Lebensnotwendig oder lebensbedrohlich?

Dichtungen für den Einsatz mit Sauerstoff

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05.03.2015 Luft setzt sich aus verschiedenen Gasen zusammen  und beinhaltet ungefähr 21 Vol.-% reinen Sauerstoff. In dieser Konzentration ist er kaum gefährlich und für den Menschen sogar lebensnotwendig. Hochreiner Sauerstoff hingegen, wie er in vielen Bereichen der Chemie, Pharmachemie und Medizintechnik zum Einsatz kommt, gilt in verflüssigtem Zustand und bei hohen Betriebsdrücken als äußerst gefährlich.

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Entscheider-Facts Für Betreiber


  • In Verbindung mit Ölen oder Fetten kann sich technisch reiner Sauerstoff selbst entzünden und so zu lebensgefährlichen Ausbränden führen. Daher sollten Betreiber hier nur geeignete Dichtungen verwenden.
  • Eine Materialfreigabe ist bei der Auswahl der korrekten Dichtung kritisch zu beurteilen, da sie keine Aussage über die Eignung in Verbindung mit einem konstruktiven Bauteil trifft.
  • Eine Norm oder Richtlinie, die die Vorgehensweise und die wichtigsten technischen Vorgaben definiert, wäre daher für alle Beteiligten - vom Materiallieferanten bis zum Endanwender - von Vorteil.

In Verbindung mit Ölen oder Fetten kann sich technisch reiner Sauerstoff selbstentzünden und so zu lebensgefährlichen Ausbränden führen. Schwere Verbrennungen oder sogar Todesfälle treten auf, weil die Temperatur dieser Brände häufig extrem hoch ist; nicht umsonst verwenden Betreiber Sauerstoff um Stahl zu schneiden.

Externe Expertise einholen
In vielen Bereichen der Anlagentechnik besteht daher die Forderung, die eingesetzten Dichtungswerkstoffe in Sauerstoffanlagen auf Reaktionsfähigkeit mit Sauerstoff durch ein externes Institut zu prüfen. Oftmals geschieht dies durch die BAM (Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung) in Berlin. Sie ist auf diesem Gebiet unter anderem durch ihre Akkreditierung für Prüfungen und Zertifizierungen weltweit anerkannt und verfügt über die notwendige Ausrüstung sowie das entsprechend qualifizierte Personal.  Bei der Prüfung selbst wird unterschieden zwischen flüssigem und gasförmigem Sauerstoff unter Druck. Auch spielt der Verwendungszweck des Dichtungsmaterials – in der Anwendung als Flanschdichtung oder im Einsatz in einer Armatur – eine Rolle. Die jeweiligen Untersuchungsergebnisse sind in den Merkblättern M 034-1 und  M 034-2 der Berufsgenossenschaft Rohstoffe und chemische Industrie (BG RCI) veröffentlicht. Das Merkblatt M 034-1 enthält eine Liste der geprüften nichtmetallischen Materialien, die für den Einsatz in Anlagenteilen für Sauerstoff als geeignet eingestuft sind. Das Merkblatt M 034-2 beinhaltet analog dazu die Armaturen, Schläuche und Anlagenteile. Für den Endanwender ist wichtig zu wissen, dass er ein Dichtungsmaterial, auch wenn es in der Liste der nichtmetallischen Werkstoffe als geeignet aufgeführt ist, nicht automatisch bedenkenlos in einer Sauerstoffanlage einsetzen kann. Die sicherheitstechnische Funktionalität der eingesetzten Dichtung wird nämlich zusätzlich durch verschiedene konstruktive Faktoren beeinflusst.

Freigabe kritisch betrachten
Bei den Untersuchungen der BAM handelt es sich lediglich um eine sicherheitstechnische Beurteilung des verwendeten Dichtungsmaterials im Einsatz von flüssigem und/oder gasförmigem Sauerstoff und dessen unter verschiedenen Gesichtspunkten betrachteten maximalen Einsatzparametern – nicht aber um eine generelle Freigabe des Materials. Die Beurteilung gilt prinzipiell nämlich nur für die von der BAM getestete Charge. Die Bundesanstalt stellt auch nur das Materialverhalten fest, keinesfalls aber eine Eignung des Materials in Zusammenhang mit dem konstruktiven Bauteil, beispielsweise einer Armatur. In der Praxis gehen Anwender allerdings häufig davon aus, dass alle aufgeführten Materialien bedenkenlos und ohne Begrenzung zum Einsatz kommen können. Finden Betreiber einen geeigneten Werkstoff in der BAM-Auflistung, bestellen sie Dichtungen oft ohne Hinweis auf den speziellen Einsatzbereich Sauerstoff. Für den Dichtungshersteller gehen dann aber die Anforderungen, die das Dichtsystem erfüllen muss (beispielsweise Öl- und Fettfreiheit) aus der Bestellung nicht hervor und er kann nicht auf mögliche sicherheitstechnische Beschränkungen des Einsatzgebietes reagieren. Die im Prüfbericht veröffentlichten Angaben zu maximalem Betriebsdruck beziehungsweise maximaler Betriebstemperatur limitieren die Maximalbelastungen des Bauteils. Betreiber verwechseln diese Angaben häufig mit den maximalen Einsatzgrenzen der eigentlichen Dichtung. Beispiel: Bei einer Dichtung aus Reingrafit liegt die maximale Temperaturgrenze unter normalen Bedingungen (Luft) bei 450 °C. Kommt der gleiche Werkstoff jedoch bei hochreinem Sauerstoff zum Einsatz, reduziert sich die maximale Temperatur deutlich – in Abhängigkeit vom Material bis auf 300 °C. Greift ein Endanwender nun auf Dichtungen aus seinem eigenen Magazin zurück, weil er aus den Informationen der BAM schließt, dass sich das Material aufgrund der Druck- und Temperaturangaben für sein Einsatzgebiet eignet, ist nicht gewährleistet, dass diese lagerhaltigen Dichtungen für den Einsatz in Sauerstoffanlagen geeignet sind. Hier wäre ein Vermerk notwendig, der Aufschluss darüber gibt, ob diese beim Betrieb bereits vorhandenen Dichtungen auch für den Einsatz bei hochreinem Sauerstoff geeignet sind oder ob für dieses Einsatzgebiet zwingend eine Neubestellung mit entsprechender Spezifikation nötig ist.

Heftausgabe: März 2015
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Jörg Skoda, Leiter Anwendungstechnik bei IDT

Über den Autor

Jörg Skoda, Leiter Anwendungstechnik bei IDT

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