Branchen-News: Energie

Geprüfte Dichtungen erhöhen Sicherheit für Wasserstoff-Anwendungen

Verlässliche Dichtheit bei Wasserstoff-Anwendungen werden immer gefragter. KLINGER Dichtungstechnik kann aufgrund von detaillierten Prüfverfahren Kunden exakte Kennwerte zur Verfügung stellen.

Um Flanschverbindungen „berechenbar“ zu machen, existieren Prüfnormen, die die Ermittlung bestimmter Dichtungskennwerte beschreiben. Dabei ist die EN 13555 eine äußerst wichtige und relevante Norm. Sie beschreibt unter anderem Dichtheitstests mit dem Prüfgas Helium bei 40 bar Innendruck. KLINGER Dichtungstechnik hat bereits viele Datenblätter ihrer Produkte veröffentlicht, mit deren Kennwerten Flanschverbindungen berechnet werden können.

Im Beitrag erwähnte Kontakte:

Benjamin Floegel, Leiter Labor für Materialprüfungen bei KLINGER Dichtungstechnik

Härtetest im Prüfstand: Dichtungen für Wasserstoffanwendungen

Es wäre nun also wünschenswert, wenn Anwender und Kunden etwas in die Hand bekämen, mit dem sie zusätzliche Sicherheit bei der Montage ihrer Flanschverbindungen im Wasserstoffbereich erhalten. Diese Sicherheit wäre beispielsweise die Gewissheit, Wasserstoffanwendungen mit den bestehenden Dichtungskennwerten rechnen zu können. KLINGER Dichtungstechnik hat dazu eine Vielzahl von EN 13555-Untersuchungen für die erforderlichen Mindestflächenpressungen mit Helium selbst durchgeführt und mit Wasserstoff bei einem externen Partner machen lassen.

Dabei wurden die folgenden Materialien den umfangreichen Tests unterzogen:

  • KLINGER top-chem 2000
  • KLINGER top-chem 2000soft
  • KLINGER top-chem 2003
  • KLINGERSIL C-4240
  • KLINGERSIL C-4400
  • KLINGERSIL C-4430
  • KLINGER CompenSil

Härtetest im Prüfstand von KLINGER Dichtungstechnik: Dichtungen werden unter hohen Drücken und Flächenpressungen auf ihre Leistungsfähigkeit geprüft.

„Einerseits fehlt uns das nötige Equipment für Tests mit Wasserstoff, andererseits ist es bei uns am Standort aus Sicherheitsgründen nicht erlaubt, Messungen mit Wasserstoff durchzuführen. Deshalb haben wir die Wasserstoff-Prüfungen an ein akkreditiertes Labor ausgelagert“, sagt Benjamin Floegel, der bei KLINGER Dichtungstechnik das Labor für Materialprüfungen leitet. Pro Dichtungsmaterial wurden jeweils vier Prüflinge DN40/PN40 direkt nebeneinander aus einer Dichtungsplatte entnommen. Jeweils eine Dichtung wurde im Prüflabor von KLINGER Dichtungstechnik bei 10 bar und 40 bar Helium geprüft. Die jeweils anderen beiden Dichtungen wurden im akkreditierten Prüflabor von amtec Messtechnischer Service bei 10 bar und 40 bar mit dem Medium Wasserstoff geprüft.

Eine KLINGERSIL-Dichtung im Prüfstand vor einer Prüfung.

Prüfdaten auf Helium-Basis

Das farb- und geruchlose Edelgas Helium verfügt über eine ähnliche atomare Größe wie das Wasserstoffmolekül H2, welches aus zwei Wasserstoffatomen besteht. Ähnlich wie H2, findet Helium seinen Weg durch die kleinsten Öffnungen und Kanäle, ist aber im Gegensatz zu Wasserstoff ungefährlich. Deshalb können Floegel und sein Team auch im eigenen Labor damit umgehen – und präzise Dichtungsprüfungen durchführen. „Um zu zeigen, wie sich die hochwertigen Dichtungsmaterialien von KLINGER unter denselben Bedingungen allerdings gegenüber Wasserstoff verhalten, wurden Vergleichsuntersuchungen mit verschiedenen KLINGER Dichtungsmaterialien durchgeführt“, sagt Floegel.

