Unternehmensnachrichten über Flansche in Hochdruckgassystemen: Ein Ansatz ohne Toleranz

In Hochdruckgassystemen, egal ob beim Transport von Erdgas über Kontinente, der Lieferung von Industriegasen wie Wasserstoff oder Sauerstoff oder der Handhabung von Prozessgasen in Chemiewerken, ist die Integrität jeder Verbindung von größter Bedeutung. Für Metallflansche in diesen Anwendungen gibt es kaum Spielraum für Fehler. Ein Null-Toleranz-Ansatz gegenüber Leckagen erfordert ein rigoroses Design, eine sorgfältige Installation und eine fortschrittliche Inspektion, wodurch die Grenzen der Technik verschoben werden, um die Eindämmung und Sicherheit zu gewährleisten.

Die Herausforderungen, die durch Hochdruckgase entstehen, sind anders und oft schwerwiegender als bei Flüssigkeiten:

1. Hohe Energiefreisetzung: Verdichtete Gase speichern enorme Energiemengen. Ein kleines Leck kann sich schnell zu einem Hochgeschwindigkeitsstrahl ausweiten, der erhebliche Geräusche, Vibrationen und das Potenzial für eine rasche Ausdehnung erzeugt, die kleine Partikel in gefährliche Projektile verwandeln kann.

2. Entzündlichkeit/Explosivität: Viele Hochdruckgase (Erdgas, Wasserstoff, Propan) sind hochentzündlich oder explosiv, wenn sie mit Luft vermischt werden. Selbst ein kleines Leck kann eine gefährliche explosive Atmosphäre erzeugen.

3. Toxizität: Industriegase wie Ammoniak, Chlor oder Schwefelwasserstoff (H2S) sind giftig. Ein Leck birgt schwere Gesundheitsrisiken für das Personal und kann zu Umweltkontaminationen führen.

4. Unsichtbare Lecks: Viele Gase sind geruchlos und farblos, wodurch Lecks ohne Spezialausrüstung schwer zu erkennen sind, so dass sie sich unbemerkt ansammeln können, bis eine gefährliche Konzentration erreicht ist.

5. Kleine Molekülgröße: Gase wie Wasserstoff haben sehr kleine Moleküle, wodurch sie besonders schwer zu bändigen sind. Sie können durch Unvollkommenheiten entweichen, die größere Flüssigkeitsmoleküle enthalten würden, was außergewöhnlich dichte Dichtungen erfordert.

Flanschdesign und Materialauswahl für Hochdruckgas:

• Schweißhalsflansche: Fast ausschließlich für Hochdruckgasanwendungen bevorzugt, da sie eine überlegene Spannungsverteilung und eine robuste, integral geschweißte Verbindung mit dem Rohr aufweisen. Dies minimiert Spannungskonzentrationen im Vergleich zu anderen Flanschtypen.

• Hohe Druckklassen: Flansche mit der Bewertung Klasse 900, 1500, 2500, oder sogar höher sind üblich, um extremen Innendrücken sicher standzuhalten.

• Hochfeste Materialien: Geschmiedete Kohlenstoffstähle (z. B. ASTM A105) für moderate Temperaturen und legierte Stähle (z. B. ASTM A182 F11, F22 für erhöhte Temperaturen oder A350 LF2/LF3 für Tieftemperaturanwendungen wie LNG) sind aufgrund ihrer Festigkeit und Zähigkeit von entscheidender Bedeutung.

• Ring Type Joint (RTJ)-Flansche: Für die kritischsten Hochdruckgasanwendungen werden RTJ-Flansche mit metallischen Dichtungen (oft Weicheisen oder kohlenstoffarmer Stahl) eingesetzt. Die Metall-auf-Metall-Dichtung, die durch die RTJ-Dichtung bereitgestellt wird, in Kombination mit der äußerst präzisen Bearbeitung der Nuten, bietet eine außergewöhnliche Leckdichtigkeit und Beständigkeit gegen Ausblasen.

Dichtung und Verschraubung: Der Kern der Dichtung:

• Dichtungsauswahl: Hochwertige spiralförmig gewickelte Dichtungen mit robusten Innen- und Außenringen sind für Hochdruckgas üblich und bieten Widerstandsfähigkeit und Ausblassicherheit. Für RTJ wird die metallische Ringdichtung speziell aufgrund ihrer Materialverträglichkeit und ihrer Fähigkeit, sich in die Flanschnuten zu verformen, ausgewählt.

• Präzisionsverschraubung: Die Anwendung einer genauen und gleichmäßigen Schraubenlast ist von größter Bedeutung.

  • Hydraulische Vorspannung: Wird oft für kritische Hochdruckgasflansche verwendet, um eine präzise, gleichmäßige und überprüfbare Schraubenspannung zu gewährleisten und das Risiko einer ungleichmäßigen Dichtungsverdichtung zu minimieren.

  • Spezielle Schmiermittel: Hochleistungs-Anti-Seize-Verbindungen werden auf Schrauben verwendet, um die Reibung zu verringern und eine genaue Drehmomentanwendung zu ermöglichen, was für das Erreichen der angegebenen Schraubenvorspannung entscheidend ist.

  • Schraubenmaterial: Hochfeste Schrauben aus legiertem Stahl (z. B. ASTM A193 B7 für hohe Temperaturen, A320 L7 für niedrige Temperaturen) werden verwendet, oft mit Schutzbeschichtungen, um Korrosion zu verhindern, die ihre Festigkeit oder Entfernbarkeit beeinträchtigen könnte.

Strenge Qualitätssicherung und Inspektion:

• Zerstörungsfreie Prüfung (ZfP): Jeder kritische Flansch und seine zugehörigen Schweißnähte werden einer umfassenden ZfP unterzogen, einschließlich 100 % Ultraschallprüfung, Magnetpulverprüfung und Radiographie, um die Freiheit von inneren und Oberflächenfehlern zu gewährleisten.

• Hydrostatische/Pneumatische Prüfung: Nach der Montage wird das gesamte System rigoros getestet, oft mit Stickstoff für pneumatische Tests, um selbst kleinste Lecks zu erkennen.

• Lecksuche: Regelmäßige Überwachung mit hochempfindlichen Gasdetektoren ist in betriebsbereiten Anlagen üblich, um etwaige Emissionen umgehend zu identifizieren.

In Hochdruckgassystemen ist der Metallflansch weit mehr als ein einfacher Verbinder; er ist eine kritische Sicherheitsbarriere. Der Null-Toleranz-Ansatz gegenüber Leckagen erfordert ein unerschütterliches Engagement für die höchsten Standards in Bezug auf Design, Materialqualität, Herstellung, Montage und ständige Wachsamkeit. Die Integrität dieser Flansche ist ein direkter Ausdruck des Engagements einer Anlage für Sicherheit und Umweltschutz.