In der chemischen Industrie werden immer häufiger glasfaserverstärkte Kunststoffrohre mit chemisch hochbeständigen Auskleidungen eingesetzt. Flanschverbindungen für Kunststoffverbundsysteme waren bislang jedoch nur schwer dicht zu bekommen. Gummidichtungen alterten zu schnell, bei beständigen PTFE-Dichtungen mussten die Flanschverbindungen immer wieder nachgezogen werden. Eine neuartige Flachdichtung kann diese Probleme lösen.
Seit einigen Jahren werden Kunststoffverbundsysteme, wie Glasfaserverstärkter Kunststoff (GFK), immer häufiger als Rohrmaterial für aggressive Chemikalien bei steigenden Temperaturen und Drücken eingesetzt. Die Mindestflächenpressung der bislang eingesetzten PTFE-Dichtungen (Polytetrafluorethylen) erfordert jedoch Anzugsmomente, die das Kunststoffverbundsystem an die eigene Festigkeitsgrenze führen können. Im Extremfall droht die GFK-Flanschverbindung im Betrieb undicht zu werden, sodass aufwendige und umfangreiche Instandsetzungsarbeiten erforderlich werden, um eine Anlage am Laufen zu halten.
Früher wurden bei niedrigen Belastungen weiche Gummidichtungen für die Kunststoffrohrleitungen verwendet. Später sorgten Gummidichtungen mit Stahlkern für dichte Rohrleitungen. Ein Problem blieb aber bestehen: Gummi ist sowohl gegen Chemikalien als auch gegen Alterungsprozesse nur unzureichend beständig. Als Alternative kamen verschiedene Dichtungen aus PTFE zum Einsatz. Doch auch diese waren in der Praxis keine optimale Lösung: Die Instandhalter mussten regelmäßig durch die Anlagen laufen, um jede einzelne Flanschverbindung nachzuziehen. Ein Vorgang, der teuer und zeitintensiv ist. Einerseits ist PTFE sehr reaktionsträge und eignet sich daher gut für aggressive Chemikalien, andererseits erweisen sich die notwendige Einbauflächenpressung und die Betriebsflächenpressung als signifikantes Problem. Darüber hinaus führen die nötigen Anzugsmomente das Kunststoffrohrverbundsystem zwangsläufig an die eigene Festigkeitsgrenze. Insbesondere das Relaxationsverhalten der GFK-Losflansche verursacht bei hohen Anzugsmomenten, dass sich die aufgebrachten Spannungen bereits nach relativ kurzer Zeit abbauen – vor allem bei wechselnden Temperaturen. In der Folge droht das System undicht zu werden. Eine Störung, deren Beseitigung erhöhte Personal- und Wartungskosten verursacht, die mit einer explizit für Kunststoffverbundsysteme zugeschnittenen Dichtung vermeidbar wären.
Aus der Praxis lässt sich ableiten, dass die für heutige Ansprüche optimale Dichtung folgende Eigenschaften besitzen muss:
- Die hohe chemische Beständigkeit von PTFE muss erhalten bleiben.
- Die Dichtung muss eine relativ hohe Rückfederrate aufweisen.
- Die Anzugsmomente dürfen das Flanschsystem nicht übermäßig belasten.
Nur wenn diese Eigenschaften gegeben sind, ist es möglich, dauerhaft dichte und sichere Kunststoffrohrverbundsysteme zu betreiben.
Flachdichtung mit TA-Luft-Zertifizierung
Der Industriedienstleister Tectrion – vormals Technische Dienste der Bayer Industry Services – entwickelte in seiner hauseigenen Kunststoffwerkstatt, in Zusammenarbeit mit dem selbstständigen Ingenieur Peter Voetter und Bayer Material Science, eine Flachdichtung mit genau den geforderten Eigenschaften. Entstanden ist eine Dichtung, die im GFK-Flansch dicht bleibt und über das TA-Luft-Zertifikat für Kunststoffverbundsysteme verfügt.
Einen hohen Stellenwert nimmt hier die Prüfung im realen Kunststoffverbundsystem mit GFK-Losflanschen ein. Nach kompletten Temperatur- und Druckwechseln folgte der für die Zertifizierung notwendige Belastungstest. Dabei wurden die Schrauben im Prüfungsverlauf nicht nachgezogen.
Die TA-Luft-Prüfung erfolgte mit der verbleibenden Restflächenpressung direkt am Kunststoffverbundrohr und nicht, wie heute oft üblich, zwischen Prüfplatten. Der TÜV bescheinigte eine für PTFE-Dichtungen dreimal höhere Restflächenpressung im Kunststoffverbundsystem – ein sehr guter Wert im Vergleich zu bisherigen PTFE-Dichtungen.
Zudem ist die neue Dichtung, im Gegensatz zu DIN- und EN-Abmessungen, speziell auf die vorgegebenen Durchmesser von Kunststoffverbundsystemen abgestimmt und liegt jederzeit zentriert in den Losflanschen. Von der Neuentwicklung überzeugte sich im Jahr 2010 auch eine Jury namhafter Instandhaltungs-Experten und zeichnete die Dichtung mit dem Maintainer Award in der Kategorie „Produktinnovation“ aus.
Sparen bei der Instandhaltung
Undichte Kunststoffverbundsysteme gehören mit einer chemisch beständigen und langfristig dichten PTFE-Dichtung nun der Vergangenheit an. Darüber hinaus verlängern sich die Instandsetzungsintervalle mit Einsatz der neuen Dichtung erheblich, wodurch die Kosten für Instandhaltungsmaßnahmen deutlich sinken. Bayer Material Science setzt die Dichtungen bereits erfolgreich ein und hat für zwei neue Produktionsanlagen in China Tausende Exemplare geordert und eingebaut. Vor diesem Hintergrund und nach umfangreichen Feldversuchen ist die Dichtung jetzt auch in die Werknorm der Bayer AG aufgenommen und für den weltweiten Einsatz empfohlen worden.
prozesstechnik-online.de/cav0911467
Besonderheiten der Dichtungen
auf einen Blick
- Die Flachdichtung ist nach TA-Luft gemäß VDI 2240 zertifiziert. Dadurch lassen sich nun auch GFK-Leitungen für luftgefährdende Stoffe einsetzen.
- Der Geltungsbereich der TA-Luft umfasst einen Betriebsüberdruck bis max. 10 bar, eine Betriebstemperatur bis max. +90 °C im Kunststoffverbundsystem und eine Mindestflächenpressung im Einbauzustand von 10 MPa.
- Zu den wichtigsten Eigenschaften der Dichtung gehören die Chemikalienbeständigkeit und die gute Standfestigkeit durch eine hohe Rückfederrate. Außerdem ist sie beständig gegen Alterungsprozesse.
- Der TÜV hat eine für PTFE-Dichtungen dreimal höhere Restflächenpressung im Kunststoffverbundsystem bescheinigt.
- Die neuen Dichtungen werden in verschiedenen Nennweiten von DN 15 bis DN 600 hergestellt.
- In die Werknorm der Bayer AG wurde die Dichtung unlängst aufgenommen und für den weltweiten Einsatz empfohlen.
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