“Die Ergebnisse, die wir erhalten haben, haben uns sehr positiv überrascht, da die Messergebnisse von Helium und Wasserstoff nahezu identisch sind.“

Benjamin Floegel leitet bei KLINGER Dichtungstechnik das Labor für Materialprüfung.

PTFE-Dichtungen übertreffen Erwartungen

„Für Anwender und unsere Kunden bedeutet das, dass Flanschverbindungen bei Wasserstoffanwendungen mit den bereits vorhandenen Helium-Dichtungskennwerten ausgelegt werden können – das ist ein großer Verteil“, betont Floegel.

Wie ähnlich sich die Messergebnisse von Helium und Wasserstoff waren, zeigt das nachstehende Diagramm – weitere Informationen sind auf Anfrage erhältlich:

Ein weiterer Vorteil wurde bei der Messung allerdings auch deutlich: Alle getesteten KLINGER PTFE-Materialien lieferten bei 10 bar und 40 bar Wasserstoff teilweise sogar deutlich bessere Ergebnisse als bei den Vergleichstests mit Helium. Veranschaulicht wird das im Diagramm der KLINGER top-chem 2003:

Den Erfahrungsvorsprung kann KLINGER Dichtungstechnik nun in Zeiten, in denen sich Wasserstoff-Anwendungen immer weiterverbreiten, gekonnt ausspielen. Verlässliche Dichtungen sind in sämtlichen Industriezweigen, von der chemischen Industrie bis hin zur Energieerzeugung und im Mobilitätssektor von größter Bedeutung.

“Nichts ist hundertprozentig dicht. Aber wir können auf Basis unserer Ergebnisse nun klar darlegen, welche Dichtheitsklassen bei welchen Flächenpressungen mit unseren Produkten bei Wasserstoff erreichbar sind.“

Benjamin Floegel ist erfreut über die äußerst positiven Ergebnisse der Dichtsheitsprüfungen.

Häufig gestellte Fragen (FAQ)

Wie werden Dichtungen bei KLINGER Dichtungstechnik geprüft?

Bei KLINGER Dichtungstechnik werden alle produzierten Chargen vielfältigen Tests unterzogen. Von chemischer Beständigkeit gegen verschiedene Medien, über Leckagemessungen bis hin zu thermischen und mechanischen Untersuchungen. Neben den produktionsbegleitenden Qualitätssicherungsprüfungen werden aber auch viele weitere Tests, unter anderem für Kennwertermittlungen oder andere Sonderprüfungen durchgeführt.

Wie wird die Leckage in den Dichtungsprüfverfahren gemessen?

Dies ist von der jeweiligen Prüfnorm abhängig. Für die Leckagemessung nach EN 13555 kommen sowohl das Differenzdruckverfahren als auch ein Helium-Massenspektrometer zum Einsatz. Bei Leckagemessungen nach DIN 28090-2 oder DIN 3535-6 werden beispielsweise Gasbüretten oder thermische Massendurchflussmessgeräte verwendet. Alle Prüfungen werden bei KLINGER Dichtungstechnik mit Helium oder Stickstoff durchgeführt. Es können aber auch Leckagemessungen mit verschiedenen Flüssigkeiten durchgeführt werden, z. B. nach ASTM F 37.

Faktenbox

Wussten Sie, dass ...

  • …alle hier untersuchten Dichtungen mit Helium und Wasserstoff die Probekörpergeometrie DN40/PN40 mit einem Außendurchmesser von 92 Millimeter und einem Innendurchmesser von 49 Millimeter aufwiesen?
  • …die Normvorgabe EN 13555 explizit Versuche mit Helium für Dichtheitsprüfungen vorschreibt? Das Edelgas wird unter anderem aus Sicherheitsgründen eingesetzt, da es harmlos ist, im Gegensatz zum explosiven und reaktionsfreudigen Wasserstoff.
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