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Kunststoffverbundsysteme wie Glasfaserverstärkter Kunststoff (GFK) dienen immer häufiger als Material für Rohrleitungen, in denen aggressive Chemikalien befördert werden, oder in denen hohe Drücke und Temperaturen herrschen Kunststoffverbundsysteme wie Glasfaserverstärkter Kunststoff (GFK) dienen immer häufiger als Material für Rohrleitungen, in denen aggressive Chemikalien befördert werden, oder in denen hohe Drücke und Temperaturen herrschen.

Die neu entwickelte Flach-Dichtung ist nach TA-Luft zertifiziert: Somit lässt sie sich auch für glasfaserverstärkte Kunstsoffleitungen verwenden, die luftgefährdende Stoffe führen.

Die für die Dichtigkeit notwendige Mindestflächenpressung der bislang dabei eingesetzten PTFE-Dichtungen (Polytetrafluorethylen) erfordert jedoch Anzugsmomente, die das Kunststoffverbundsystem an die eigene Festigkeitsgrenze führen. Im Extremfall droht die GFK-Flansch-Verbindung während des Betriebes undicht zu werden. Das macht dann aufwendige und umfangreiche Instandsetzungsarbeiten erforderlich, um die Anlage am Laufen zu halten.
In der Vergangenheit wurden bei geringen Belastungen für die Kunststoffrohrleitungen „weiche“ Gummidichtungen verwendet. Später sorgten Gummidichtungen mit Stahlkern für dichte Rohrleitungen. Ein Problem blieb jedoch immer 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 erwiesen sich in der Praxis nicht als optimale Lösung: Die Instandhalter mussten regelmäßig durch die Anlagen laufen, um jede einzelne Flanschverbindung nachzuziehen. Das war ein Vorgang, der teuer und zeitintensiv ist.

An der Festigkeitsgrenze
Nun ist PTFE zwar sehr reaktionsträge und eignet sich daher gut für aggressive Chemikalien, die notwendige Einbauflächenpressung und die Betriebsflächenpressung erwiesen sich jedoch als signifikantes Problem. Die dabei notwendigen Anzugsmomente führen das Kunststoffrohrverbundsystem zudem 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. Das geschieht vor allem bei wechselnden Temperaturen. In der Folge droht das System undicht zu werden. Das ist ein Typ von Störungen, deren Beseitigung erhöhte Personal- und Wartungskosten verursacht. Mit einer explizit für Kunststoffverbundsysteme ausgelegten Dichtung wäre das vermeidbar.

In der Praxis lässt sich erkennen, dass eine 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.

Das Leuchtturmprojekt

Flachdichtung für GFK-Flanschverbindungen
Der Industriedienstleister Tectrion – vormals Technische Dienste der Bayer Industry Services – entwickelte in seiner hauseigenen Kunststoffwerkstatt in Zusammenarbeit mit Bayer Material Science eine neuartige Flachdichtung. Sie sorgt dafür, dass GFK-Flanschverbindungen dicht bleiben. Als erste und bislang einzige ihrer Art wurde dieser Dichtung über das TA-Luft-Zertifikat gemäß VDI 2240 für Kunststoffverbundsysteme erteilt. Die Flachdichtungen sind nach TA-Luft zertifiziert. Dadurch lassen sich nun auch GFK-Leitungen für luftgefährdende Stoffe einsetzen. Der Geltungsbereich der TA-Luft umfasst einen Betriebsüberdruck bis maximal 10 bar, eine Betriebstemperatur bis maximal 90 °C im Kunststoffverbund – system und eine Mindestflächenpressung im Einbauzustand von 10 MPa.
Zu den wichtigsten Eigenschaften der Dichtungen gehören die Chemikalienbeständigkeit und die gute Standfestigkeit durch eine hohe Rückfederrate. Außerdem sind 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 500 hergestellt.
Mit ihrer Entwicklung ist ein wichtiger Schritt nach vorn gelungen, damit sich Kunststoffverbundsysteme in chemischen Anlagen sicher und wirtschaftlich betreiben lassen. Davon profitieren Anlagenbetreiber und Instandhalter gleichermaßen.

Die vom Industriedienstleister Tectrion in Zusammenarbeit mit Bayer Material Science entwickelte Flachdichtung weist genau diese Eigenschaften auf.
Starke Aufmerksamkeit wurde der Prüfung im realen Kunststoffverbundsystem mit GFK-Losflanschen gewidmet. Nach Tests mir starken Temperatur- und Druckwechseln folgte der für die Zertifizierung notwendige Belastungstest. Im Verlauf dieser Prüfung wurden die Muttern 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.

Stolz auf die Entwicklung von Tectruion: Autor Ralf Breihan in der Kunststoffwerkstatt des Industriedienstleisters.

Die neue Dichtung ist zudem – im Gegensatz zu DIN- und EN-Abmessungen – speziell auf die vorgegebenen Durchmesser von Kunststoffverbundsystemen abgestimmt. Damit liegt sie jederzeit zentriert in den Losflanschen. Undichte Kunststoffverbundsysteme gehören mit dieser chemisch beständigen und langfristig dichten PTFE-Dichtung nun der Vergangenheit an. Zudem verlängern sich die Instandsetzungsintervalle für die Dichtungen erheblich, wodurch die Kosten deutlich sinken. Waren GFK-Leitungen zudem bislang nach TALuft überhaupt nicht nutzbar, können sind sie jetzt auch für luftgefährdende Stoffe einsetzbar.
Bayer Material Science nutzt die Dichtungen bereits und hat für ihre zwei neuen Produktionsanlagen in China unlängst tausende Exemplare geordert und eingebaut.
Ralf Breihan,Leiter Kunststoffwerkstatt

Kontakt:

Tectrion GmbH
Tel.: 02133 51 22100
www.tectrion.de

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