Ex-Schutz > Ohne NORSOK Standard keine Sicherheit bei Explosiver Dekompression

Ohne NORSOK Standard keine Sicherheit bei Explosiver Dekompression

Beschädigungen an ­Dichtungen vermeiden

von Dipl.–Ing. Michael Krüger

In der Chemie- und Gasindustrie sowie der gesamten Zulieferindustrie und im Pumpen-, Ventil- oder Kompressorenbau haben immer mehr ­Unternehmen Probleme mit Schäden an Elastomerdichtungen, die ­durch Explosive Dekompression auftreten. Konventionelle Elastomerdichtungen können bei plötzlichem Druckabfall stark beschädigt und undicht werden.

Elastomerdichtungen kommen als wichtige, weil sicherheitsrelevante Komponenten in unterschiedlichsten Bereichen der Industrie zum Einsatz und müssen zum Teil besonderen Anforderungen genügen. Viele Hersteller und Betreiber in der Gas- oder Chemieindustrie sowie Hersteller der Zulieferbauteile haben insbesondere bei star­kem Druckabfall im Medium Gas häufig Leckageprobleme mit Elastomerdichtun­gen. Hier müssen diese Dichtungen gasförmi­gen Medien wie Kohlendioxid, Erdgas, Stickstoff, Helium und Wasserstoff bei Drücken von mehr als 30 PN/30 bar und bei plötzlichem Absinken (innerhalb weniger Sekun­den) speziellen Anforderungen widerstehen, um gegen diese Medien sicher abdichten zu können. In einigen Anwendungen können die Drücke bis zu PN 400/400bar erreichen. In diesen Anwendungen dürfen nur speziell getestete Werkstoffe zum Einsatz kommen. So schreibt die Norm DIN EN14141 für Erdgasleitungen vor, dass nichtmetallische Teile von Armaturen wie z.B. elastomere Dichtun­gen gegenüber Explosiver Dekompression beständig sein müssen.

Explosive Dekompression

In erster Linie sind hiervon Dichtungen betroffen, die gegenüber gasförmigen Medien abdichten müssen, wenn das Gas von einem hohen Druckniveau innerhalb von kurzer Zeit auf ein niedriges absinkt. Elastomere sind permeabel für Gase, Dämpfe und Flüssigkeiten, sodass Gase unter Druck in das Dichtungsmaterial eindringen. Bei einem starken Druckabfall kann das Medium nicht schnell genug aus dem Dichtungswerkstoff entweichen. Dadurch wird die Dichtung so stark beschädigt, dass sie nicht mehr abdich­ten kann. Der Druckabfall ist die Ursache für die Beschädigung der Elastomerdichtung, die beispielsweise durch Blasen­bildung an der Oberfläche visuell leicht zu erkennen ist. Dieses Phänomen ist als „Explo­sive Dekompression“ (ED) bekannt.

Herkömmliche Elastomerdichtungswerkstoffe dürfen in diesen Anwendungen nicht eingesetzt werden, da ihr Widerstand gegenüber den hier auftretenden Kräften nicht ausreichend ist. Hier müssen speziell aufgebaute Elastomere zum Einsatz kommen, die sich insbesondere durch sehr gute physikalische Eigenschaften (z.B. hoher Wei­terreißwiderstand und Modul) auszeichnen. Diese Spezialprodukte werden auch AED-Dichtungswerkstoffe genannt („Anti-Explosive-Decompression“).

Lösung des Problems

Der unabhängige Hersteller für Elastomerdichtungen C. Otto Gehrckens – kurz COG – hat speziell für Anwendungen gegen Explosive Dekompression verschiedene High­techwerkstoffe entwickelt und intensiv geprüft. Um den Anforderungen an die Dichtbeständigkeit gegenüber individuellen Medien in den jeweiligen Anwendungen gerecht zu werden, genügt den Herstellern oder Betreibern eine Widerstandsfähigkeit im Hinblick auf Explosive Dekompression alleine nicht. COG hat deshalb verschiedene Spezial-Compounds für unterschiedliche Anforderungen entwickelt: vier FKM-, zwei HNBR- und zwei FFKM-Werkstoffe. Alle Compounds erfüllen dabei die NORSOK-Standard M-710-Anforderungen in Bezug auf die Beständigkeit gegenüber Explosiver Dekompression, zwei von ihnen eignen sich darüber hinaus auch für den Einsatz in Bauteilen oder Baugruppen mit API 6A und 6D der Ventil- und Armaturenindustrie. ­Zudem erfüllen einige Compounds den amerikanischen NACE TM 0297- (Explosive Dekompression) und TM 0187- (Sauergas) Standard.

