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Vorisolierte Rohre für Kälteanwendungen

Hohe Stabilität, geringe Betriebskosten
Vorisolierte Rohre für Kälteanwendungen

Praktische Erfahrungen im Projektgeschäft industrieller Anlagen weltweit zeigen: Der steigende Anteil der Wartungskosten im Lebenszyklus zumeist konventionell isolierter Rohrleitung zwingt das Procurement zur Betrachtung alternativer Systemlösungen. Hier können vorisolierte Rohre Abhilfe schaffen.

Ursache für hohe Wartungskosten sind erfahrungsgemäß feuchte Isolierungen, undichte Außenummantelungen und in Summe das Phänomen der Korrosion unter der Isolierung. Korrosion unter der Isolierung, das sogenannte C.U.I., erscheint tückisch, da Feuchtigkeit unbemerkt in und unter die Wärmedämmung eindringt und sich auf dem Mediumrohr ausbreitet. Spannungsriss-, Lochfraß- und Schweißnahtkorrosion sind die Folge. Sie werden erst erkannt, wenn sich bereits Leckagen entwickelt haben. Regelmäßige Begehungen können dies offensichtlich nicht verhindern.

Doch wo liegen die Ursachen? Konventionelle Dämmung, durch Menschen von Hand installiert und mit Blechabschnitten ummantelt, kann höheren mechanischen Belastungen nicht widerstehen. Wird konventionell isoliertes Rohr beispielsweise als Fußweg genutzt, so brechen die Stoßstellen der Bleche auf und Feuchtigkeit kann eindringen. Die Güte der Dämmstoffmontage bestimmt das Risiko der Bildung von Hohlräumen und Spalten, die die Quelle für Kondensatbildung darstellen. Thermische Ausdehnung induziert zusätzlich Bewegungen zwischen Mediumrohr, Isolierung und Mantel. Bei kaltgehenden Leitungen sind diese Spalten und Hohlräume auch eine Quelle für Eisbildung.

Abdichten mit PU-Schaum

Vorisolierte Rohre bieten hier eine sichere Alternative. Spezielle Schäume füllen die Hohlräume lunkerfrei aus und sind leicht verarbeitbar. Bei Jabitherm bildet Polyurethan (PU) die Grundlage für die Isolierung der vorisolierten Rohre. Es eröffnet einen Temperaturbereich für die Rohrkonstruktion zwischen -195 °C und +120 °C. Eine geschlossenzellige, wasserabweisende Struktur, eine homogene Schaumverteilung und extreme Schlagfestigkeit zeichnen den Werkstoff aus. Mit einem Wärmeleitwert von 0,023 bis 0,025 W/mK und einer Dichte von 60 bis 80 kg/m3 bietet er optimale Dämm- und Energiesparwerte. Der PU-Schaum ist trittfest und das Rohr vollkommen wartungsfrei. Er ist umwelttechnisch neutral und kann im Hausmüll entsorgt werden. Im Herstellprozess der Schaumisolierung entstehen keine gesundheits- und umweltgefährdenden Stoffe. Die Umweltbelastung (Footprint) ist vergleichsweise gering. Eine Schaumisolierung aus Polyurethanschaum spart 30 % Energie gegenüber konventioneller Isolationstechnik.

Der äußere Schutzmantel der Rohre besteht aus einem diffusionsbeständigen Spiralfalzrohr und schützt die Rohrleitung gegen Umwelteinflüsse. Die Montage der Gleitlager/Schellen auf der Oberfläche des äußeren Schutzmantels verhindert Wärme-/Kältebrücken.

Der Herstellprozess vorisolierter Rohre erfolgt im Vergleich zu konventioneller Technik in umgekehrter Reihenfolge. Der Fertigung des Außenmantels folgt die Einführung des Mediumrohres und der Verschluss der Rohrenden. Mit dem Ausschäumen des Hohlraums zwischen äußerem Schutzmantel und Mediumrohr schließt der Prozess ab. Der Schaum legt sich wie eine hoch-adhäsive Haut auf das Mediumrohr und an die Ummantelung als kraftschlüssige Verbindung, elastisch genug, um Bewegungen durch Wärmearbeit zu kompensieren.

