Didier Vassal, Vizepräsident von Victaulic OEM und Marine Services, verglich Flansch- und Nutrohrverbindungsmethoden und erläuterte die Vorteile von Nutrohrverbindungen gegenüber Flanschen. Effiziente Rohrleitungssysteme sind für eine Reihe von Serviceleistungen auf Schiffen unabdingbar, darunter Hilfssysteme wie Bilgen- und Ballastsysteme, See- und Süßwasserkühlung, Schmieröl, Brandschutz und Deckreinigung. Für diese Systeme sind, soweit die Rohrqualität es zulässt, Schlitzrohrverbindungen eine wirksame Alternative zu geschweißten mechanischen Verbindungen, da sie eine Reihe technischer, wirtschaftlicher und praktischer Vorteile bieten. Dazu gehören eine verbesserte Leistung, schnellere und einfachere Installation und Wartung sowie ein geringeres Fluggewicht. Leistungsprobleme Bei Flanschrohrverbindungen werden zwei zusammenpassende Flansche zusammengeschraubt und die Dichtung wird zusammengedrückt, um eine Abdichtung zu bilden. Da die Schrauben und Muttern der Flanschverbindung die Systemkraft absorbieren und kompensieren, können sich die Schrauben und Muttern mit der Zeit aufgrund von Druckschwankungen, Systembetriebsdruck, Vibration sowie Wärmeausdehnung und -kontraktion dehnen und ihre ursprüngliche Festigkeit verlieren. Wenn diese Schrauben einem Drehmomentabbau unterliegen, verliert die Dichtung ihre Kompressionsdichtung, was zu unterschiedlich starker Leckage führt. Je nach Lage und Funktion des Rohrleitungssystems können Leckagen hohe Kosten und Gefahren verursachen und zu Ausfallzeiten und Risiken bei Wartung/Reparatur führen. Nach dem Entfernen der Verbindung muss die Dichtung ausgetauscht werden, da die Dichtung für einen gewissen Zeitraum an der Flanschoberfläche klebt. Beim Zerlegen der Verbindung müssen die Dichtungen von den beiden Flanschoberflächen abgekratzt werden, und diese Oberflächen müssen vor dem Austausch der Dichtungen gereinigt werden, was die Ausfallzeiten bei Wartung erhöht. Aufgrund der Schraubenkraft und der Ausdehnung und Kontraktion des Systems wird die Flanschdichtung im Laufe der Zeit auch eine Kompressions-„Verformung“ aufweisen, was eine weitere Ursache für Leckagen ist. Das Design der gerillten mechanischen Rohrverbindung überwindet diese Leistungsprobleme. Zunächst wird am Ende des Rohrs eine Nut geformt und die Rohrverbindung durch eine Kupplung fixiert, die eine elastische, druckempfindliche Elastomerdichtung aufnimmt. Das Kupplungsgehäuse umschließt die Dichtung vollständig, verstärkt die Dichtung und fixiert sie, da die Kupplung in die Rohrnut eingreift und eine zuverlässige Verriegelung bildet. Die neueste Verbindungstechnologie ermöglicht die vollständige Montage von Rohren mit einem Durchmesser von bis zu 24 Zoll (600 mm) mit nur zwei Muttern und Schrauben zur Sicherung selbsthemmender Verbindungen. Aufgrund der Konstruktionsbeziehung zwischen Rohr, Dichtung und Gehäuse erzeugt die mechanische Verbindung eine dreifache Abdichtung, die verstärkt wird, wenn das System unter Druck steht. Starre und flexible Kupplungen Schlitz-Rohrkupplungen sind in starrer und flexibler Ausführung erhältlich, die beide von der Klassifikationsgesellschaft zugelassen sind und anstelle der Schweiß-/Flanschmethode in 30 Systemen verwendet werden können, müssen jedoch den von einer Zertifizierungsstelle festgelegten Installationsstandards entsprechen. Starre Kupplungen werden beispielsweise um Bereiche wie Verteiler und Ventile herum verwendet und sind leichter zugänglich und austauschbar als Flansche. Je nach Art ihrer Konstruktion bieten starre Kupplungen auch eine axiale und radiale Steifigkeit, die mit Flanschen oder Schweißverbindungen vergleichbar ist. Flexible Kupplungen haben Anwendungsvorteile. Neben der