Undichtigkeiten in Flanschverbindungen können viele Ursachen haben. Neben falschem Material sind es vor allem Montagefehler, die zu Undichtigkeiten führen. Daher wurde in einer petrochemischen Anlage nach einer Gesamtlösung gesucht, um Undichtigkeiten an Flanschen ein Ende zu setzen.

Beim Verschrauben von Flanschverbindungen ist Know-how gefragt. Neben dem richtigen Material und Werkzeug ist die Qualifikation des Montagepersonals wichtig, um technisch dichte Flansche zu erreichen. Bilder: Hytorc

Vor der geplanten Stilllegung einer petrochemischen Anlage untersuchten unabhängige Experten ausgewählte Flansche mit Hilfe einer Wärmebildkamera auf Dichtheit – und wurden zum Teil fündig. Die erste Messung, die zwei Tage dauerte, zeigte deutlich erhöhte Leckraten an einigen Flanschverbindungen. Die Ursachenforschung zeigte schnell den Grund: eine Kombination aus ungereinigten Schraubverbindungen, unsachgemäßer Schmierung, falsch positionierten Reaktionsarmen oder Bedienungsfehlern. Hinzu kam eine falsche manuelle Nummerierung der Schraubreihenfolge, verbunden mit dem damit verbundenen Termindruck und Ermüdung. Dadurch wird sichergestellt, dass die angezogenen Schrauben nicht den Vorgaben der Ingenieure entsprechen.

Verschiedene der identifizierten Probleme hatten mit der Verwendung der herkömmlichen Schraubwerkzeuge und der Gegenhalter zu tun. Teilweise konnten die Monteure diese aufgrund der beengten Arbeitsverhältnisse nicht richtig anlegen. Teilweise veränderten sich auch die Reibwerte und damit die Wiederholgenauigkeit der Vorspannkraft. Da jedoch die erforderliche Mindestflächenpressung nicht erreicht wurde, traten Undichtigkeiten auf.

Revisionsarbeiten müssen schnell erledigt werden – dazu braucht es die richtigen Werkzeuge und geschultes Personal.

Um die Frage zu beantworten, wie die Zahl der Leckagen zuverlässig reduziert werden kann, wandten sich die Anlagenverantwortlichen an den Schraubtechnikspezialisten Hytorc, von dem der Anlagenbetreiber seit vielen Jahren Schraubwerkzeuge bezieht. Als ersten Schritt schlug der Spezialist vor, Reaktionsarme und Gegenhalteschlüssel durch einen axialen Anziehvorgang zu ersetzen: Der Einsatz einer verdrehsicheren Scheibenkombination ermöglicht dann das Verschrauben ohne Reaktionsarm und Gegenhalteschlüssel. Diese Unterlegscheiben bieten immer die gleiche Oberflächengüte für die zu drehende Sechskantmutter und ermöglichen somit eine exakte Reibwertkontrolle. Die gleichmäßige Belastung der Schraubverbindungen sorgt dann für eine höhere Dichtigkeit bzw. geringere Leckageraten. Zudem erhöhen die Unterlegscheiben die Arbeitssicherheit, schonen das System und die Schraubwerkzeuge und beschleunigen Arbeitsabläufe.

Gemeinsam mit den Monteuren des Anlagenbetreibers verschraubten die Hytorc-Experten die zuvor als undicht erkannten Flansche und verwendeten die Unterlegscheiben Z-Washer und Backup Washer. Die benachbarten Flansche wurden noch wie gewohnt angezogen. Als die neu verschraubten Flansche noch einmal mit der Kamera überprüft wurden, war das Ergebnis erfreulich: 100% technisch und nachhaltig dicht. Dies war jedoch noch nicht der Grund für die Entwarnung: Einige der ebenfalls untersuchten Nachbarflansche waren nun undicht, obwohl sie vorher unauffällig waren.

Spezielle Unterlegscheiben erleichtern die Montage und erreichen reproduzierbare Verhältnisse.