NORSOK M-710 Standard

Der NORSOK M-710 Standard wurde von der norwegischen Öl- und Gasindustrie ent­wickelt und ist ein Verfahren zur Prüfung der Beständigkeit von Dichtungswerkstoffen gegen Explosive Dekompression. Es handelt sich hierbei um den führenden internationalen Standard für AED- Anwendungen. Der Test simuliert Extremsituationen und nur absolute Hochleistungsdichtungen, die für diese Anforderungen entwickelt wurden, können diesen Test bestehen. Für den Kons­trukteur und Anwender ist der NORSOK-Test mit einem Sicherheitsstandard bei AED-Anwendungen auf eine Stufe zu stellen.

AED-Dichtungswerkstoffe von COG

Alle AED-Dichtungswerkstoffe von COG gewährleisten auch bei extremen und schnellen Druckwechseln eine dauerhafte Dichtleistung. Die Werkstoffe weisen neben einer hohen chemischen und thermischen Beständigkeit eine hohe Härte auf, die insbesondere bei hohen Drücken einer möglichen Spaltextrusion entgegenwirkt und so eine Explosive Dekompression vermeidet. Neben vier chemisch sehr resistenten FKM-Werkstoffen, der Vi 899 ist bis zu einer Temperatur von -46°C einsetzbar und genügt daher den Anforderungen nach API 6A und 6D, hat COG zudem zwei HNBR-Compounds entwickelt. Diese überzeugen durch eine hervorragende chemische Beständigkeit, vor allem gegen Öle und Kraftstoffe. Darüber hinaus weisen diese Werkstoffe so­wohl eine sehr gute Hitze- und Wit­terungs­beständigkeit als auch eine hohe mecha­nische Festigkeit auf.

Für Tieftemperaturanwendungen bietet COG neben dem FKM-Compound Vi 899 auch einen speziellen FFKM-Compound namens Perlast^® ICE G90LT. Dieser Werkstoff entspricht zudem den Anforderungen nach API 6A und 6D. In Abhängigkeit vom auftretenden Druck des abzudichtenden Mediums kann dieser Dichtungswerkstoff sogar bis -80°C eingesetzt werden.

Fazit

Für die hohen Anforderungen an Dichtun­gen gegenüber Explosiver Dekompression dürfen ausschließlich nur speziell für diesen Bereich konzipierte und getestete Elastomere zum Einsatz kommen. Der NORSOK-Standard ist hier ein maßgeblicher Sicherheitsindikator für Anwendungen mit Ex­plosiver Dekompression. Für sämtliche Anwendungen in industriellen Bereichen mit starkem Druckabfall konnten mit diesen AED-Werkstoffen des Dichtungsherstellers bereits erfolgreich Beschädigungen an Elas­tomerdichtungen verhindert und damit kostspielige Leckagen vermieden werden. Das Problem der Explosiven Dekompression darf allerdings nicht isoliert betrachtet werden, sondern muss immer in den Kontext zu den Anforderungen und der Resistenz des Dichtungswerkstoffes gegenüber dem abzudichtenden Medium gesetzt werden. Die Medienbeständigkeit ist deshalb bei der Auswahl des richtigen Dichtungswerkstoffes auch in diesen Einsatzgebieten unabdingbar. Aus diesem Grund ist es wichtig, mit erfahrenen Herstellern zusammenzuarbeiten, die auch über eine entsprechende Werkstoffauswahl und das entsprechende Knowhow auf diesem Gebiet verfügen.

Bild: Depositphotos © Zoran Orcik