Wenn eine Dichtung versagt, liegt es nahe, die Temperatur als Ursache anzunehmen. Doch Hitze ist meist nur ein Teil des Problems. Industrieanlagen setzen Dichtungsmaterialien wechselnden Temperaturen, schwankendem Druck, Vibrationen, Bewegungen und Umwelteinflüssen aus, die sie mit der Zeit verschleißen lassen.
Ob Sie nun an einem Kessel, Ofen, einer thermischen Oxidationsanlage oder einem anderen Hochtemperatursystem arbeiten: Um Dichtungsschäden bei hohen Temperaturen zu vermeiden, reicht es nicht aus, nur ein Material mit der richtigen Temperaturbeständigkeit zu finden. Die Bedingungen innerhalb und um das Gerät herum spielen eine entscheidende Rolle für die Dichtigkeit der Dichtung und dafür, wie häufig Wartungsteams Leckagen beheben oder Dichtungen austauschen müssen.
Erfahren Sie, wie sich Temperaturwechsel, Druckschwankungen, Materialverträglichkeit und Installationspraktiken auf die Lebensdauer von Dichtungen auswirken.
Thermische Belastung kann Dichtungen stärker beanspruchen.
Eine Dichtung, die theoretisch hohen Temperaturen standhält, kann in einer Anwendung, bei der sich Temperaturschwankungen Schicht für Schicht wiederholen, dennoch Probleme bereiten.
Beim Erwärmen von Anlagen dehnen sich Metallbauteile aus. Beim Sinken der Temperaturen ziehen sich dieselben Bauteile zusammen. Jeder Erwärmungs- und Abkühlungszyklus führt zu einer leichten Ausdehnung, Kontraktion und Verschiebung der Verbindungsbaugruppe, was sowohl die Dichtungskompression als auch die Schraubenbelastung beeinflusst. Mit der Zeit können diese wiederholten Veränderungen die Dichtkraft verringern und kleine Öffnungen erzeugen, die schließlich zu Leckagen führen.
Dies tritt besonders häufig bei Anlagen auf, die regelmäßig an- und abgeschaltet werden, wie beispielsweise Industriekessel , Öfen, Brennöfen und Chargenverarbeitungsanlagen. Anstatt einen konstanten Zustand beizubehalten, passt sich die Dichtung ständig an wechselnde Belastungen, Temperaturen und Bewegungen im Bereich der Fuge an.
Thermische Belastung kann auch zu Kriechen und Spannungsrelaxation führen. Wenn Dichtungsmaterialien komprimiert und Hitze ausgesetzt bleiben, können sie allmählich einen Teil ihrer Dichtungsfähigkeit verlieren. Die Dichtung kann bei der Inspektion noch funktionsfähig erscheinen, obwohl die Dichtungskraft kontinuierlich nachlässt.²
Dies ist ein Grund dafür, dass Dichtungen bei hohen Temperaturen versagen können, selbst wenn ein Material seine angegebene Temperaturgrenze nie überschreitet. Diese Bedingungen können viele verschiedene Arten von industriellen Dichtungsmaterialien betreffen, insbesondere in Anwendungen mit häufigen An- und Abschaltzyklen.
Druckschwankungen können die Zuverlässigkeit beeinträchtigen
Die Temperatur erhält viel Aufmerksamkeit, aber der Druck kann einer Dichtung genauso zusetzen.
Viele Systeme sind im Tagesverlauf Druckspitzen, wechselnden Prozesslasten, Anfahrbedingungen und Betriebsschwankungen ausgesetzt. Jede dieser Änderungen beeinflusst die auf die Dichtung und die Verbindung selbst wirkenden Kräfte. 1
Wenn Druck- und Temperaturzyklen gleichzeitig auftreten, muss die Verbindung sowohl wechselnde Lasten als auch wechselnde Kompression bewältigen. Änderungen des Innendrucks können die Spannungen in der Dichtung verändern, während Temperaturänderungen die Schraubenlast und -kompression beeinflussen. Zusammengenommen können diese Bedingungen ein Dichtungsumfeld schaffen, das deutlich rauer ist als bei einer Anwendung im stationären Zustand.
