Die sichere Abdichtung von Wasserstoff-Anwendungen gewinnt zunehmend an Bedeutung. Als kleinstes Molekül des Periodensystems besitzt Wasserstoff (H₂) eine rund 14-mal geringere Dichte als Luft. Darüber hinaus ist er farb- und geruchslos, was Leckagen nur schwer erkennbar macht. Entweichender Wasserstoff erhöht jedoch nicht nur das Explosionsrisiko (Knallgasbildung bei Kontakt mit Sauerstoff), sondern auch die Betriebskosten. Vor allem in Zeiten steigender Energiekosten ist ein effizientes Leckagemanagement entscheidend, um finanzielle Verluste zu minimieren.
Herausforderung bei Flanschverbindungen
Das Dichtungsmaterial einer Flanschverbindung enthält grundsätzlich Lufteinschlüsse. Diese sind notwendig, damit sich die Dichtung bei der Montage optimal an die Rauheiten und Unebenheiten der Flanschoberfläche anpassen kann. Die Schraubenkräfte pressen die Dichtung zusammen, wobei das erreichbare Niveau an Flächenpressung unter anderem von den Werkstoffen des Flansches, der Schrauben und der Dichtung selbst abhängt. In der Praxis kommt es häufig vor, dass die gewünschte Leckageklasse nicht erreicht werden kann, weil die vorhandene Flächenpressung zu gering ist.
Waveline WLP-Verfahren
Um diese Problematik gezielt zu adressieren, hat KLINGER A. W. Schultze das Waveline WLP-Verfahren entwickelt. Hierbei werden Dichtungsmaterialien bereits im Herstellprozess so vorverpresst, dass ihre Lufteinschlüsse stark reduziert werden. Dabei erhält die Dichtung eine wellenförmige Querschnittsgeometrie. Die Vorverdichtung sorgt dafür, dass im späteren Einbau eine deutlich geringere Flächenpressung ausreicht, um dieselbe oder sogar eine bessere Leckageklasse zu erreichen. Die Wellenform sorgt für die notwendige Flanschanpassung.
Egraflex Steelflon Waveline WLP
Eine vielseitige Dichtungslösung für Wasserstoff-Anwendungen bietet die Egraflex Steelflon Waveline WLP. Sie setzt sich aus drei Hauptkomponenten zusammen:
- Graphit: Der hohe Reinheitsgrad von 99,85 % erlaubt eine zuverlässige Abdichtung und eine beständige Formstabilität.
- Edelstahlfolien: Der vorgepresste Innenbördel aus Edelstahl erhöht die mechanische Stabilität und sperrt den Dichtungsquerschnitt ab, ohne dass der Flansch eine große Verformungsarbeit leisten muss.
- PTFE-Beschichtung: Eine beidseitige PTFE-Beschichtung sorgt für sehr niedrige Leckagewerte und verhindert das Anhaften am Flansch, was einen rückstandsfreien Dichtungswechsel ermöglicht. Dies spart Zeit und Geld bei der Montage.
Durch die Kombination dieser Materialien ist die Egraflex Steelflon Waveline WLP ein echter Allrounder, der Montagezeiten verkürzt und gleichzeitig Leckageverluste senkt.
Fact box
Praxisbeispiel: Einsparpotenzial bei H₂
Um das wirtschaftliche Potenzial einer optimierten Dichtung in einer gängigen Wasserstoff-Anwendung zu veranschaulichen, lohnt sich ein Blick auf ein Flanschsystem DN40 PN40. Als Referenz dient eine herkömmliche Faserstoffdichtung nach DIN 1514, die mit einer Flächenpressung von 30 MPa beaufschlagt wird. Die gemessene Leckagerate für Helium liegt hier laut Gasketdata bei 0,008 mg/(s·m). Übersetzt auf das Molekulargewicht entspricht dies rund 600 Litern Wasserstoffverlust pro Jahr.
Angenommen, der Preis für einen Liter Wasserstoff liegt bei etwa 1,00 €, so entweicht bei einer einzelnen Flanschverbindung jährlich Wasserstoff im Wert von ca. 600 €.
Im Vergleich dazu wurde die Egraflex Steelflon Waveline WLP unter den gleichen Bedingungen auf einem AMTEC-Prüfstand getestet. Dabei konnte eine Leckagerate von 0,000008mg/(s·m) erzielt werden, was lediglich 0,12 Liter Wasserstoffverlust pro Jahr bedeutet. Das entspricht einem Gegenwert von nur rund 1,10 €. Demnach würde eine einzelne DN40-PN40-Flanschverbindung jährlich über fast 600 Liter Wasserstoff einsparen – also etwa 600 € weniger Kosten pro Jahr und Flansch.
Hinweis: Die Leckageangaben basieren auf Daten von Gasketdata, welche auch in der DIN EN 1591 herangezogen werden, um Dichtheits- und Festigkeitsnachweise für Flanschverbindungen zu führen. Diese Nachweise sind besonders in explosionsgefährdeten Bereichen – wie bei der Wasserstoffanwendung – ein essenzieller Bestandteil der technischen Dokumentation.
Mit den nach DIN EN 1591 berechneten Werten kann transparent dargelegt werden, dass eine spezifische Dichtung auch unter realen Betriebsbedingungen den gewünschten Sicherheits- und Effizienzkriterien entspricht.
Optimierte Flanschverbindungen für H₂
Die Egraflex Steelflon Waveline WLP zeigt, wie sich eine fortschrittliche Vorverpressung und ein moderner Dichtungswerkstoff positiv auf die Dichtheit und damit auf die Sicherheit von H₂-Anwendungen auswirken kann. Dank integrierter Edelstahl-Elemente und einer PTFE-Beschichtung lässt sich die Dichtung schnell wechseln, ohne Rückstände zu hinterlassen. Die beispielhaften Berechnungen verdeutlichen das große Einsparpotenzial bei Wasserstoff-Leckagen sowie die steigende Bedeutung der Dichtheitsprüfung nach anerkannten Normen wie DIN EN 13555.
Gerade in wasserstoffführenden Anwendungen, in denen höchste Sicherheit gefordert ist, lohnt es sich also, auf moderne Dichtungssysteme zurückzugreifen, die auch bei begrenzter Flächenpressung überzeugende Ergebnisse liefern.
Alle Angaben nach bestem Wissen, jedoch ohne Gewähr für Vollständigkeit und Richtigkeit.
