CITplus - C. Otto Gehrckens hat speziell für Anwendungen gegen Explosive Dekompression verschiedene High-Tech Werkstoffe für elastomere Dichtungen entwickelt und intensiv geprüft.

Hochwertige Elastomerdichtungen kommen in unterschiedlichsten Bereichen der Industrie zum Einsatz und müssen zum Teil besonderen Anforderungen genügen, um bestmögliche Dichtungsergebnisse zu erzielen. Bei vielen Anwendungen sind Elastomerdichtungen besonders außergewöhnlichen Belastungen ausgesetzt. Viele Hersteller und 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 gasförmige 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 400/400 bar erreichen. In diesen Anwendungen können nur speziell getestete Werkstoffe zum Einsatz kommen. So schreibt beispielsweise die Norm DIN EN14141 für Erdgas-Leitungen vor, dass nichtmetallische Teile von Armaturen, wie z. B. elastomere Dichtungen gegenüber explosiver Dekompression beständig sein müssen. Solche Bedingungen treten in unterschiedlichen Bereichen des Maschinenbaus auf, wie z. B. in Pumpen, Rohrleitungen, Armaturen- und Zubehörindustrie.

Was ist Explosive Dekompression und wo tritt dieses Phänomen auf?
Davon sind in erster Linie 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, so dass Gase unter Druck in das Dichtungsmaterial eindringen können. Bei einem starken Druckabfall kann das Medium nicht schnell genug aus dem Dichtungswerkstoff entweichen. Die Dichtung wird dadurch so stark beschädigt, dass sie nicht mehr abdichten kann. Der Druckabfall ist daher 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 Spezial-Produkte werden auch AED-Dichtungswerkstoffe genannt („Anti-Explosive-Decompression").

Was kann der Anwender in diesem Fall machen?
Der unabhängige Hersteller für elastomere Dichtungen C. Otto Gehrckens - kurz COG genannt - hat speziell für Anwendungen gegen Explosive Dekompression verschiedene High-Tech Werkstoffe entwickelt und intensiv geprüft. Um den Anforderungen an die Dichtbeständigkeit gegen die individuellen Medien in den jeweiligen Anwendungen gerecht zu werden, genügt den Herstellern oder Betreibern eine Widerstandsfähigkeit gegenüber Explosiver 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 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 (Sauergas) Standard.

Internationaler Maßstab für Sicherheit bei AED
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.

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, welche 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 Einsatztemperatur von -46 °C geeignet - hat dieser Hersteller auch zwei HNBR Compounds entwickelt, die. durch eine hervorragende chemische Beständigkeit, vor allem gegen Öle und Kraftstoffe, überzeugen. Darüber hinaus weisen diese Werkstoffe 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 & 6D. In Abhängigkeit von dem auftretenden Druck des abzudichtenden Mediums kann dieser Dichtungswerkstoff sogar bis -80 °C eingesetzt werden.

Fazit
Für die hohen Anforderungen an Dichtungen gegen explosive 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 im Kontext mit 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. Deshalb ist es wichtig mit erfahrenen Herstellern zusammenzuarbeiten, die auch über eine entsprechende Werkstoffauswahl und dem entsprechenden Know-how auf diesem Gebiet verfügen. Nur so kann der Konstrukteur und Anwender eine optimale Dichtungslösung für seine Anwendung erhalten.

Last but not least steht die Sicherheit, insbesondere die Sicherheit der in diesen Anlagen arbeitenden Menschen, an erster Stelle. Alleine deshalb ist der Einsatz von Spezial-Dichtungen in diesen Anwendungen unverzichtbar.