Didier Vassal, Vizepräsident für OEM und Marine Services bei Victaulic, verglich Flansch- und Nutrohrverbindungsmethoden und erläuterte die Vorteile von Nutrohrverbindungen gegenüber Flanschen. Effiziente Rohrleitungssysteme sind für eine Reihe von Serviceleistungen auf Schiffen unabdingbar, darunter Sekundärsysteme wie Bilgen- und Ballastsysteme, See- und Süßwasserkühlung, Schmieröl, Brandschutz und Deckreinigung. Für diese Systeme ist, sofern die Rohrleitungsqualität dies zulässt, die Verwendung von geschlitzten mechanischen Verbindungen eine effektive Alternative zum Schweißen/Bördeln. Diese bieten eine Reihe technischer, wirtschaftlicher und praktischer Vorteile. Dazu gehören eine verbesserte Leistung, eine schnellere und einfachere Installation und Wartung sowie ein geringeres Gewicht an Bord. 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, dehnen sich die Schrauben und Muttern mit der Zeit und verlieren aufgrund von Druckschwankungen, Systembetriebsdruck, Vibration sowie thermischer Ausdehnung und Kontraktion ihre ursprüngliche Festigkeit. Wenn diese Schrauben eine Drehmomententspannung erfahren, verliert die Dichtung ihre Kompressionsdichtung, was zu unterschiedlich starker Leckage führen kann. Je nach Lage und Funktion des Rohrleitungssystems können Leckagen kostspielig und gefährlich sein und zu Ausfallzeiten und Risiken bei Wartung/Reparatur führen. Die Dichtung muss beim Zerlegen der Verbindung ausgetauscht werden, da die Dichtung mit der Zeit an der Flanschoberfläche haftet. 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 erneut erhöht. Aufgrund der Schraubenverbindungskraft und der Ausdehnung und Kontraktion des Systems wird die Flanschdichtung mit der Zeit auch eine Kompressions-„Verformung“ aufweisen, was eine weitere Ursache für Leckagen ist. Das Design von geschlitzten mechanischen Rohrverbindungen überwindet diese Leistungsprobleme. Zunächst wird am Ende des Rohrs eine Nut geformt, die Rohrverbindung wird durch eine Verbindung fixiert und eine elastische, druckempfindliche Elastomerdichtung wird in die Verbindung eingebaut. Das Kupplungsgehäuse umschließt die Dichtung vollständig, verstärkt die Abdichtung und hält sie an ihrem Platz, da die Kupplung in die Rohrnut eingreift und eine zuverlässige Verriegelung bildet. Die neueste Kupplungstechnologie 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 konstruktionsbedingten Beziehung zwischen Rohren, Dichtungen und Gehäuse bilden die mechanischen Verbindungen eine dreifache Abdichtung. Diese Beziehung wird verstärkt, wenn das System unter Druck steht. Starre und flexible Verbindungen sind in zwei Formen erhältlich: starr und flexibel. Mechanische Rohrverbindungen mit Nut haben die Typzertifizierung der Klassifikationsgesellschaft bestanden und können in 30 Systemen Schweiß-/Flanschverbindungsmethoden ersetzen, abhängig von den von jeder Zertifizierungsstelle festgelegten Installationsstandards. Verwenden Sie beispielsweise starre Kupplungen um Bereiche wie Verteiler und Ventile herum, wo sie leichter zugänglich und austauschbar sind als Flansche. Aufgrund ihrer Konstruktion bieten starre Kupplungen auch eine axiale und radiale Steifigkeit, die mit Flanschen oder Schweißverbindungen vergleichbar ist. Neben der Rohrbewegung durch Wärmeausdehnung oder Vibration bieten flexible Verbindungen Vorteile bei Anwendungen, bei denen eine Relativbewegung zwischen dem Rohr und der Stützstruktur zu erwarten ist. Ausdehnung und Kontraktion üben Druck auf Flansche und Rohre aus, was mit der Zeit die Dichtung beschädigen kann. Wenn