O-Ringe, Bild: COG

O-Ringe aus AED-Dichtungswerkstoffen. Bild: COG

Konventionelle Elastomerdichtungen können bei plötzlichem Druckabfall stark beschädigt und undicht werden. Lange Maschinenstillstandszeiten und hohe Reparaturkosten sind die Folge.

Elastomerdichtungen kommen als wichtige, weil sicherheitsrelevante Komponenten in unterschiedlichsten Bereichen der Industrie zum Einsatz. Viele Betreiber in der Gas- oder Chemie-Industrie sowie den Herstellern der Zulieferbauteile haben insbesondere bei starkem Druckabfall im Medium Gas häufig Leckageprobleme mit Elastomerdichtungen. Hier müssen diese Dichtungen gegenüber gasförmigen Medien bei Drücken von mehr als 30 PN/30 bar und bei plötzlichem Absinken – innerhalb weniger Sekunden – speziellen Anforderungen widerstehen. In diesen Anwendungen dürfen nur speziell getestete Werkstoffe zum Einsatz kommen.

Hintergrundinfos

Der 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 gleichzusetzen mit einem Sicherheitsstandard bei AED-Anwendungen.

Die Norm DIN EN14141 für Erdgasleitungen schreibt vor, dass nichtmetallische Teile von Armaturen, wie Elastomerdichtungen gegenüber explosiver Dekompression beständig sein müssen. Hierzu zählen unter anderem auch Pumpen, Kompressoren, Rohrleitungen, Verbindungen, Armaturen oder Ventile. Elastomere sind permeabel für Gase, Dämpfe und Flüssigkeiten, sodass diese 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 (Blasenbildung an der Oberfläche, Materialrisse). Dieses Phänomen ist als explosive Dekompression bekannt.

Der Norsok-Standard gibt Sicherheit

beschädigten O-Ring, Bild: COG
Das Bild zeigt einen durch explosive Dekompression beschädigten O-Ring. Die Dichtung ist so stark beschädigt, dass sie nicht mehr abdichten kann. Bild: COG

Doch wie kann der Anwender dieses Problem lösen? Nur speziell aufgebaute Elastomere können in diesen Anwendungen eingesetzt werden, da der Widerstand herkömmlicher Elastomerdichtungswerkstoffe gegenüber den hier auftretenden Kräften nicht ausreichend ist. Die sogenannten AED-(Anti-explosive-Decompression) oder RGD-Dichtungswerkstoffe (Rapid Gas Decompression) widerstehen dagegen diesen harten Bedingungen. Oder anders formuliert: In Anwendungen mit explosiver Dekompression dürfen ausschließlich nur speziell für diesen Bereich konzipierte und getestete Elastomere zum Einsatz kommen. Der Norsok-Standard ist hier der maßgebliche Sicherheitsindikator zur Vermeidung von kostspielige Leckagen und Maschinenstopps.

Beschädigter O-Ring, Bild: COG
Beschädigter O-Ring, Bild: COG

Speziell für diese Anwendungen hat der unabhängige Hersteller C. Otto Gehrckens, kurz COG genannt, verschiedene High-Tech-Dichtungswerkstoffe entwickelt und intensiv prüfen lassen. Je nach  Anforderung stehen verschiedene FKM-, HNBR- und FFKM-Werkstoffe zur Auswahl. Alle Compounds erfüllen dabei die Norsok-Standard-M-710-Anforderungen zur Beständigkeit gegen explosive Dekompression, zwei von ihnen eignen sich darüber hinaus auch für den Einsatz in Bauteilen oder Baugruppen mit API 6A & 6D der Ventil- und Armaturenindustrie. Zudem erfüllen einige  Compounds den amerikanischen Nace-TM-0297 (Explosive Dekompression) und TM-0187-Standard (Sauergas). Alle AED-Dichtungswerkstoffe von COG gewährleisten auch bei extremen und schnellen Druckwechseln eine dauerhafte Dichtleistung. Neben vier chemisch sehr resistenten FKM-Werkstoffen, hat der Hersteller auch zwei HNBR-Compounds entwickelt, die hervorragend beständig sind gegenüber Ölen und Kraftstoffen und zudem mit einer sehr guten Hitze- und Witterungsbeständigkeit als auch einer hohen mechanischen Festigkeit überzeugen. Für Tieftemperaturanwendungen bietet der Hersteller mit dem FKM Compound Vi 899 und dem FFKM Perlast ICE G90LT, beide verfügen über eine Einsatztemperatur bis -46 °C, zwei Werkstoffe an, die den Anforderungen nach API 6A & 6D genügen, welche für den US-amerikanischen Markt von Bedeutung sind.

Die Gesamtsituation betrachten

beschädigter O-Ring 3, Bild: COG
beschädigter O-Ring, Bild: COG

Das Problem der explosiven Dekompression darf allerdings nicht isoliert betrachtet werden, denn die Medienbeständigkeit gegenüber dem abzudichtenden Medium ist bei der Auswahl des richtigen Dichtungswerkstoffes auch in diesen Einsatzgebieten unabdingbar. Für Konstrukteure und Anwender ist es daher sinnvoll, mit erfahrenden Herstellern zusammenzuarbeiten, die auch über eine entsprechende Werkstoffauswahl und dem entsprechenden Know-how auf diesem Gebiet verfügen. So lässt sich gemeinsam eine optimale Dichtungslösung finden und die Sicherheit in diesen Anlagen, insbesondere zum Schutz der dort arbeitenden Menschen, gewährleisten. Aru