Der Grund für die nun undichten Nachbarflansche: Die Monteure arbeiteten nicht konsequent nach den Vorgaben der Ingenieure. Manchmal wurden die Schrauben am Flansch nicht in der vorgesehenen Reihenfolge angezogen, sondern einfach der Reihe nach. Angesichts der großen Flanschmaße von 36 und mehr Verschraubungen ist es verständlich, dass Monteure den Überblick verlieren. Teilweise lag es auch an minderwertigen Werkzeugen wie Schlagschraubern. Oder wegen mangelnder Schmierung oder unzureichender Reinigung der gebrauchten Schrauben vor dem Wiedereinschrauben.

Es genügt daher, wenn nur ein Teil des Schraubvorgangs unsachgemäß ausgeführt wird. Deshalb haben sich die Verantwortlichen des Anlagenbetreibers entschlossen, auch die anderen zum Schraubverbindungssystem gehörenden Komponenten auf den Prüfstand zu stellen, um noch mehr Kontrolle über die Ergebnisse zu bekommen. Außerdem lieferte der Schraubtechnik-Spezialist das passende Schmiermittel, nutzte das für jeden Flansch angepasste Kennzeichnungsband Flangefix zur einfachen und fehlerfreien Identifizierung der Anziehreihenfolge und wies die Monteure an, die Schraubverbindungen bei den Revisionen richtig zu reinigen und anschließend wieder zu schmieren .

Um die Schraubwerkzeuge sachgerecht einzusetzen, musste das Montagepersonal geschult werden. Daher hat der zuständige Auditleiter festgelegt, dass künftig nur noch von Hytorc geschulte Fachkräfte Befestigungen verschrauben dürfen.

Eine weitere Kontrolle durch die Spezialkamera zeigte dann auch, dass sich der Aufwand gelohnt hat: Auf Basis der neuen Lösung – bestehend aus präzisen Schraubwerkzeugen, Verdrehsicherungsscheiben, hochwertigen Schmierstoffen, Markierungsband und Praxistraining – werden die Schraubflansche nachweislich 100% technisch dicht. Konsequenterweise hat die Geschäftsführung des Anlagenbetreibers nun die Verdrehsicherungsscheiben sowie die Schmierstoffe und die Herstellerkennzeichnungsbänder für alle Unternehmensteile verbindlich vorgeschrieben.

Bislang ist es den Monteuren im Werk nicht möglich, alle Anforderungen des Verfahrensentwicklers zuverlässig in die Praxis umzusetzen. Dank der von Hytorc entwickelten und gelieferten Lösung ist dies nun machbar – sie zeichnet sich durch die richtige Vorspannkraft, Wiederholgenauigkeit und exakte Flächenpressung aus. Die Betreiber sind ihrem Ziel, die Anlagen nur noch alle vier Jahre für die geplante Überholung stilllegen zu müssen, deutlich näher gekommen. 1810ct904

Das mit der Lecksuche beauftragte Unternehmen arbeitet auf Basis von LDAR (Leak Detection And Repair), also einem Verfahren zur Messung, Kontrolle und Beseitigung diffuser Emissionen. Die Experten untersuchten das System mit einer Wärmebildkamera (FLIR GF 320), mit der sich schnell ein weites Umfeld erfassen und Leckagen lokalisieren lassen. Dieses Verfahren ist ideal für Systeme, die sonst nur mit großem Aufwand mit Messsystemen untersucht werden können, die mit den jeweiligen Komponenten in Kontakt stehen müssen.

Die Profis, die seit mehr als 20 Jahren solche Forschungen betreiben, können mit der Kamera pro Anwendung Tausende von Komponenten erfassen, darunter Benzol, Ethanol, Ethylbenzol, n-Heptan, n-Hexan, Isopren, Methanol, Methylisobutylketon, n-Octan , n-Pentan, Xylole, Toluol, n-Butan, Ethan, Methan oder Propan. Aus Sicht des Anlagenbetreibers ist es wichtig, dass dies die Produktion nicht beeinträchtigt.

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