Rohrbewegung aufgrund von Wärmeausdehnung oder Vibration ist auch eine Relativbewegung zwischen dem Rohr und der Stützstruktur zu erwarten. Ausdehnung und Kontraktion üben Druck auf Flansche und Rohre aus, was die Dichtung mit der Zeit beschädigen kann. Wenn dies geschieht, besteht die Gefahr, dass die Verbindungen undicht werden. Die gerillte flexible Kupplung kann Rohrverschiebungen in Form von axialer Bewegung oder Winkelauslenkung ausgleichen. Daher eignen sie sich ideal für die Installation langer Rohrleitungen, insbesondere zwischen großen Blöcken, wo die ozeanische Atmosphäre dazu führen kann, dass sich Flansche mit der Zeit lösen, was zu Undichtigkeiten und der Gefahr einer Rohrleitungstrennung führt. Starre Kupplungen und flexible Kupplungen haben außerdem den Vorteil, dass sie Lärm und Vibrationen reduzieren, wodurch spezielle Geräuschminderungskomponenten und verderbliche Gummibälge oder ähnliche Gegenstände überflüssig werden. Die Verwendung mechanisch geschlitzter Rohrsysteme kann die Installation und Wartung beschleunigen und vereinfachen und die Effizienz des Bordrohrsystems erhöhen. Einfach zu installieren Bei der ersten Installation müssen die Bolzenlöcher des Flansches genau ausgerichtet und dann festgezogen werden, um die Verbindung zu fixieren. Die Bolzenlochindizes am Geräteeinlass und -auslass müssen außerdem perfekt mit den Flanschen an den Rohren ausgerichtet sein, die an das Gerät angeschlossen werden sollen. Im Fall einer der mehreren festen Positionen, die nur durch die Anzahl der Löcher am Flansch bestimmt werden, kann nur die Armatur oder das Ventil gedreht werden, um sie an die Bolzenlöcher anzupassen. Darüber hinaus muss das andere Ende des Flanschrohrs auch mit seinem Gegenflansch ausgerichtet sein, was die Montageschwierigkeiten und das Risiko einer Fehlausrichtung weiter erhöht. Das gerillte Rohrsystem hat dieses Problem nicht und kann bequemer installiert werden, und das Rohr und die Gegenkomponenten können um volle 360 Grad gedreht werden. Es ist nicht erforderlich, das Bolzenlochmuster anzuordnen, und die Kupplung kann an jeder beliebigen Position um die Verbindung herum ausgerichtet werden. Die Kupplung kann um das Rohr gedreht werden, um leicht auf die Bolzen zuzugreifen und den Zugang zum Gerät zu vereinfachen. Neben der Beseitigung einer Fehlausrichtung während des Installationsvorgangs machen die 360-Grad-Ausrichtungsfunktion der Kupplung und das kleinere Profil im Vergleich zum Flansch die Installation des gerillten Systems zu einer idealen Wahl für enge Räume. Darüber hinaus kann der Installateur alle Montagebolzen an jeder Verbindung auf die gleiche Position ausrichten, um die Systeminspektion und -wartung zu vereinfachen. Der Flansch hat ungefähr den doppelten Außendurchmesser des Rohrs, an das er angeschlossen wird. Im Durchschnitt sind genutete Kupplungen nur halb so groß. Der Größenvorteil des kleineren Designs macht es zu einer idealen Wahl für Trogsysteme, geeignet für Arbeiten mit begrenztem Platz, wie etwa das Durchdringen von Decks und Wänden. Diese Tatsache lässt sich auf die 1930er Jahre zurückverfolgen, als Victaulic-Kupplungen erstmals in britischen Werften verwendet wurden. Montagegeschwindigkeit Da die Kupplung weniger Bolzen hat und das erforderliche Drehmoment 12 Zoll (300 mm) nicht überschreitet, ist die Installation genuteter Rohre viel schneller als die Installation von Flanschen. Anders als Flansche, die an die Rohrenden geschweißt werden müssen, müssen genutete Ventilkomponenten nicht geschweißt werden, was die Installationszeit weiter reduziert, potenzielle thermische Schäden am Ventil verhindert und Sicherheitsrisiken durch den Wegfall von Hochtemperaturvorgängen verringert. Ein