Rohrleitungen mit einer Auskleidung aus virginalem, pastenextrudiertem PTFE werden seit einigen Jahren erfolgreich als Korrosionsschutz in chemisch aggressiven Systemen eingesetzt. Ein Nachteil der heutigen, konventionellen Ausführungen ist die Notwendigkeit, bei der Ausgestaltung von Isometrien auf standardisierte Bauteile wie Rohre und Bögen angewiesen zu sein.
Durch die Verwendung von gebogenen Rohren – sogenannten Rohrfiguren – können die Isometrien freier gestaltet werden. Gleichzeitig werden die technischen Vorteile der PTFE ausgekleideten Rohrleitungen hinsichtlich der Anlagensicherheit weiter verbessert werden, da auf einen Teil der benötigten Flanschverbindungen verzichtet wird. Besonders von Interesse sind die ökonomischen Vorteile, da deutliche Einsparungen von der Montage bis zum Reinigungsaufwand möglich sind.
Patentiertes Fertigungsverfahren
Obgleich das Biegen von Stahlrohren im Apparatebau schon länger Verwendung findet, ist die Fertigung von Rohrfiguren, mit PTFE-Linern wesentlich komplexer.
In einem patentierten Verfahren läßt sich die Biegung von PTFE-Liner und Stahlrohr gleichmäßig durchführen. Nach erfolgter Biegung wird die einwandfreie Ausführung gemäß den Richtlinien des GKV überprüft. Auf folgende Punkte muß besonders geachtet werden:
• Beschädigungsfreiheit des PTFE-Liners,
• freier Querschnitt der Biegung,
• Wandstärke des PTFE-Liners.
Die Einhaltung der Qualität der PTFE-Auskleidung wird gemäß den Richtlinien des GKV mittels eines Durchschlagtests und einer Druckprüfung kontrolliert.
Mittels des eingesetzten Verfahrens können ausgekleidete Rohrfiguren mit mehrfachen Biegungen in Nennweiten von DN 25 bis DN 100 und Längen bis zu 6 m gefertigt werden. Wesentlicher Vorteil dieser Figuren ist der Verzicht auf Flanschverbindungen, wodurch die Anlagensichheit erhöht und die Kosten gleichzeitig gesenkt werden können.
Kostensenkung durch Rohrfiguren
Die Rohrfiguren erlauben deutliche Kostenreduktionen gegenüber den heute üblichen Rohrleitungssystemen auf Basis von standardisierten geraden Rohren und Formteilen. An der Darstellung in Abbildung 1 läßt sich bei der Gegenüberstellung einer konventionell gestalteten Isometrie und einer entsprechenden Figur leicht erkennen, daß eine Rohrfigur nur drei Teile anstelle von insgesamt zehn Bauteilen konventioneller Bauart benötigt. Es werden also in diesem Beispiel von ursprünglich neun Flanschpaaren sieben Paare ersetzt und letztlich verbleiben nur noch zwei. Die Reduzierung der Flanschpaare um hier über 75% bedeutet folgende Kostenersparnisse:
• geringere Montageaufwendungen und Kosten,
• weniger Schraubverbindungen erforderlich,
• weniger Dokumentationsaufwand/Zeugniskosten,
• geringere Isolationskosten,
• reduzierter Druckverlust und Energieaufwand,
• weniger Aufwand für Spritzschutzmaßnahmen an Flanschen,
• geringe Produktionsausfallzeiten durch schnelle Bauteilwechsel,
• leichter zu reinigen.
In Abhängigkeit von der Zahl der Rohrfiguren im Verhältnis zu geraden Rohren in einer Isometrie können die Kosteneinsparungen bis zu 50% betragen.
Erhöhte Anlagensicherheit
Flanschpaare stellen grundsätzlich ein Potential für Leckagen dar. Aus diesem Grund wird in der Regel die Flanschverbindung mit einem Spritzschutz versehen, der verhindert, daß die austretenden Medien Menschen und Geräte in der Umgebung verletzen oder beschädigen. Folgerichtig ist die Reduzierung der Flanschverbindung auch als Beitrag zu Verbesserung der Sicherheit einer Anlage zu verstehen. Neben der Sicherheit wird auch der Umweltschutz durch eine geringere Leckagenwahrscheinlichkeit verbessert.
