Blog

Nov 30, 2023

Statische Dichtungen für extreme Kältebedingungen

Die Beliebtheit von Erdgas nimmt aufgrund seiner geringen Kosten exponentiell zu

Die Beliebtheit von Erdgas nimmt aufgrund seiner geringen Kosten, seines geringen Transport- und Lagerrisikos und seines Status als einer der am saubersten verbrennenden fossilen Brennstoffe exponentiell zu. Angesichts des zunehmenden globalen Drucks, die Treibhausgasemissionen zu reduzieren, ist die Notwendigkeit, den wachsenden Energiebedarf zu decken und gleichzeitig diese Emissionen zu reduzieren, wichtiger denn je.

Kohlenwasserstoffe bestehen aus Wasserstoff und Kohlenstoff, die Energie freisetzen, wenn sie sich mit Sauerstoff zu H20 und CO2 verbinden. Trockenes Holz bietet ein brennbares Verhältnis von Kohlenstoff zu Wasserstoff von etwa 10 zu 1. Kohle ersetzte Holz und trieb die industrielle Revolution mit einem Verhältnis von 2 zu 1 an. Erdöl wie Kerosin hat ein Verhältnis von etwa 1 zu 2. Der größte Teil besteht aus Erdgas von Methan (CH4), das ein Verhältnis von 1 zu 4 hat. Das ist eine 40-fache Effizienzsteigerung von Holz zu Erdgas und achtmal von Kohle zu CH4. Diese Verbesserung der Energieeffizienz macht die Energie auch sauberer, da weniger Asche und Rückstände entstehen. Erdgas kann aufgrund seines Kohlenwasserstoffgehalts ebenfalls einen großen Beitrag zum Treibhausgaseffekt leisten und macht es wichtig, das Produkt in abgedichteten Verbindungen ordnungsgemäß abzudichten.

Es gibt eine globale Revolution rund um Erdgas – mit moderner Technologie zur Gewinnung wird es über Rohrleitungen weltweit transportiert und verschifft (Bild 1). Der Transport von Flüssigerdgas ist einzigartig, da es verflüssigt und dazu auf etwa -260 F (-162 C) abgekühlt werden muss. An diesem Punkt kondensiert das Gas in seine flüssige Form. Dies ist wichtig, da Flüssigerdgas auf etwa 1/600 seines ursprünglichen Volumens komprimiert werden kann, was die Menge, die sowohl transportiert als auch gelagert werden kann, erheblich erhöht.

Unter dem Gesichtspunkt der Abdichtung sind kryogene Anwendungen aufgrund der extrem kalten Temperaturen, die zu einer Ausdehnung und Kontraktion der Schraubverbindung führen, problematisch. Materialien auf Elastomerbasis werden hart und spröde, wenn sie niedrigen Temperaturen ausgesetzt werden. Temperaturen über -73 °C (-100 °F) werden nicht empfohlen. Bei niedrigen Temperaturen passt sich das Material auf Elastomerbasis nicht gut an die Dichtfläche und die Flanschverzahnungen an, was zu Leckagen führen kann. Die Sprödigkeit eines Dichtungsmaterials kann dazu führen, dass es seine Rückstelleigenschaften verliert, insbesondere wenn die Anwendung starken Temperaturschwankungen unterliegt. Außerdem kann Sprödigkeit dazu führen, dass ein Dichtungsmaterial reißt, was katastrophale Folgen haben und Sicherheitsbedenken hervorrufen kann.

Wenn es um kryogene Dichtungsmaterialien geht, werden im Allgemeinen zwei Haupttypen verwendet: flexibler Graphit und Polytetrafluorethylen (PTFE).

Flexibler Graphit wird in der Dichtungsindustrie häufig verwendet, da er sowohl bei hohen als auch bei niedrigen Temperaturen gut abdichtet und gleichzeitig eine gute chemische Beständigkeit aufweist. Weitere Fakten über flexiblen Graphit sind:

PTFE wird aufgrund seiner chemischen Inertheit und seiner Fähigkeit, bei geringeren Dichtungsbelastungen eine wirksame Dichtung zu bilden, in allen Arten von Anwendungen eingesetzt. (Siehe Bild 4.)

Zu den Vorteilen von PTFE als Dichtungsmaterial gehören:

Bei reinem PTFE-Material ist Kriechen ein Problem. Doch durch Fortschritte bei verschiedenen Füllmaterialien kann dies verhindert oder drastisch reduziert werden.

Zu den Prüfzertifizierungen für Flüssigerdgas (LNG) und andere Tieftemperaturanwendungen, die darauf hinweisen könnten, dass das Material für den Einsatz bei niedrigen Temperaturen getestet wurde, gehören:

Ein weiteres Problem – der Verlust der Schraubenkraft in der Verbindung bei einem thermischen Zyklus – kann die Verbindung beeinträchtigen und ein Leck verursachen. Es ist wichtig sicherzustellen, dass die Verbindung über genügend gespeicherte Energie durch eine Schraubenkraftanalyse verfügt. In manchen Fällen ist der Einsatz der Flanschtellerfedertechnologie zur Ergänzung des Gelenkwegs erforderlich.

Obwohl die Auswahl des Dichtungsmaterials sowohl bei LNG- als auch bei kryogenen Dichtungsanwendungen wichtig ist, kann nicht genug betont werden, dass die ordnungsgemäße Installation ein entscheidender Bestandteil der verschraubten Flanschbaugruppe (BJFA) bleibt. Die Verwendung des vom Hersteller empfohlenen Drehmomentwerts bei gleichzeitiger Verwendung einer bewährten Installationsmethode, wie sie beispielsweise in ASME PCC-1, Anhang F aufgeführt ist, sollte immer der erste Schritt sein.

Bitte stellen Sie sicher, dass die Installation bei Umgebungstemperatur abgeschlossen wird. Ebenso wie das Warmdrehen wird ein Nachziehen bei niedrigen Temperaturen niemals empfohlen.

Es ist gut zu wissen, dass sich die Dichtungstechnologie weiterentwickelt, um neue Herausforderungen zu meistern, während sich die Welt in Richtung Energieeffizienz bewegt und ihre Energiequellen weiter umstellt.

Nächsten Monat: Schraubenschmiermittel

Wir freuen uns über Ihre Vorschläge für Artikelthemen sowie über Fragen zu Dichtungsthemen, damit wir besser auf die Bedürfnisse der Branche eingehen können. Bitte richten Sie Ihre Vorschläge und Fragen an [email protected].

Chett Norton, CET, ist QA/Engineering-Manager bei Triangle Fluid Controls Ltd. und verfügt über 16 Jahre Erfahrung sowohl in der Flüssigkeitsabdichtung als auch in industriellen Prozessen. Er ist zertifiziertes Mitglied der Ontario Association of Certified Engineering Technicians and Technologists – Mechanical Discipline und ein aktives Mitglied des technischen Komitees für Dichtungen der Fluid Sealing Association.

Ron Frisard erwarb 1989 einen Abschluss in Maschinenbautechnik an der Northeastern University in Boston. Er war in den letzten 27 Jahren für die AW Chesterton Company in allen Bereichen der mechanischen Verpackung tätig, einschließlich Anwendungstechnik, Forschung und Entwicklung, Schulung und Marketing. Derzeit konzentriert er sich auf das globale Produktlinienmanagement für rotierende und stationäre Dichtungen.