Einsatz von KLINGER Gummi-Stahl-Dichtungen KGS GII in der bestehenden und zukunftsorientierten Gasinfrastruktur

Die Energiewende und die zunehmende Umstellung auf klimafreundliche Wärmeversorgung stellen viele Kommunen vor die Aufgabe, ihre bestehenden Gasnetze zu überprüfen und zukunftssicher anzupassen. Neben strukturellen Anpassungen spielen dabei zuverlässige und langlebige Verbindungstechniken eine entscheidende Rolle. Gummi-Stahl-Dichtungen bieten in diesem Kontext eine besonders praktische und sichere Lösung: Sie ermöglichen eine robuste Abdichtung, sind vielseitig einsetzbar und unterstützen eine effiziente Modernisierung der kommunalen Gasinfrastruktur.

Dauerhafte, technische und kalkulierbare Sicherheit bei Planung, Auslegung und Nachhaltigkeit mit beliebigen Konzentrationen an Wasserstoff in Erdgas bis zu reinen Wasserstoffprozessen

Besonderheiten von Gummi-Stahl-Dichtungen in wasserstoffhaltigen Prozessen

Wasserstoff gilt unter den zuvor genannten Betriebs-, Druck- und Temperaturbedingungen als chemisch sehr inerte Substanz. Physikalisch gesehen hat dieser aufgrund seines sehr kleinen kinetischen Moleküldurchmessers (ca. 2,3 bis 2,9 [mA]) jedoch einen sehr hohen Diffusionsdruck. Dies bedeutet, dass es zu einer intensiven Interaktion von Wasserstoff und allen wasserstoffberührten Werkstoffen kommt.

In Bezug auf Acrylnitril-Butadien-Kautschuk (NBR) bedeutet dies, dass man dauerhaft einer Versprödung des Elastomers durch einen hohen Gehalt an Acrylnitril (ACN) in der Gummimischung selbst, entgegenwirken muss. Dabei ist zu beachten, dass die gummielastischen Eigenschaften erhalten bleiben. Insbesondere geht es darum die Glastemperatur von NBR möglichst niedrig zu halten, um den Einsatz bei tiefen Temperaturen (bis zu - 30 °C) zu ermöglichen.
Des Weiteren ist bei der Herstellung von Gummi-Stahl-Dichtungen darauf Wert zu legen, dass sich während des Herstellungsprozesses keine Hohlräume in dem elastomeren Formkörper selbst bilden können. Hier besteht ansonsten die Gefahr der schnellen Gasdruckentlastung (Rapid Gas Decompression).

Ebenso muss der Verbund zwischen dem Elastomer und der Stahleinlage besonders stark ausgeprägt sein. Gummi und Stahl sind geschlossenporige Werkstoffe, welche keine chemische Verbindung miteinander eingehen und nur aufeinander formschlüssig abbinden. Damit sich die Anhaftung des Elastomers deutlich verbessert, wird die Stahleinlage vorher einer Oberflächenbehandlung unterzogen, sprich: geprimert. Dies bewirkt, dass die Anhangskraft von Gummi auf den Primer – Adhäsion – größer ist, als die Zusammenhangskraft – Kohäsion – des Gummis selbst. Selbst nach einer starken Formarbeit der Stahleinlage in der Gummi-Stahl-Dichtung kommt es nicht zu einem Abscheren des elastomeren Formkörpers oder zu einer Blasenbildung zwischen Elastomer und Stahleinlage. Voraussetzung hierfür ist jedoch, dass die Kohäsion des Primers und die Adhäsion dessen an die Stahleinlage immer größer sind, als die Kohäsion des Elastomers selbst.

Durch die sorgfältige Auswahl an Werkstoffen sowie einer präzisen Fertigung unter sehr hohem Druck mit bis zu 300 bar, wurde mit der KLINGER KGS GII eine Gummi-Stahl-Dichtung mit alleinstellenden Merkmalen geschaffen.