Vergleich von DIN 150-Ballastleitungen, die mit genuteten Produkten von Victaulic installiert wurden, mit herkömmlichen Verbindungsmethoden zeigt, dass die erforderliche Gesamtinstallationszeit um 66 % (150,47 Arbeitsstunden und 443,16 Arbeitsstunden) reduziert wurde. Verglichen mit der Installation von 60 starren Kupplungen weist die erforderliche Zeit für die Installation von 52 Einschubflanschen, Schweißbögen und T-Stücken den größten Unterschied auf. Die Kupplung benötigt nur zwei Schrauben, um eine Rohrgröße von 24 Zoll (600 mm) zu erreichen. Zum Vergleich: Im größeren Größenbereich erfordert der Flansch mindestens 20 Sätze Muttern und Schrauben. Darüber hinaus erfordert der Flansch die Verwendung eines zeitaufwändigen Sternschlüssels, um ihn mit einem Spezialschlüssel festzuziehen, um zu messen und sicherzustellen, dass das richtige Drehmoment erreicht wird. Die genutete Rohrtechnologie ermöglicht die Verwendung von Standard-Handwerkzeugen zum Zusammenbau der Kupplung, und sobald die passende Bolzenauflage des Kupplungsgehäuses Metall auf Metall berührt, kann die Verbindung ordnungsgemäß installiert werden. Eine einfache Sichtprüfung kann die korrekte Montage bestätigen. Flansche hingegen bieten keine visuelle Bestätigung: Die einzige Möglichkeit, eine ordnungsgemäße Montage sicherzustellen, besteht darin, das System zu füllen und unter Druck zu setzen, auf Lecks zu prüfen und die Verbindungen bei Bedarf erneut festzuziehen. Wartungsfreundlichkeit Das genutete Rohrleitungssystem bietet dieselben Merkmale einer beschleunigten Installation – weniger Schrauben und keine Drehmomentanforderungen – und macht auch die Systemwartung oder -änderung zu einer schnellen und einfachen Aufgabe. Um beispielsweise auf die Pumpe oder das Ventil zuzugreifen, lösen Sie die beiden Schrauben der Kupplung und entfernen Sie das Gehäuse und die Dichtung von der Verbindung. Beim Flanschsystem müssen mehrere Schrauben entfernt werden. Beim erneuten Installieren des Flansches muss dasselbe zeitaufwändige Verfahren zum Anziehen der Schrauben wie bei der Erstinstallation durchgeführt werden. Da kein erneutes Anziehen erforderlich ist, erspart die Kupplung viele routinemäßige Wartungsarbeiten im Zusammenhang mit Flanschen. Anders als Flansche, bei denen variable Spannungen auf Unterlegscheiben, Muttern und Schrauben ausgeübt werden, halten Kupplungen die Unterlegscheiben von der Außenseite der Rohrverbindung mit präzisen Kompressionskräften. Da die Kupplungsdichtung keinen hohen Druck aushält, ist es außerdem nicht notwendig, sie gemäß dem regulären Wartungsplan auszutauschen, und die Flanschdichtung muss ausgetauscht werden, wenn das System zur Wartung zerlegt wird. Um Geräusche und Vibrationen des Systems zu reduzieren, muss das Flanschsystem Gummibälge oder geflochtene Schläuche verwenden. Diese Teile können aufgrund von Überdehnung versagen und müssen bei normaler Abnutzung durchschnittlich alle 10 Jahre ausgetauscht werden, was zu Kosten und Systemausfallzeiten führen kann. Rohrverbindungen mit mechanischen Nuten können jedoch die Lebensdauer des Systems verlängern. Sie haben die Fähigkeit, sich an Systemvibrationen anzupassen und das Risiko eines Verbindungsversagens zu verringern, ohne dass spezielle Produkte erforderlich sind, die regelmäßig gewartet oder ausgetauscht werden müssen. Die in den flexiblen und starren Kupplungen enthaltenen elastischen Federscheiben sind sehr langlebig und halten großen Arbeitsdrücken und periodischen Belastungen stand. Das System kann wiederholt unter Druck gesetzt und dekomprimiert werden, ohne dass die Elastomerdichtung ermüdet. Leichte Ventilkomponenten bestehen normalerweise aus Flanschkomponenten. Diese Verbindungsmethode