Ein Werkstoff, der in einem Ofen gute Ergebnisse liefert, kann in einem anderen, der häufigeren Stillständen, Dampfeinwirkung oder chemischer Belastung ausgesetzt ist, Probleme bereiten. Ähnliche Temperaturen führen nicht zwangsläufig zu ähnlichen Betriebsbedingungen.
Auswahl von Dichtungsmaterialien jenseits der Temperaturkennwerte
Die Auswahl eines effektiven Dichtungsmaterials erfordert eine umfassendere Betrachtung der Anwendung als nur die Berücksichtigung der Temperaturkennwerte. Die Temperatur ist zwar wichtig, aber auch Druck, chemische Einwirkung, Temperaturwechsel, Feuchtigkeit, Dampf und langfristige Spannungsbelastung spielen eine Rolle.²
Beim Vergleich von Dichtungsmaterialien für industrielle Anwendungen sollte man nicht nur die Leistung am ersten Tag, sondern auch das Verhalten des Materials nach Monaten oder Jahren des Einsatzes berücksichtigen.
- Wird das Material seine Dichtungskraft auch nach wiederholten Wärmezyklen beibehalten?
- Ist es mit den Prozessmedien kompatibel?
- Hält es dem Betriebsdruckbereich stand?
- Wie verhält es sich bei Einwirkung von Dampf, Feuchtigkeit oder Verbrennungsnebenprodukten?
- Ist es beständig gegen Kriechen und Druckverformung im Laufe der Zeit?
Ein Werkstoff, der in einem Ofen gute Ergebnisse liefert, kann in einem anderen, der häufigeren Stillständen, Dampfeinwirkung oder chemischer Belastung ausgesetzt ist, Probleme bereiten. Ähnliche Temperaturen führen nicht zwangsläufig zu ähnlichen Betriebsbedingungen.
Die Wahl eines ungeeigneten Dichtungsmaterials kann zu Aushärtung, Oxidation, Flexibilitätsverlust, Druckverformung und vorzeitigem Leck führen. In vielen Fällen versagte eine Dichtung nicht aufgrund eines Materialfehlers, sondern weil das Material nicht für alle geforderten Belastungen ausgelegt war.
Installationspraktiken können die Lebensdauer von Anfang an verkürzen
Selbst das richtige Material kann seine Leistung nicht voll entfalten, wenn die Dichtung nicht ordnungsgemäß eingebaut ist.
Damit eine Dichtung gut abdichtet, benötigt sie die richtige Kompression. Zu geringe Kompression kann zu Leckagen führen. Zu hohe Kompression kann das Material beschädigen, bevor das Gerät überhaupt in Betrieb genommen wird. 3
Zu hohe Kompression kann das Dichtungsmaterial über seine vorgesehenen Grenzen hinaus quetschen oder extrudieren. Zu geringe Kompression kann verhindern, dass sich die Dichtung vollständig an die Dichtflächen anpasst. Beide Zustände können die Dichtleistung verringern und die Lebensdauer verkürzen. 3
Auch andere Installationsprobleme können ähnliche Probleme verursachen:
- Ungleichmäßige Bolzenbelastung
- Falsche Drehmomentreihenfolge
- Flanschfehlausrichtung
- Ungleichmäßige Dichtungskompression
- Übermäßige Bolzenspannung
Dadurch kann ein ungleichmäßiger Dichtungsdruck an der Verbindungsstelle entstehen. Ein Bereich kann überlastet werden, während ein anderer nicht ausreichend komprimiert wird, um eine dichte Abdichtung zu gewährleisten. Diese ungleichmäßige Belastung kann den Eindruck erwecken, die Dichtung sei die Ursache des Problems, selbst wenn die eigentliche Ursache bereits bei der Montage lag. 3
Wenn Fehler immer wieder an derselben Stelle auftreten, müssen die Installationspraktiken genauer unter die Lupe genommen werden, bevor man annimmt, dass das Material selbst fehlerhaft ist.
Vibration, Bewegung und raue Umgebungsbedingungen spielen ebenfalls eine Rolle.
Was um die Dichtung herum geschieht, kann genauso wichtig sein wie das, was im Inneren des Geräts passiert.
