Neuer Kugelhahn

Das Unternehmen nahm die Herausforderung an – und konnte sie dank neuer Kugelhähne von Swagelok auch meistern. Unternehmen, die Anlagen für die Chemikalieneinspritzung für Anwendungen mit mittleren Drücken (bis 15 000 psi) entwickeln und herstellen, haben bislang enorme technische Hürden zu überwinden. Die beiden Hauptschwierigkeiten haben mit maßgeblichen Fluidtechnik-Komponenten zu tun. Das sind die Instrumentenkugelhähne und Endanschlüsse zur Verwendung von SAF 2507-Rohren.

Von Instrumentenkugelhähnen ist bekannt, dass sie unter bestimmten Umständen im Druckbereich bis 1034 bar am Sitz undicht werden. Der Grund: Nach dem Abdichten bei hohem Druck haben sie Schwierigkeiten bei niedrigem Druck neu abzudichten, besonders dann, wenn der Druck im System langsam aufgebaut wird. Schließlich kommt hinzu: Die Endanschlüsse für die Hähne bieten eine besondere Herausforderung, wenn das erforderliche Rohr aus SAF 2507 besteht.

Dahinter steht ein korrosionsbeständiger Werkstoff, der in vielen aggressiven, chloridhaltigen Umgebungen eingesetzt wird. Bis vor kurzem gab es keine einfachen, benutzerfreundlichen, mechanischen Klemmring-Rohrverschraubungen für SAF-2507-Rohre auf dem Markt, die mit Drücken bis 1034 bar klarkommen. Für solche Anwendungen musste sich die Industrie auf Verschraubungen mit Gewindekonus verlassen, die anfällig für Leckagen sowie schwierig zu montieren sind.

AGI Packaged Pump Systems ist ein Unternehmen, das Anlagen für die meisten großen Ölkonzerne herstellt und sehr vertraut ist mit den Herausforderungen bei Instrumentenkugelhähnen und Endanschlüssen für SAF-2507-Rohre. Als AGI schließlich einen Auftrag für den Bau von zwei Anlagen für mittlere Drücke mit SAF-2507-Rohren annahm (eine Anlage zur Chemikalieneinspritzung und eine zur Methanoleinspritzung), suchte man nach einem Unternehmen, das für die Fluidtechnik-Komponenten neue Lösungen anbieten konnte.

AGI führt Betatest mit Kugelhahn durch

Swagelok hatte den Kugelhahn der Serie FKB mit einer neuen Technologie, durch die der Kugelhahn zuverlässig über den gesamten Druckbereich bis 15 000 psi abdichten und absperren kann, entwickelt – aber noch nicht auf den Markt gebracht. AGI bot sich schließlich als Partner an und war bereit, einen Betatest mit dem Kugelhahn durchzuführen und konzipierte dazu obendrein noch eine Testvorrichtung, um den Hahn auf Herz und Nieren zu prüfen.

Letztendlich wurden hier Bedingungen simuliert, wie sie an einer Anlage zur Methanoleinspritzung für die Tiefseeerforschung auftreten. Diese Kugelhahn-Konstruktionen werden in Bedienelementen für Bohrlöcher oder an Bohrinseln verwendet, um den großen Bohrloch-Sicherheitsabsperrventilen am Untersee-Bohrloch Hydraulikdruck zuzuführen. Aufgrund der Tiefe der Bohrlöcher sind Drücke bis 15 000 psi erforderlich.

Diese Kugelhähne kommen außerdem an Hydraulikgeräten zum Einsatz, die für den Hydraulikdruck für den Plattformbetrieb sorgen. Gar keine Frage, bei all diesen Applikationen sind Leckagen ein ernst zu nehmendes Problem. Denn die unter Druck stehenden Medien sind oft brennbar. Ein anderes Problemfeld der Anlagenbauer ist die Vibration. Ein Fitting muss vibrationsbeständig sein, nicht nur während des Betriebs auf der Plattform, sondern auch beim Transport zur Plattform.

AGI fand eine Lösung in Swageloks mechanischer Klemmring-Rohrverschraubung für Anschlüsse bei mittlerem Druck an SAF-2507-Rohre. Die Verschraubung enthält zwei Klemmringe. Sowohl der vordere, als auch der hintere Klemmring erfassen das Rohr bei derMontage.

Diese sichere Rohrerfassung ermöglicht Arbeitsdrücke bis 15 000 psi. SAF 2507 ist bedeutend härter als Edelstahl der Serie 300 und hat eine Rockwell-C-Härte von bis zu 32 (HV 318), im Vergleich zu Edelstahl AISI 316 und 304, welches eine Rockwell-B-Härte von 90 oder weniger (HV 185) hat. Der Betatest des Kugelhahns durch AGI offenbarte, dass der Hahn zuverlässig und wiederholt über den gesamten Druckbereich bis 15 000 psi abdichtet.

Die Effektivität des Hahns lässt sich auf eine zum Patent angemeldete Federungstechnologie mit der Bezeichnung „Direktlasttechnologie“ zurückführen. Ein Kugelhahn dichtet durch den Kontaktdruck zwischen der Kugel und den Sitzen.

Eine der größten Herausforderungen bei der Konzeption eines Kugelhahns ist herauszufinden, wie die ausreichende Kraft zum Herstellen dieses Kontaktdrucks erzeugt werden kann. Wenn die Kraft an irgendeinem Punkt im Druckbereich zu gering ist, ist das Ventil undicht. Ist die Kraft zu groß, lässt sich der Hahn schwer betätigen und seine Lebensdauer kann sich verringern.