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Seit Jahren ist man auf der Suche nach einem Dichtungswerkstoff, der bei tiefen Temperaturen flexibel ist, DIN EN 14141 entspricht und eine hohe chemische Beständigkeit aufweist.

Bild: iStock, AZaytsev

Neuer Dichtungswerkstoff Damit Armaturen selbst eisiger Kälte standhalten

09.11.2017

Damit Armaturen in der Öl- und Gas-Industrie auch bei frostigen Temperaturen dicht bleiben, sind kälteflexible FKM-Dichtungswerkstoffe nötig. Problematisch wird es, wenn diese auch noch normkonform nach DIN EN 14141 sein müssen. Eine neue Dichtungslösung soll das Dilemma lösen.

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Für viele Hersteller und Anwender in der Öl- und Gasbranche aber auch in der gesamten Peripherie ist sichere und innovative Technik eine wesentliche Voraussetzung, um erfolgreich am Markt agieren zu können. Grenzbereiche werden dabei ständig neu definiert und stellen für Zulieferer wie Komponentenhersteller oft eine große Herausforderung dar.

Dichtungshersteller sind gefordert

Besonders gefordert sind dabei die Dichtungshersteller, die dem Wunsch der Anwender nach höchster Funktionalität, Qualität und Lebensdauer nachkommen müssen. Was hilft jedoch die robusteste Bauweise, wenn elementar wichtige Einzelkomponenten wie Elastomerdichtungen diesen Anforderungen nicht genügen? Oder wenn Materialforderungen in Form von Normungen hinzukommen, die sich aus technischer Sicht widersprechen?

Diesem Problem sehen sich aktuell viele Hersteller und Anwender von Armaturen, Pumpen, Ventilen oder sonstigen Sonderbauteilen in der Öl- und Gasbranche und deren Peripherie ausgesetzt. So fordert die Branche seit Jahren einen Dichtungswerkstoff, der bei tiefen Temperaturen flexibel ist, der DIN EN 14141 entspricht und zudem eine hohe chemische Beständigkeit aufweist. Diese hohe chemische Beständigkeit erreichen in der Regel nur FKM(Fluorkautschuk)- oder FFKM-Werkstoffe (Perfluorkautschuk). Sowohl der hohe Preis als auch seine ungünstige Tieftemperaturflexibilität sprechen gegen die Verwendung von FFKM. Zwar ist ein FKM-Werkstoff in der Beschaffung wesentlich günstiger, dennoch weist auch er eine ungünstige Tieftemperaturflexibilität auf.

Normkonformität und Kälte: unvereinbar?

Die Branchenanforderung unterliegt hierbei einem Zielkonflikt: Um die DIN EN 14141 einzuhalten, muss der Dichtungswerkstoff einen guten Druckverformungsrest (DVR) in Tieftemperaturumgebung vorweisen und darüber hinaus eine Tieftemperaturflexibilität von über -40 °C einhalten (siehe Kasten). Welche Konsequenz hat das für den Anwender? Die Herausforderung für FKM-Werkstoffe sind einerseits das Bestehen des besagten DVR-Tests in kalter Temperaturumgebung.

Der DVR verschlechtert sich jedoch aus werkstofftechnischen Gründen bei einem Elastomerwerkstoff gravierend, wenn die Einsatztemperatur sinkt. Gleiches gilt auch für die Tieftemperaturflexibilität. Ein speziell aufgebauter peroxyd-vernetzter FKM-Werkstoff kann zwar durchaus im Tieftemperaturbereich bestehen, versagt aber bei dem geforderten DVR-Test nach DVGW DIN EN 682 (Typ GBL). Andere FKM-Compounds wie bisphenol-vernetzte FKM Compounds bestehen hingegen den DVR-Test. Sie können aber mangels Tieftemperaturflexibilität nicht im Tieftemperaturbereich bis -40 °C eingesetzt werden.

Der Anwender ist deshalb mit folgender Konstellation konfrontiert: FKM-Werkstoffe, die die DIN EN 682 (Typ GBL) erfüllen, weisen gleichzeitig nicht die notwendige Tieftemperaturflexibilität nach DIN EN 14141 auf. Sind FKM-Werkstoffe verbaut, kann der Anwender folglich keine normkonformen Armaturen nach DIN EN 14141 herstellen. Dieses gravierende Problem ist nicht zu unterschätzen. Denn viele Anwender sind auf diese Norm-Anforderungen angewiesen, da ihre Zielmärkte oder viele ihrer Kunden dies schlichtweg verlangen.

Neuer Werkstoff bringt Abhilfe

Dem unabhängigen Dichtungshersteller C. Otto Gehrckens ist es nun gelungen, eine Lösung für diese Branchenforderung zu entwickeln: Das Unternehmen hat mit dem Compound Vi 840 einen kälteflexiblen Spezial-FKM entwickelt, der gleichzeitig eine hohe Chemikalienbeständigkeit aufweist. Der FKM-Dichtungswerkstoff ist nach DVGW DIN EN 682 (Typ GBL) getestet. Die Sollwerte beim Druckverformungsrest konnten in diesem anspruchsvollen Test deutlich unterschritten werden.

Darüber hinaus hält der Werkstoff aber auch die wichtige Tieftemperaturflexibilität von über -40 °C ein und entspricht damit den Anforderungen zur Erfüllung der DIN EN 14141. Mit einem TR-10-Wert von -40,1 °C eignet sich dieser Hightech-Compound für einen Einsatz bis -46 °C und erfüllt somit auch die wichtigen Normen API 6A & 6D. Diese sind für den US-Markt von Bedeutung. Zusätzlich wird die Beständigkeit des FKM-Werkstoffes gegenüber Gas (n-Pentan über 72 h bei 23 °C), Schmieröl (IRM über 168 h bei 70 °C) und einem Alterungstest anhand der Norm DIN EN 13787 (Elastomere für Gas-Druckregelgeräte und zugehörige Sicherheitseinrichtungen für Eingangsdrücke bis 100 bar) belegt.

Der Werkstoff kann auch bei Problemen mit „Explosiver Dekompression“ sehr gut eingesetzt werden, denn dieser Compound verfügt hierfür über die Zertifizierung nach NORSOK M-710 Edition 3 (AED/RGD-Test) und ISO 23936-2. Der NORSOK-Test wurde mit mit dem Rating 0000 bestanden und bietet dem Anwender größtmögliche Sicherheit. Diese Kombination von Eigenschaften ist laut Hersteller für einen FKM-Dichtungswerkstoff im Markt einzigartig und bedeutet einen großen Fortschritt in der Dichtungstechnik für die Armaturenbranche und Gasindustrie. Der FKM Vi 840 eignet sich für ein weites Einsatzgebiet, etwa in Kugelhähnen, Molchschleusen, Schiebern, Regelventilen und sonstigen Armaturen. Als hochfluorierter Werkstoff ist er als Allround-Compound konzipiert verschiebt die Grenzbereiche der Dichtungstechnik nun wieder ein Stück weiter.

Bildergalerie

  • Spezial-FKM-Compound Vi 840 für die Armaturenbranche und Gasindustrie

    Bild: COG

  • Ventilbauteil mit dem neuen Werkstoff FKM Vi 840

    Bild: COG

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