Vibrationen von Pumpen, Ventilatoren, Gebläsen, Brennern und rotierenden Maschinen können die Schraubenvorspannung zunehmend beeinflussen und die Dichtungsbaugruppen zusätzlich belasten. Auch Maschinenbewegungen und Wärmeausdehnung in Rohrleitungssystemen können ähnliche Probleme verursachen, indem sie die auf die Verbindung wirkenden Lasten verändern.
Die Einwirkung von Dampf, Feuchtigkeit, Chemikalien, Verbrennungsrückständen und Luftschadstoffen kann den Materialabbau beschleunigen. Je nach Anwendung können diese Bedingungen sowohl die Dichtung als auch die Dichtflächen selbst beeinträchtigen.
Und sie treten selten einzeln auf. Eine Dichtung kann gleichzeitig Temperaturschwankungen, Druckschwankungen, Vibrationen und Chemikalien ausgesetzt sein. Diese mehrfache Belastung kann die Dichtungsleistung langsam beeinträchtigen, bis die gleiche Leckage nach jeder Reparatur wieder auftritt.
Verbesserung der industriellen Dichtungsleistung
Die Verbesserung der Dichtungsleistung in Industrieanlagen beginnt damit, nicht nur das defekte Bauteil zu betrachten, sondern auch die Umgebungsbedingungen zu untersuchen. Temperaturwechsel, Druckänderungen, Installationsqualität, Umwelteinflüsse und Materialverträglichkeit hinterlassen jeweils unterschiedliche Hinweise.
Das Verständnis dafür, welche dieser Faktoren die Verschlechterung verursachen, kann Wartungs- und Ingenieurteams dabei helfen, fundiertere Entscheidungen über Austauschintervalle, Materialauswahl und Gerätezuverlässigkeit zu treffen.
Hochtemperatur-Dichtungsanwendungen stellen selbst bei ähnlichen Betriebstemperaturen sehr unterschiedliche Anforderungen an die Materialien. Die Davlyn Group bietet industrielle Dichtungen, Dichtungsbänder, Seile, Klebebänder und Hochtemperaturtextilien für ein breites Spektrum an thermischen Umgebungen sowie kundenspezifische Fertigungsmöglichkeiten für spezielle Anwendungen.
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Häufig gestellte Fragen
Was verursacht das Versagen von Dichtungen bei hohen Temperaturen?
Dichtungsausfälle bei hohen Temperaturen sind in der Regel auf das Zusammenwirken mehrerer Faktoren zurückzuführen. Thermische Belastung, Druckschwankungen, Spannungsrelaxation, Vibrationen, unsachgemäße Montage und Materialunverträglichkeit können allesamt zu vorzeitigem Ausfall beitragen.
Warum kann eine Dichtung unterhalb ihrer Nenntemperatur versagen?
Temperaturangaben allein sagen nur einen Teil der Geschichte. Eine Dichtung kann innerhalb ihres Nenntemperaturbereichs bleiben und dennoch aufgrund von Druckwechseln, thermischer Ausdehnung, chemischer Einwirkung oder nachlassender Dichtkraft im Laufe der Zeit versagen.²
Was ist bei der Auswahl des Dichtungsmaterials zu beachten?
Bei der Auswahl eines effektiven Dichtungsmaterials sollten Betriebstemperatur, Druck, Prozessmedium, Temperaturwechsel, Umwelteinflüsse und die langfristige Dichtungsleistung berücksichtigt werden.
Wie wirkt sich eine unsachgemäße Installation auf die Lebensdauer der Dichtung aus?
Falsche Kompression, ungleichmäßige Schraubenbelastung, mangelhafte Drehmomentanwendung und Flanschfehlausrichtung können die Lebensdauer der Dichtung verkürzen und das Leckagerisiko erhöhen. 3
Wie können Anlagen die Dichtungsleistung in der Industrie verbessern?
Die Verbesserung der Dichtungsleistung in industriellen Anlagen beginnt mit dem Verständnis der gesamten Betriebsumgebung und der Auswahl von Materialien, die den Anforderungen der jeweiligen Anwendung entsprechen. Auch die Überprüfung von Installationsverfahren und Wartungspraktiken kann dazu beitragen, wiederkehrende Ausfälle zu reduzieren.
Quellen
