Schiffsrohr

Sep 20, 2023

Von Didier Vassal, Vizepräsident OEM und Maritime Services bei Victaulic, 25. April 2014

Didier Vassal, Vizepräsident OEM und Maritime Services bei Victaulic, vergleicht die Methoden zur Verbindung von geflanschten und genuteten Rohren und erläutert die Vorteile, die genutete Rohrverbindungen gegenüber Flanschen bieten. Effiziente Rohrleitungssysteme sind für das Spektrum der an Bord eines Schiffes erforderlichen Dienstleistungen, einschließlich sekundärer Systeme wie Bilge- und Ballastsysteme, See- und Süßwasserkühlung, Schmieröl, Brandschutz und Deckwäsche, von wesentlicher Bedeutung. Für diese Systeme gilt, sofern die Rohrleitungsklasse dies zulässt, ein Eine effektive Alternative zum Schweißen/Bördeln von Rohren ist die Verwendung genuteter mechanischer Verbindungen, die eine Reihe technischer, wirtschaftlicher und praktischer Vorteile bieten. Dazu gehören eine verbesserte Leistung; schnellere, einfachere Installation und Wartung sowie Gewichtsreduzierung an Bord.Performance-Probleme Bei einer Flanschrohrverbindung werden zwei Gegenflansche miteinander verschraubt und drücken eine Dichtung zusammen, um eine Abdichtung zu erzeugen. Da die Schrauben und Muttern einer Flanschverbindung Systemkräfte absorbieren und kompensieren, können sich die Schrauben und Muttern im Laufe der Zeit aufgrund von Druckstößen, Systembetriebsdrücken, Vibrationen sowie thermischer Ausdehnung und Kontraktion ausdehnen und ihre ursprüngliche Festigkeit verlieren. Wenn das Drehmoment dieser Schrauben nachlässt, verliert die Dichtung ihre Druckdichtung, was zu Leckagen unterschiedlichen Ausmaßes führen kann. Je nach Lage und Funktion des Rohrleitungssystems können Lecks kostspielig und gefährlich sein, was zu Wartungs-/Reparaturausfallzeiten und einer Gefährdung führt. Bei der Demontage der Verbindung ist ein Austausch der Dichtung erforderlich, da sich die Dichtung mit der Zeit an den Flanschflächen festsetzt. Wenn die Verbindung demontiert wird, muss die Dichtung von beiden Flanschflächen abgekratzt werden und diese Oberflächen müssen gereinigt werden, bevor die Dichtung ausgetauscht wird, was wiederum die Ausfallzeit für Wartungsarbeiten erhöht. Aufgrund der Verschraubungskräfte sowie der Systemausdehnung und -kontraktion können Flanschdichtungen mit der Zeit auch einen Druckverformungsrest entwickeln, der eine weitere Ursache für Undichtigkeiten darstellt. Durch die Konstruktion einer genuteten mechanischen Rohrverbindung werden diese Leistungsprobleme überwunden. Zuerst wird eine Nut in das Rohrende geformt und die Rohrverbindung wird durch eine Kupplung gesichert, in der sich eine elastische, auf Druck reagierende Elastomerdichtung befindet. Das Kupplungsgehäuse umschließt die Dichtung vollständig, verstärkt die Dichtung und sichert sie in ihrer Position, während die Kupplung in die Rohrnut einrastet und eine formschlüssige Verriegelung bildet. Die neueste Verbindungstechnologie ermöglicht die vollständige Montage von Rohren mit einem Durchmesser von bis zu 24 Zoll (600 mm) mit nur zwei Schrauben und Muttern, um die selbstsichernde Verbindung zu sichern. Die mechanische Verbindung sorgt aufgrund der Konstruktionsbeziehung zwischen den Rohren für eine dreifache Abdichtung , Dichtung und Gehäuse, was verbessert wird, wenn das System unter Druck steht.Starre und flexible Kupplungen Die gerillten mechanischen Rohrkupplungen sind sowohl in starrer als auch in flexibler Form erhältlich und verfügen über eine Class Society-Typgenehmigung. Sie können anstelle von Schweiß-/Flanschverbindungen in 30 Systemen verwendet werden, vorbehaltlich der von der jeweiligen Zertifizierungsstelle festgelegten Installationskriterien. Starre Kupplungen werden beispielsweise in Bereichen wie Verteilern und Ventilen eingesetzt, wo sie leichter zugänglich