Dick oder dünn

Die Jungtec JG/JP deckt den Bereich der so genannten dicken Dichtungen ab und ersetzt Kammprofil- oder Spiraldichtungen in Rohrleitungsflanschverbindungen. Der Dichtungskörper besteht aus Metall. Er kann aus beliebigen Werkstoffen und in allen möglichen Abmessungen hergestellt werden, für Feder- und Nut-Flansche sogar ab 2 mm Dicke. Auf beiden Seiten befinden sich zwei ringförmige Zähne. Zwischen den beiden Zähnen wird eine Graphitauflage geklebt. Im nicht montierten Zustand ragen die Graphitauflagen über die Metallzähne hinaus. Beim Einbau der Dichtung wird der Graphit verdichtet. Er krallt sich in die Rautiefen des Flansches und bildet einen hochfesten Verbund. Die Zahnhöhen sind genau auf die Graphitmengen abgestimmt. Die Metallzähne drücken sich 20 bis 30 µm tief in die Flanschoberflächen ein, bis der Graphit maximal verdichtet ist. Durch das Eindrücken der Metallzähne in den Flansch wird der Graphit gekapselt und widersteht sowohl den verschiedensten Medieneinflüssen wie auch Luftsauerstoff bei höheren Temperaturen. Genutzt werden hierbei nur die positiven Festigkeitseigenschaften des Graphits nach der Verdichtung, die Abdichtung erfolgt mit den Zähnen rein metallisch.

Für diese Dichtungen ist kein TA-Luft-Nachweis erforderlich. Durch die metallische Abdichtung wird ein sehr hohes Abdichtniveau erreicht. Die gewünschten Dichtungseigenschaften lassen sich über die Werkstoffwahl des Metallträgers einstellen. So wurde die JG-2 unter der Verwendung von hochwarmfesten Edelstählen bei Temperaturen von über 700 °C erfolgreich eingesetzt. Durch die Kapselung des Graphits lassen sich auch sehr schmale Dichtleisten realisieren. Somit können auch mit geringen Schraubenkräften hohe Flächenpressungen realisiert werden. Des Weiteren wird durch die Kapselung des Graphits ein Fließen des Weichstoffs verhindert. Durch diesen Umstand kann in der Praxis auf das teure Nachziehen der Schraubverbindungen verzichtet werden.

Leckageprüfungen haben ergeben, dass die JG/JP um sieben Zehnerpotenzen bessere Werte erzielt als nach TA-Luft erforderlich, und das bei einem Prüfdruck von 40 bar. Im Bauteilversuch gemäß TA-Luft wird lediglich bei 1 bar geprüft. Einen Beleg für die Qualität der Dichtungen lieferten die Ergebnisse des PERL-Projekts. Bei diesem von der EU geförderten Projekt sollten Dichtungskennwerte nach EN 13555 für alle auf dem Markt erhältlichen Dichtungsarten ermittelt werden. Bild 3 zeigt das Ergebnis der Leckageprüfung bei 40 bar mit Helium als Prüfmedium.

Für Flanschverbindungen, in denen Flachdichtungen auf Graphitbasis im Einsatz sind, wurde die Dichtung ECO+ entwickelt. Sie sollte auch in Neuanlagen teure dicke Dichtungen ersetzen können, ohne Abstriche in der Funktion machen zu müssen. Hinzu kommt, dass in manchen Fällen nicht ohne weiteres eine JG/JP-Dichtung eingebaut werden kann.

Die ECO+ besteht aus einem Metallträger, an dem zur Mediumseite ein wellenförmiger Metallzahn eingeprägt ist. Er dichtet hier metallisch ab. Neben dem Metallzahn befindet sich beidseitig eine schmale Graphitauflage. Auch hier sind, wie bei der JG/JP, Zahnhöhe und Graphit aufeinander abgestimmt. Da die Graphitauflagen sehr schmal sind, werden auch bei schwachen Schrauben, im Gegensatz zu normalen Flachdichtungen, hohe Flächenpressungen realisiert. Bei maximaler Verdichtung des Graphits wird der Metallzahn nur innerhalb des elastischen Bereichs vom Trägerwerkstoff verformt. Das bedeutet, dass der Metallzahn federnd wirkt. Plötzlich auftretende Druckschläge verursachen oft ein Ausblasen von Dichtungen, da hier die Flanschverbindung kurzzeitig überlastet wird. Diese Überlastung bewirkt dann ein Absinken der Flächenpressung gegen Null und ein Ausblasen der Dichtung. Der federnde Metallzahn der ECO+ kann das kurzzeitige Öffnen des Flansches abfangen und ein Ausblasen des Grafits verhindern. Gerade im Einsatz bei extremen Druck- und Temperaturschwankungen konnte die ECO+ ihre Federwirkung unter Beweis stellen.

