Bohrlochkopf

Dieser Bohrlochkopf (Original und 3D-Druck-Modell im Maßstab 1:5) mit integrierten Kugelhähnen sorgt für Sicherheit bei einem norddeutschen Erdölspeicher. Bild: Hartmann Valves

  • Kugelhähne erweisen sich besonders im Hochleistungsbereich als besonders zuverlässige und wartungsarme Absperrmaturen.
  • Überall dort, wo die Anforderungen an die Absperrung über den „Standard“ hinausgehen, kommen Spezialkugelhähne ins Spiel, die speziell für den jeweiligen Anwender gefertigt werden.
  • Auch durch eine maßgeschneiderte Bauweise kann gezielt auf die jeweiligen Anforderungen und Prozessbedingungen eingegangen werden

Kugelhähne haben sich besonders im Hochleistungsbereich als besonders zuverlässig und wartungsarm erwiesen, da sie hier im Vergleich zu klassischen Absperrklappen und Ventilen verschiedene Vorzüge bieten. So treten durch den vollen Durchgang beispielsweise keine nennenswerten Turbulenzen im Medium auf. Bei solchen laminaren Strömungen werden Druckverluste in der Leitung minimiert. Gegenüber Kükenhähnen weisen Kugelhähne zudem geringere Drehmomente auf.

Auch in der Öl- und Gasindustrie haben sie sich zunehmend als Absperrarmatur an Bohrlochköpfen durchgesetzt, die die sichere Schnittstelle zu den untertägigen Anlagen darstellen. Im Vergleich zu Schiebern bieten im Bohrlochkopf integrierte Kugelhähne eine höhere Sicherheit, da sie weniger dazu neigen zu blockieren, einem geringeren Verschleiß unterliegen und nicht mit Fett gefüllt werden müssen, welches nachgelagerte Anlagenteile verschmutzen könnte.

Für extreme Einsätze: widerstandsfähig konstruiert

Rein metallisch dichtende, gasdichte Kugelhähne sind wartungsarm und haben eine lange Lebensdauer
Rein metallisch dichtende, gasdichte Kugelhähne sind wartungsarm und haben eine lange Lebensdauer. Bilder: Hartmann Valves

Überall dort, wo die Anforderungen an die Absperrung über den „Standard“ hinausgehen, kommen Spezialkugelhähne ins Spiel, die speziell für den jeweiligen Anwender gefertigt werden. Dies betrifft Anwendungen mit Drücken bis 690 bar, Temperaturen von -200 bis über 550 °C und Schalthäufigkeiten von bis zu 200.000 Schaltungen pro Jahr. Darüber hinaus werden spezielle Schnellschluss-Armaturen, Mehrwege-Kugelhähne sowie Armaturen in Blockbauweise oder für abrasive und/oder korrosive Medien entwickelt und gefertigt.

Kugelhähne mit rein metallischer Abdichtung zwischen Kugel und Sitzring sind zudem widerstandsfähiger und damit langlebiger als weichdichtende Systeme. Auch beim Medium Gas, hohen Drücken und extrem häufiger Betätigung erfüllen sie eine Leckrate A. Entscheidend sind außerdem eine entsprechende Materialauswahl und -kombination sowie Oberflächenbehandlungen und Sonderbeschichtungen, beispielsweise gegen Korrosion.

Blockbauweise: kompakt und sicher

Auch durch eine maßgeschneiderte Bauweise kann gezielt auf die jeweiligen Anforderungen und Prozessbedingungen eingegangen werden. So bieten Spezialkugelhähne in integrierter Bauweise eine sichere, platzsparende und wirtschaftliche Alternative als Ersatz für die Verschaltung mehrerer Einzelarmaturen. Durch die Zusammenführung von mehreren Bauteilen oder Funktionen in einem Gehäuse lassen sich nicht nur Maße und Gewicht reduzieren, sondern das Einsparen von Flanschverbindungen sorgt auch für zusätzliche Sicherheit durch die Minimierung von Leckage-Möglichkeiten zur Umgebung. Die Kombinationsmöglichkeiten bei Blockbauweise sind vielfältig und reichen von klassischen Twin Ball Valves, doppelten Kugelhähnen in Länge einer Standardarmatur bis hin zum Solidblock-Design, einer Integralbauweise, die sich auch bei Bohrlochkopf-Komponenten in der Öl- und Gasindustrie sowie der tiefen Geothermie bereits als erfolgreich gezeigt hat.