und austauschbar sind als Flansche. Aufgrund ihrer Konstruktion bieten starre Kupplungen auch eine mit Flansch- oder Schweißverbindungen vergleichbare axiale und radiale Steifigkeit. Flexible Kupplungen bieten Vorteile bei Anwendungen, bei denen neben Rohrbewegungen aufgrund von Wärmeausdehnung oder Vibration auch relative Bewegungen zwischen Rohr und Tragkonstruktion zu erwarten sind. Durch Ausdehnung und Kontraktion können der Flansch und die Rohrleitungen belastet werden, was mit der Zeit zur Beeinträchtigung der Dichtung führen kann. In diesem Fall besteht die Gefahr einer Undichtigkeit der Verbindung. Mit gerillten flexiblen Kupplungen können Rohrverschiebungen in Form von Axialbewegungen oder Winkelabweichungen ausgeglichen werden. Aus diesem Grund eignen sie sich ideal für die Installation langer Rohrleitungen, insbesondere zwischen Blöcken, wo hoher Seegang dazu führen kann, dass sich Flansche mit der Zeit lösen, was zu Undichtigkeiten und der Gefahr einer Rohrtrennung führt. Sowohl starre als auch flexible Kupplungen bieten außerdem den Vorteil der Geräusch- und Vibrationsdämpfung, sodass keine speziellen Komponenten zur Geräuschreduzierung und verderbliche Gummibälge oder ähnliche Artikel erforderlich sind. Der Einsatz eines mechanisch genuteten Rohrleitungssystems kann sowohl die Installation als auch die Wartung beschleunigen und vereinfachen und die Effizienz der Bordrohrleitungssysteme verbessern.Erleichterte Installation Bei der Erstinstallation müssen die Schraubenlöcher eines Flansches präzise ausgerichtet und dann festgezogen werden, um die Verbindung zu halten. Die Bolzenlochmarkierung an den Geräteein- und -auslässen muss außerdem perfekt mit dem Flansch der an das Gerät anzuschließenden Rohrleitungen übereinstimmen. Da nur eine von mehreren festen Positionen durch die Anzahl der Löcher in einem Flansch bestimmt wird, kann ein Fitting oder Ventil nur so gedreht werden, dass es zu den Schraubenlöchern passt. Darüber hinaus muss auch das gegenüberliegende Ende des Flanschrohrs mit dem Gegenflansch ausgerichtet sein, was die Montageschwierigkeiten und das Risiko einer Fehlausrichtung weiter erhöht. Bei gerillten Rohrleitungssystemen besteht dieses Problem nicht und sie ermöglichen eine viel bequemere Installation mit einer vollständigen 360-Grad-Drehung für die Rohr- und Anschlusskomponenten verfügbar. Es gibt kein Lochmuster, das ausgerichtet werden muss, und eine Kupplung kann an jeder beliebigen Stelle um die Verbindung herum ausgerichtet werden. Die Kupplung kann um das Rohr gedreht werden, um einen einfachen Zugang zu den Schrauben zu ermöglichen und den Zugang zur Ausrüstung zu vereinfachen. Die 360-Grad-Ausrichtungsfähigkeit einer Kupplung und ihr im Vergleich zu einem Flansch kleineres Profil verhindern nicht nur die Vermeidung von Fehlausrichtungen während der Installation Installation von Rillensystemen, ideal für beengte Platzverhältnisse. Darüber hinaus kann der Installateur alle Montageschrauben an jeder Verbindung in derselben Position ausrichten, um die Inspektion und Wartung des Systems zu erleichtern. Flansche haben etwa den doppelten Außendurchmesser des Rohrs, an dem sie befestigt sind. Im Durchschnitt sind Nutkupplungen nur halb so groß. Der Größenvorteil des kleineren Designs macht das Rillensystem ideal für Arbeiten mit begrenztem Platzangebot, wie z. B. Deck- und Wanddurchdringungen – eine Tatsache, die bereits in den 1930er Jahren erkannt wurde, als Victaulic-Kupplungen ursprünglich in britischen Werften eingesetzt wurden.Geschwindigkeit der Montage Da Kupplungen weniger Schrauben haben und bis zu 12 Zoll (300 mm) kein Drehmoment erforderlich ist, lassen sich genutete Rohrleitungen viel schneller installieren als Flanschverbindungen. Im Gegensatz zu Flanschen, die an das Rohrende geschweißt werden