fügt dem Rohrleitungssystem jedoch unnötiges Gewicht hinzu. Eine 6-Zoll-(150-mm-)Flanschventilbaugruppe besteht aus einer Absperrklappe mit Öse. Die Absperrklappe ist mit einem geschweißten Halsflansch verbunden, und an jeder Seite der Klappe sind acht Schrauben und Muttern angebracht, die etwa 85 Pfund wiegen. Eine 6-Zoll-(150-mm-)Ventilbaugruppe verwendet eine Absperrklappe mit einem gerillten Ende, ein Rohr mit einem gerillten Ende und zwei starre Kupplungen, um diese Komponenten zu verbinden. Das Gewicht beträgt etwa 35 Pfund, was 58 % weniger ist als bei der Flanschbaugruppe. Daher ist die gerillte Ventilbaugruppe eine ideale Wahl für die Schiffbauindustrie. Bei Verwendung von Victaulic-Rillenprodukten anstelle der herkömmlichen Verbindungsmethode zeigt der obige Vergleich der installierten DIN 150-Ballastleitung eine Gewichtsreduzierung von 30 % (2.164 Pfund gegenüber 3.115 Pfund). 52 Gleitflansche, Schraubensätze und Unterlegscheiben, während 60 starre Kupplungen einen großen Teil des Gewichts des Schweiß-/Flanschsystems ausmachen. Bei Rohrleitungen verschiedener Größen kann das Gewicht durch die Verwendung von genuteten Rohrverbindungen anstelle von Flanschen reduziert werden. Das Ausmaß der Reduzierung hängt vom Rohrdurchmesser und der Art der verwendeten Verbindungen ab. Bei einem Test mit einer Victaulic Style 77-Kupplung (der schwersten Kupplung dieser Reihe) zum Verbinden der Rohre ergab sich, dass die Gesamtgewichtsreduzierung der genuteten Baugruppe im Vergleich zu zwei leichteren PN10-Einschubflanschen erheblich geringer war. Der Gewichtsverlust wird wie folgt erfasst: 4 Zoll (100 mm) – 67 %; 12 Zoll (300 mm) – 54 %; 20 Zoll (500 mm) – 60,5 %. Durch die Verwendung leichterer flexibler Kupplungen des Typs 75 oder starrer Kupplungen des Typs 07 und/oder schwererer Flansche kann leicht eine Gewichtsreduzierung von 70 % erreicht werden. Beispielsweise wiegt der im TG2-System verwendete 24-Zoll-Flanschbausatz (600 mm) 507 Pfund, während ähnliche Komponenten mit Victaulic-Verbindungsstücken lediglich 88 Pfund wiegen. Bei dem ausgewählten System reduzierte die Werft, die Nutverbindungen anstelle von Flanschen verwendet, das Gewicht auf den Offshore-Versorgungsschiffen um 12 Tonnen und auf den Kreuzfahrtschiffen um 44 Tonnen. Die wirtschaftlichen Vorteile der Nuttechnologie für Schiffseigner liegen auf der Hand: Gewichtsreduzierung bedeutet eine Erhöhung der Anzahl der Ladung oder Passagiere und einen geringeren Kraftstoffverbrauch. Dies erleichtert auch die Handhabung des Rohrleitungssystems des Schiffs. Der sich entwickelnde Trend Nutrohrsysteme haben aufgrund ihrer Installationsgeschwindigkeit, Wartungsfreundlichkeit und ihres geringeren Gewichts größere Vorteile gegenüber Flanschrohrsystemen. Diese Eigenschaften, gepaart mit anderen Vorteilen wie Zuverlässigkeit, einfache Ausrichtung und geringere Sicherheitsrisiken, haben Schiffseigner, Ingenieure und Werften dazu veranlasst, geschlitzte mechanische Systeme anstelle von Flanschen zu wählen. Der wachsende Trend zur Verwendung der Nuttechnologie wird von Gerätelieferanten (wie Wärmetauschern, Kastenkühlern und Kühlern) sowie Ventil- und Kompressorherstellern unterstützt, von denen viele ihre Produkte jetzt mit Nutendverbindungen versehen. Das Spektrum der Dienste, bei denen gerillte Rohrverbindungen verwendet werden können, nimmt stetig zu. Neben der erfolgreichen Anwendung in Wassersystemen wird Victaulic seine langjährige Innovationsgeschichte fortsetzen und feuerbeständige Dichtungen entwickeln und eine Typenzertifizierung für deren Verwendung in Offshore-Kraftstoffsystemen erhalten.
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Veröffentlichungszeit: 13. Mai 2021