Doppelter Kugelhahn: Twin Ball Valve

Twin-Ball-Valve-Sperrstrecke
Besonders platzsparend: Eine Twin-Ball-Valve-Sperrstrecke in der Gastrocknung des bayrischen Erdgasspeichers Wolfersberg.

Wenn aus Sicherheitsgründen mehr als eine Absperrung gefordert ist, bietet das von Hartmann Valves entwickelte Twin Ball Valve (TBV) eine kompakte und wirtschaftliche Alternative zum Einsatz mehrerer Armaturen. Es besteht aus zwei Kugelhähnen in einem Gehäuse, die auf Wunsch auch mit je zwei unabhängigen Barrieren ausgestattet sind. Mit Blockflanschen kann die Baulänge einer einzelnen Standardarmatur erreicht werden und somit die Sicherheit um bis zu Faktor 4 erhöht werden. Interessant wird diese Bauweise auch gerade in bestehenden Anlagen, die auf Lösungen mit geringem Platzbedarf angewiesen sind.

Im Einsatz sind die TBV unter anderem in Gasspeicheranlagen des Öl- und Gasunternehmens Dea (heute: Wintershall Dea), vor allem in Bereichen mit besonders hohen Sicherheitsanforderungen. Eine besonders kompakte Sonderlösung des TBV entstand, als die Erneuerung einer alten Sperrstrecke aus einem eingeschweißten und einem geflanschten Kugelhahn anstand. Der Austausch der eingeschweißten Armatur hätte einen längeren Stillstand bedeutet. Daher wurde eine TBV-Variante mit der gleichen Baulänge der zuvor eingesetzten Standardarmatur entwickelt. So ließ sich die Sperrstrecke problemlos ohne Schweißarbeiten erneuern.

Konzept des integrierten Molchkugelhahns

Molchkugelhahn mit seitlichem Zugang
Der neue Molchkugelhahn mit seitlichem Zugang verfügt über eine mehrfache Sicherheitsbarriere.

Molchkugelhähne bieten einen platz- und kostensparenden Ersatz für aufwendige Molchschleusensysteme. Zusätzlich zu der klassischen Anwendung als Absperrarmatur fungiert der Molchkugelhahn mit seiner seitlich integrierten Schleuse als Aufgabe- oder Entnahme-Armatur für Molche. Ein neuer Molchkugelhahn mit mehrfacher Sicherheitsbarriere zum Schleusenraum ermöglicht es, dass auch bei vorhandenem Rohrleitungs(rest)druck auf der Hauptleitung die Molche sicher und problemlos eingeführt und entnommen werden können. Somit lassen sich aufwändige Molchsysteme ersetzen, der Vorgang des Molchens vereinfachen und gleichzeitig die Sicherheit deutlich erhöhen. Durch mindestens zwei zusätzlich eingebaute Sitzringe ist der Schleusenraum separat abgesperrt und mittels Manometer drucküberwacht. Wenn die erste Barriere der Rohrleitung zum Totraum undicht wird, so dichtet die zweite Barriere gegen die Schleuse ab und das Schleusentor kann noch gefahrlos geschlossen werden.

Energiewende begleiten: Produkte und Tests für Wasserstoffanwendungen

Spezialarmaturen, die dem anspruchsvollen Medium Wasserstoff gewachsen sind, kommen in der Petro-/Chemie bereits seit Jahrzehnten zum Einsatz. Im Zuge der Energiewende wird Wasserstoff zunehmend auch in anderen Anwendungsfeldern vorkommen: von der Stromerzeugung (wie Power-to-Gas), über den Transport (in Erdgasnetzen oder Wasserstoff-Pipelines) bis hin zur Verarbeitung und Mobilität. Die Untergrundspeicherung von Wasserstoff in Kavernen stellt eine umweltfreundliche Lösung dar, um zukünftig große Energiemengen zum Ausgleich zwischen Erzeugung und Bedarf zu speichern.

Entscheidend ist ein sicherer Umgang mit Wasserstoff, sodass zuverlässigen Kugelhähnen als Absperrarmaturen eine besondere Bedeutung zukommt. Für alle metallischen Komponenten, die mit Wasserstoff in Berührung kommen, führt Hartmann standardisierte Materialeignungsprüfungen durch. Hierbei werden die metallischen Werkstoffe auf ihre Resistenz gegenüber Wasserstoffversprödung und damit auf ihre Einsatzfähigkeit für Wasserstoff beurteilt. Darüber hinaus gibt ein umfassender Wasserstoff-Dichtheitstest Sicherheit, dass die Grenzwerte eingehalten und somit flüchtige Emissionen minimiert werden. Durch diese Tests lassen sich auch Bestandsarmaturen aufwerten.

 

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