müssen, ist bei genuteten Ventilbaugruppen kein Schweißen erforderlich, was die Installation zusätzlich verkürzt Zeit und eliminiert potenzielle Hitzeschäden am Ventil und reduziert gleichzeitig Sicherheitsrisiken durch den Wegfall von Heißarbeiten. Ein Vergleich einer DIN 150-Schotterleitung, die mit gerillten Produkten von Victaulic installiert wurde, mit herkömmlichen Verbindungsmethoden ergab eine Reduzierung der insgesamt erforderlichen Installationszeit um 66 % (150,47 Mannstunden). Im Vergleich zu 60 starren Kupplungen wies der Zeitaufwand für die Installation von 52 Aufsteckflanschen und das Schweißen von Bögen und T-Stücken die größten Zeitunterschiede auf. Für Kupplungen sind bis zu einer Rohrgröße von 24 Zoll (600 mm) nur zwei Schrauben erforderlich. Zum Vergleich: Im höheren Größenbereich wären für einen Flansch mindestens 20 Sätze Schrauben und Muttern erforderlich. Darüber hinaus müssen Flansche zeitaufwändig sternförmig mit Spezialschlüsseln angezogen werden, um zu messen und sicherzustellen, dass die korrekten Drehmomentspezifikationen erreicht werden. Die genutete Rohrtechnologie ermöglicht den Zusammenbau von Kupplungen mit Standard-Handwerkzeugen und die ordnungsgemäße Installation der Verbindung, sobald die passenden Bolzenauflagen der Kupplungsgehäuse Metall auf Metall treffen. Eine einfache Sichtprüfung bestätigt die korrekte Montage. Flansche hingegen bieten keine visuelle Bestätigung: Die einzige Maßnahme, um eine ordnungsgemäße Montage sicherzustellen, besteht darin, das System zu füllen und unter Druck zu setzen, auf Undichtigkeiten zu prüfen und die Verbindungen bei Bedarf nachzuziehen.Wartbarkeit Die gleichen Eigenschaften von genuteten Rohrleitungssystemen, die die Installation beschleunigen – weniger Schrauben und keine Drehmomentanforderungen – machen auch die Wartung oder Änderung des Systems zu einer schnellen und einfachen Aufgabe. Um beispielsweise Zugang zu einer Pumpe oder einem Ventil zu erhalten, werden die beiden Schrauben der Kupplung gelöst und Gehäuse und Dichtung aus der Verbindung entfernt. Bei einem Flanschsystem müssen mehrere Schrauben entfernt werden. Die gleiche zeitaufwändige Reihenfolge des Anziehens der Schrauben, die bei der Erstinstallation erforderlich war, ist auch beim erneuten Zusammenbau des Flansches erforderlich. Da kein Nachziehen erforderlich ist, entfällt bei Kupplungen ein Großteil der routinemäßigen Wartung, die mit Flanschen verbunden ist. Im Gegensatz zu einem Flansch, der eine unterschiedliche Belastung auf die Dichtung, Muttern und Schrauben ausübt, hält eine Kupplung die Dichtung von der Außenseite der Rohrverbindung aus unter präzisem Druck. Da Kupplungsdichtungen außerdem keinen hohen Druckkräften ausgesetzt sind, müssen sie nicht im Rahmen eines regelmäßigen Wartungsplans ausgetauscht werden, während Flanschdichtungen ausgetauscht werden müssen, wenn das System zur Wartung zerlegt wird. Um Systemgeräusche und Vibrationen zu dämpfen, werden Flanschsysteme verwendet erfordern Gummibälge oder geflochtene flexible Schläuche. Diese Teile können aufgrund von Überdehnung ausfallen und müssen bei normalem Verschleiß im Durchschnitt alle 10 Jahre ausgetauscht werden, was Kosten und Systemausfallzeiten verursacht. Mechanische Nutrohrkupplungen halten jedoch ein Systemleben lang. Ihre Fähigkeit, Systemvibrationen auszugleichen, verringert das Risiko eines Gelenkversagens, ohne dass Spezialprodukte erforderlich sind, die regelmäßig repariert oder ausgetauscht werden müssen. Die in flexiblen und starren Kupplungen enthaltene elastische Elastomerdichtung ist sehr langlebig und hält hohen Betriebsdrücken und zyklischen Belastungen stand. Ein System kann wiederholt unter Druck gesetzt und drucklos gemacht werden, ohne dass die Elastomerdichtung ermüdet.Gewichtsreduzierung