Nach Prüfung und Auswertung durch den TÜV SÜD, wurde die KLINGER Gummi-Stahl-Dichtung KGS GII als besonders hochwertige Dichtung anerkannt. Bescheinigt wird für die Qualität NBR, innerhalb der chemischen und physikalischen Beständigkeit des elastomeren Synthesekunststoffes, der uneingeschränkte Einsatz für Wasserstoff, Einhaltung der Leckagegrenzen gemäß TA-Luft nach Auslagerung für 1500 Stunden (VDI 2440: 2000-11, L0,01 DIN EN 13555:2014-07) im Sinne der technischen Dichtheit, sowie Ausblassicherheit Klasse C (TRwS Ausblassicherheit, Qs min: 4 [MPa] bei 100 [bar]). Zudem ist durch den ausgewogen hohen Acrylnitrilgehalt (ACN) eine dauerhafte Beständigkeit gegenüber Wasserstoff gegeben.

Einfachheit der Handhabung und sicheren Montage für einen nachhaltigen Einsatz der KLINGER Gummi-Stahl-Dichtung KGS GII

Eine Dichtung muss im Wesentlichen zwei potentielle Möglichkeiten einer Leckage schließen:

1. Diffusion durch die Dichtung selbst –
   Hierbei ist es sehr wichtig, eventuell vorhandene Poren oder Kanäle im Dichtungswerkstoff durch adäquate Vorspannung zwischen zwei Flanschblättern zu verschließen. Da es sich bei dem entsprechend beschriebenen Elastomer – NBR – um ein geschlossenporiges und nach Fertigung als KLINGER Gummi-Stahl-Dichtung KGS GII, um einen porenfreien Dichtwerkstoff handelt, wird einer Diffusion bereits im nicht vorgespanntem Zustand maximal entgegengewirkt.
2. Diffusion zwischen den Phasengrenzen der Dichtung und den Oberflächen der Flanschdichtleisten einer Flanschverbindung –
   Hierbei ist es notwendig, dass bei adäquater Vorspannung der Dichtung, sich ein effektiver und hohlraumfreier Formschluss ergibt.

Der definierte Arbeitsbereich einer Dichtung beginnt mit der minimalen Vorspannung einer Dichtung, ab der eine Dichtheit unter Bezugnahme der zuvor genannten Punkte 1 und 2 nachweislich eintritt und endet mit der maximalen Vorspannung dieser, bevor die Dichtung zerstört wird.

Idealerweise hat eine Dichtung einen breiten Arbeitsbereich, was die Handhabung und Montage deutlich vereinfacht, d. h. es ist eine niedrige minimale Vorspannung zur Abdichtung notwendig und eine hohe maximale Vorspannung möglich, z.B. beim Einsatz von hochfesten Schraubengüten (8.8, 25CrMo4, etc.).

Für die KLINGER Gummi-Stahl-Dichtung KGS GII in dem elastomeren Synthesekunststoff Acryl-Nitril-Butadien Kautschuk (NBR) ergibt sich ein für Gummi-Stahl-Dichtungen bislang unerreichter Arbeitsbereich von 0,5 MPa bis 40 MPa (QSmin(L) bis QSmax). Hierzu können auf Wunsch auch detaillierte Anzugsdrehmomente als minimale und maximale Daten für verschiedene Schraubengüten und metrische Abmessungen (DIN EN 1514-1: 1997-08) bis zu einem Betriebsdruck von 40 bar (MOP – Maximum Operating Pressure 40 bar) zur Verfügung gestellt werden.

Eine Sonderversion als KLINGER Gummi-Stahl-Dichtung KGS GII HP ist auch für PN 63 und PN 100 (Abmessungen gem. DIN EN 1514-4) mit Betriebsdrücken von bis zu 63 bar und 100 bar verfügbar. Die Montagebedingungen können nach Abklärung zur Verfügung gestellt werden.

Fazit:

Kommunen können bei der Umstellung auf eine klimafreundliche Wärmeversorgung und bei der Prüfung ihrer Gasnetze mit gutem Grund auf die KLINGER Gummi-Stahl-Dichtung KGS GII/NBR setzen. Umfangreiche Prüfungen und Testreihen bestätigen ihre dauerhaft sichere technische Dichtheit bei gleichzeitig einfacher Handhabung und Montage.

Zudem ermöglichen die nach DIN EN 13555 ermittelten Dichtungskoeffizienten, gewonnen mit dem Prüfmedium Helium, eine verlässliche Auslegung von Flanschverbindungen in Wasserstoff- und wasserstoffhaltigen Anwendungen. Damit bietet die Dichtung eine zukunftssichere, technisch belastbare Lösung für Kommunen, die ihre Gasinfrastruktur effizient und sicher in Richtung klimaneutraler Energieträger weiterentwickeln möchten.