In der Biochemie, der Pharmazie oder der Halbleiterindustrie werden die Oberflächeneigenschaften sowie die sehr gute chemische Beständigkeit von pastenextrudiertem PTFE geschätzt, da die Reinheit der Produkte nicht negativ beeinträchtigt wird. Einen Problemkreis stellen hier die Flansche dar, die das glatte und damit optimale Innenwandprofil unterbrechen. In diesem Bereich könnten sich bei ungünstigen Strömungsverhältnissen ebenso wie beispielsweise an Schweißwurzeln Partikel ablagern. Da die Verwendung von Rohrfiguren die Zahl dieser Stellen reduziert, eignen sie sich besonders für den Einsatz in diesem hochsensiblen Bereich.
Erstellung optimierter Isometrien
Unter optimierten Isometrien ist die Kombination aus geraden Rohren, Formstücken und Rohrfiguren zu verstehen, die die maximal mögliche Anlagensichheit, Kostenreduktion und Flexibilität bietet. Mit Hilfe der computergestützten Ausarbeitung einer Isometrie unter Berücksichtigung der gegeben Einschränkungen kann die optimierte Gestaltung schon in die Planungsphase mit einfließen. Beginnt die Einbindung von Rohrfiguren schon in der Planung, lassen sich erfahrungsgemäß die besten Ergebnisse erreichen, da sich hier Möglichkeiten wie die freie Wahl der Biegewinkel und die Zahl der Biegungen je Rohr optimal einbringen lassen.
Einsatzbereiche
Rohrfiguren sollten überall dort zum Einsatz kommen, wo die ökonomischen und sicherheitsrelevanten Vorteile zum Tragen kommen. Dies gilt im Besonderen für die chemische, biochemische, pharmazeutische und elektronische Industrie. In den drei letztgenannten Industriezweigen ist die Reduzierung der Flanschpaare wichtig, da hierdurch potentielle Sammelstellen für Partikel entfallen. In allen Anwendungsfällen ist eine sorgfältige Planung erforderlich, da einmal gefertigte Rohrfiguren nicht mehr neu angepaßt werden können.
Rohrfiguren mit PTFE-Auskleidungen können Mehrfachbiegungen im dreidimensionalen Raum aufweisen. Da die Zahl der maximal möglichen Biegungen unter anderem von der Rohrnennweite beeinflußt wird, kann eine genaue Angabe der Maximalzahlen hier nicht erfolgen. Heute sind Rohrfiguren mit Polyfluron-PTFE-Auskleidungen wie folgt verfügbar:
• Nennweiten: DN 25 bis DN 100,
• Rohrlängen bis 6 m,
• PTFE-Wandstärken: 3 bis 5 mm,
• Biegewinkel: 1° bis 179° frei wählbar,
• Mehrfachbiegungen sind möglich,
• Flanschverbindungen in Fest/fest-,
Fest/los- oder Los/los-Ausführung.
Diese Möglichkeiten bedeuten nahezu optimale Freiheitsgrade bei der Ausarbeitung einer optimierten Isometrie, die computergestützt durchgeführt wird. Beispiele für Biegevarianten sind in Abbildung 2 dargestellt. Die Biegeradien (5D) und die Mindestschenkelmaße richten sich nach der Rohrnennweite und sind dementsprechend unterschiedlich. Hervorzuheben ist, daß Winkel zwischen 1° und 179° frei wählbar gefertigt werden können. Es lassen sich damit häufig zwei Punkte einer Anlage direkt miteinander verbinden, ohne komplizierte Rohrleitungsausführungen unter Verwendung von Paßstücken montieren zu müssen.
Rohrfiguren sind ohne Beanstandungen schon seit einigen Jahren in Chemie-Anlagen im Einsatz.
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