vorgegebenen Anziehmoment und ziehen schätzungsweise an. Die Schulung gemäß der Norm EN 1591-4 vermittelt sowohl theoretisches als auch praktisches Wissen über Montageverfahren, die Auswahl von Dichtungen, Schmierung und den Einfluss des Anziehmoments auf die Dichtheit. Zertifizierte Monteure sind in der Lage, ihre Arbeit selbst zu überprüfen.