Ventilbaugruppen bestehen typischerweise aus Flanschkomponenten. Allerdings kann diese Verbindungsmethode das Gewicht eines Rohrleitungssystems unnötig erhöhen. Eine 6" (150 mm) Flanschventilbaugruppe, die aus einer Laschenklappe besteht, mit Schweißhalsflanschen und acht Schrauben und Muttern auf jeder Seite des Ventils verbunden ist, wiegt etwa 85 Pfund. Eine 6" (150 mm) Ventilbaugruppe, die a verwendet Die Absperrklappe mit genutetem Ende, das Rohr mit genutetem Ende und zwei starre Kupplungen zur Verbindung der Komponenten wiegen etwa 35 Pfund, was einer Gewichtsreduzierung von 58 % gegenüber der Flanschbaugruppe entspricht. Eine genutete Ventilbaugruppe ist daher eine ideale Alternative für den Schiffbau. Der oben erwähnte Vergleich einer installierten Schotterleitung nach DIN 150 ergab eine Gewichtsreduzierung von 30 Prozent (2.164 Pfund vs. 3.115 Pfund), wenn gerillte Produkte von Victaulic anstelle herkömmlicher Verbindungsmethoden verwendet wurden. Die 52 Aufsteckflansche, Bolzensätze und Dichtungen im Vergleich zu 60 starren Kupplungen führten zu erheblichen Gewichtszuwächsen im geschweißten/geflanschten System. Gewichtsreduzierungen durch die Verwendung von genuteten Rohrkupplungen anstelle von Flanschen sind bei einer Reihe von Rohrgrößen erreichbar. Das Ausmaß der Reduzierung hängt vom Rohrdurchmesser und der Art der verwendeten Kupplung ab. Bei Tests, bei denen die Rohrleitungen mit einer Victaulic-Kupplung des Typs 77 – der schwersten Kupplung im Sortiment – ​​verbunden wurden, war das installierte Gesamtgewicht der genuteten Baugruppen im Vergleich zu zwei leichten PN10-Aufsteckflanschen deutlich geringer. Gewichtsreduzierungen wurden wie folgt aufgezeichnet: 4" (100 mm) – 67 Prozent; 12" (300 mm) – 54 Prozent; 20" (500 mm) – 60,5 Prozent. Mit den leichteren flexiblen Kupplungen des Typs 75 oder den starren Typ 07-Kupplungen und/oder einem schwereren Flanschtyp sind Gewichtsreduzierungen von 70 % leicht erreichbar. Als Beispiel: ein 24" (600 mm) Ein Flanschsatz für ein TG2-System würde 507 Pfund wiegen, aber eine vergleichbare Baugruppe mit Victaulic-Kupplungen würde nur 88 Pfund wiegen. Werften, die bei ausgewählten Systemen gerillte Kupplungen anstelle von Flanschen verwendet haben, konnten Gewichtseinsparungen von 12 Tonnen bei Offshore-Versorgungsschiffen und 44 Tonnen bei Kreuzfahrtschiffen verzeichnen. Die wirtschaftlichen Vorteile der Rillentechnologie für Schiffseigner liegen auf der Hand: Weniger Gewicht bedeutet mehr Fracht oder Passagiere und weniger Kraftstoffverbrauch. Es erleichtert auch die Handhabung der Rohrleitungssysteme an Bord.Eine steigende Tendenz Aufgrund ihrer schnellen Installation, Wartbarkeit und ihres geringeren Gewichts können genutete Rohrleitungssysteme gegenüber ihren geflanschten Gegenstücken erhebliche Vorteile bieten. Diese Eigenschaften, gepaart mit zusätzlichen Vorteilen wie Zuverlässigkeit, einfacher Ausrichtung und geringeren Sicherheitsrisiken, veranlassen Eigentümer, Ingenieure und Werften, sich für genutete mechanische Systeme anstelle von Flanschen zu entscheiden. Dieser wachsende Trend zum Einsatz von genuteter Technologie wird von Ausrüstungslieferanten unterstützt B. Wärmetauscher, Kastenkühler und Kältemaschinen, sowie Ventil- und Kompressorhersteller, von denen viele ihre Produkte mittlerweile mit genuteten Endanschlüssen ausstatten. Das Einsatzspektrum von Nutrohrkupplungen nimmt stetig zu. Aufbauend auf erfolgreichen Anwendungen in Wassersystemen setzt Victaulic seine lange Innovationsgeschichte fort, um feuerbeständige Dichtungen zu entwickeln und die Typgenehmigung für deren Verwendung in maritimen Kraftstoffdiensten zu erhalten.

(Wie in der Aprilausgabe 2014 von Maritime Reporter & Engineering News veröffentlicht – http://magazines.marinelink.com/Magazines/MaritimeReporter)