Für den Anwender ist auch eine andere Eigenschaft von besonderem Interesse. Nach einer Anlagenrevision treten üblicherweise bei Anfahren der Anlage an einer ganzen Reihe von Flanschverbindungen Undichtigkeiten auf. Meistens können diese durch Nachziehen der Schraubverbindungen wieder abgestellt werden. Diese Probleme der Praxis kosten den Anlagenbetreiber ca. 1,5 bis 2,5 Manntage bzw. Anlagenverfügbarkeit. Bei einer Abstellung in einer Raffinerie wurden nach Montagevorgaben ca. 30 000 ECO+-Dichtungen eingebaut. Während und nach dem Wiederanfahren der Anlage brauchte keine einzige Schraubverbindung nachgezogen werden. Alle Flansche blieben dicht. So konnte die Anlage knapp zwei Tage früher als geplant wieder in Betrieb gehen. ECO+-Dichtungen sind gemäß TA-Luft zertifiziert bis 400 °C und auf Ausblassicherheit nach ASTM Hot Blowout-Test bei 400 °C und 150 bar getestet. Trägerwerkstoff ist Edelstahl 1.4571, andere Werkstoffe sind optional. Die Dichtungen sind für DIN-Flansche bis DN 1000 und PN 60 und Flansche nach ANSI B 16.5 erhältlich.

The JG/JP gasket covers the area of the so called thick gaskets and replaces camprofile or spiral wound gaskets in pipeline flanges. The body of a JG/JP gasket is made from metal. It can be made from any required material and in any size, for tongue and groove flanges even from a thickness of 2 mm upwards. On both sides there are two ring-shaped teeth. Between the teeth a graphite lining is glued. Before installation the graphite linings are slightly higher than the teeth. When the gasket is installed the graphite is compressed. It will squeeze into the roughness height of the flange and create a high-strength compound. The height of the teeth is very precisely adjusted to the amount of graphite. The metal teeth are pressed into the surfaces of the flanges by about 20 to 30 µm until the graphite is compressed to its maximum.

By impressing the metal teeth into the flange the graphite is encased and can resist not only various media influences but also oxygen at high temperatures. This type of gasket is only making use of the positive rigidity of the graphite after being compressed, the sealing is taking place by the help of the teeth and is done purely metallically. These gaskets do not require the so-called TA-Luft certificate. Because of the metallic sealing a high sealing level is reached. The required sealing properties, for example temperature or media resistance can be adjusted through choosing a particular material for the metal. This way the JG-2, using high temperature resistant stainless steel was installed very successfully at a temperature of over 700 °C. Because of the encasing of the graphite, very narrow sealing areas can be designed. Therefore it is possible to reach high surface pressures even with low screw torques. Furthermore, because of the encasing a streaming of the graphite is avoided. In practice, because of this, the expensive re-tightening of the screws becomes unnecessary. With this system even specialized solutions, e.g. for older plants can be offered.

Besides the technological advantages of a metallic sealing of course also the environmental aspects must be mentioned. Leakage tests have shown that the JG/JP gaskets reach values which are only 1 millionth of the value required by German legislation (TA-Luft) as allowable maximum. And these values are reached at a pressure of 40 bar. The leakage test, as required by German law (TA-Luft), requires testing only at 1 bar. A proof for the high quality of the gaskets is supplied by the results of the PERL-Project. This project which was subsidized by the European Union, aimed at finding characteristic values according to EN13555 for all kinds of gaskets available on the market. Figure 3 shows the result of a leakage test at a test pressure of 40 bar using helium as a test medium.

For flanged joints using flat gaskets based on graphite, the ECO+ gasket was developed. This gasket is also designed to replace thick, expensive gaskets in new plants without having to compromise on functionality. In addition there was the problem that in flanged joints, so far using ordinary flat gaskets, it is not possible to simply replace these by a JG/JP gaskets.

The ECO+ consists of a metal sheet, which at the inner media side is embossed to form a metal tooth. This tooth seals metallically. Next to the metal tooth there is a narrow graphite lining on both sides. Like with the JG/JP gasket also here the height of the tooth is adjusted to the amount of graphite. Since the graphite linings are very narrow, even weak screws will be able to exert high surface pressures, contrary to ordinary flat gaskets. At maximum compression of the graphite the metallic tooth will only be deformed within the elastic area of the gasket. This means that the metal tooth acts like a spring. With ordinary gaskets suddenly appearing high pressure peaks often cause the gaskets to blow out, because at this moment the flanged joint is overloaded for a short period. This overload causes the surface pressure to drop to around zero and the gasket to blow out. The spring tooth of the ECO+ can compensate the short term opening of the flange and avoid the graphite to be blown out.

Especially under conditions of extreme pressure and temperature variations the Eco+ proved its positive spring effect. For the plant operator, surely another characteristic is very interesting. When a plant is restarted after a shut-down usually quite a number of flanged joints prove to be leaky. In most cases this can be rectified by re-tightening the screws. However these problems in practice mean cost of 1,5 to 2,5 work days or plant availability. During a shut down of a refinery about 30,000 Eco+ Gaskets were installed. During and after re-starting the plant not one flanged joint needed to be re-tightened. All flanges remained tight. Therefore the plant could start operating two days earlier than planned. ECO+ gaskets are certified, in accordance with (TA Luft), for operation up to 400 °C and are tested for safety with regards to blowing out according to ASTM Hot Blowout-Test at 400 °C and 150 bar. The material is stainless steel 1.4571, other materials are optional. The gaskets are available for DIN-flanges up to size DN 1000 and pressure stage PN 60.

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