Feuergeschützte Rohre

Für LNG-Terminals oder Rohrsysteme, in denen brennbare Flüssigkeiten fließen, fordern der Gesetzgeber und Betreiber selektiven Brandschutz auf Grundlage internationaler Normen. Bei den vorisolierten Rohren wird dies durch eine Konditionierung des Polyurethanschaums in Verbindung mit konstruktiven Maßnahmen in Form ein- und mehrschichtiger Wärmedämmung erreicht. Die Jabitherm-Firesafe-Rohrleitungen besitzen ein T30-, T60- und T90-Rating, geprüft durch die Materialprüfanstalt in Dresden. Im Brandfall bedeutet dies: Bis zu 90 Minuten mehr Zeit für Personenschutz und Anlagen-sicherung.

Für den Brandschutz vorisolierter Rohre existieren keine Normen, sondern lediglich für die Isolierwerkstoffe. Die Materialprüfanstalt wendete daher ein eigens erstelltes Prüfprogramm an unter Einbezug dieser Normen. Es berücksichtigte bei der Festlegung des T-Ratings auch definierte Mediumtemperaturobergrenzen. Die Rohrleitungen widerstanden Befeuerung gemäß der Einheitstemperaturkurve nach EN 1363–2 ohne Brandfortleitung. Der Anstieg der Mediumtemperatur unter Beflammung beginnt erst nach einem Drittel der Prüfzeit (T-Klasse). Im Anfangszeitraum erfolgt nahezu keine Temperaturerhöhung im Mediumrohr. Das ist im Brandfall ein wichtiger Sicherheitsaspekt für die nachfolgende Prozesse.

Verrohrung im LNG-Terminal

Betrachtet man die Projektkosten einschließlich Engineering, Anlagenausrüstung, Errichtung und Instandhaltung des Systems, so wird ersichtlich, dass sich mit vorisolierten Rohrsystemen gegenüber konventioneller Rohrkonstruktionen deutlich weniger Instandhaltungskosten anfallen, da so gut wie keine Wartung über die gesamte Betriebsdauer notwendig ist. Dies lässt sich am Beispiel eines LNG-Terminals exemplarisch für kryogene Anwendungen darstellen. Für Anlagen mit Ethylen als Medium gilt Vergleichbares. Jabitherm lieferte für ein LNG-Terminal in Tornio in Finnland Rapid-Cryo-Rohrleitungen. Die vorisolierten Rohre sind für Betriebstemperaturen zwischen -195 bis +120 °C ausgelegt. LNG benötigt eine Prozesstemperatur von -164,2 °C unabhängig von Umgebungseinflüssen. Bei Erwärmung kann der Prozess schnell außer Kontrolle geraten. LNG weist eine Expansionsrate von 1:600 auf. Das finnische Terminal besitzt ein Speichervolumen von 50 000 m3. Die Inbetriebnahme erfolgte im November 2017.

Die vorisolierten Rohre wurden in den Nennweiten DN 25 bis DN 400, zum Teil mit elektrischer Begleitheizung geliefert. Etwa 50 % der vorisolierten Rohrleitungen sind mit dem erweiterten Brandschutz Firesafe (T60, T90) ausgestattet. Insgesamt wurden 14 000 m Rohrleitungen für die Entladestation und die Jettyline, als Tankzuleitungen und Versorgungsleitungen zum Endverbraucher installiert. Die Anlage arbeitet seit der Inbetriebnahme störungsfrei.

Jabitherm Rohrsysteme AG, Troisdorf


Autor: Thadeus Hoss

Produktentwicklung,

Jabithem

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