dies geschieht, besteht die Gefahr einer Undichtigkeit in den Verbindungen. Die flexible Nutkupplung kann sich an Rohrverschiebungen in Form von axialer Bewegung oder Winkelauslenkung anpassen. Aus diesem Grund eignen sie sich sehr gut für die Installation langer Rohrleitungen, insbesondere zwischen Blöcken. Auf hoher See können sich Flansche mit der Zeit lösen, was zu Undichtigkeiten und einer Trennung der Rohrleitung führt. Starre und flexible Kupplungen bieten außerdem die Vorteile der Geräusch- und Vibrationsreduzierung, ohne dass spezielle Geräuschreduzierungskomponenten und verderbliche Gummibälge oder ähnliche Gegenstände erforderlich sind. Die Verwendung mechanischer Nutrohrsysteme kann die Installation und Wartung beschleunigen und vereinfachen und die Effizienz des Rohrsystems des Schiffs verbessern. 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. Da die Anzahl der Löcher am Flansch eine von vielen festen Positionen bestimmt, kann nur die Armatur oder das Ventil gedreht werden, um sie an die Bolzenlöcher anzupassen. Darüber hinaus muss auch das andere Ende des Flanschrohrs mit seinem Gegenflansch ausgerichtet sein, was den Montageaufwand und das Risiko einer Fehlausrichtung weiter erhöht. Das gerillte Rohrleitungssystem hat dieses Problem nicht und die Installation ist bequemer. Die Rohrleitung und die Gegenstücke können vollständig um 360 Grad gedreht werden. Es gibt kein Bolzenlochmuster zum Ausrichten und die Kupplung kann überall um die Verbindung herum positioniert werden. Die Kupplung kann um das Rohr gedreht werden, um leichten Zugang zu den Bolzen und vereinfacht den Zugang zum Gerät zu ermöglichen. Neben der Beseitigung einer Fehlausrichtung während der Installation machen die 360-Grad-Ausrichtungsfunktion der Kupplung und ihr im Vergleich zu Flanschen kleineres Profil die Installation des gerillten Systems sehr gut für enge Räume geeignet. Außerdem kann der Installateur alle Montagebolzen an jeder Verbindung an der gleichen Stelle anbringen, um die Systeminspektion und -wartung zu erleichtern. Die Flansche haben ungefähr den doppelten Außendurchmesser des Rohrs, an das sie angeschlossen werden. Im Durchschnitt sind genutete Verbindungen nur halb so groß. Der Größenvorteil der kleineren Bauweise macht das genutete System ideal für Arbeiten mit beengten Platzverhältnissen, wie z. B. Deck- und Wanddurchführungen – eine Tatsache, die bereits in den 1930er Jahren erkannt wurde, als Victaulic-Verbindungen erstmals in britischen Werften verwendet wurden. Montagegeschwindigkeit Da die Kupplung weniger Bolzen hat und kein Drehmoment von bis zu 12" (300 mm) erfordert, lassen sich genutete Rohre viel schneller installieren als Flansche. Anders als Flansche, die an die Rohrenden geschweißt werden müssen, sind bei genuteten Ventilbaugruppen keine Schweißarbeiten erforderlich, was die Installationszeit weiter verkürzt und mögliche thermische Schäden am Ventil ausschließt, während gleichzeitig die Sicherheitsrisiken durch den Wegfall der Wärmebehandlung reduziert werden. Ein Vergleich einer mit Victaulic-Nutprodukten installierten DIN 150-Ballastleitung mit herkömmlichen Verbindungsmethoden zeigt, dass die insgesamt erforderliche Installationszeit um 66 % (150,47 Mannstunden gegenüber 443,16 Mannstunden) reduziert werden konnte. Der größte Zeitunterschied besteht im Vergleich zu 60 starren Kupplungen bei der Installation von 52 Gleithülsenflanschen sowie geschweißten Winkeln und T-Stücken. Die Kupplung erfordert nur zwei Schrauben und der Rohrdurchmesser kann 24 Zoll (600 mm) erreichen. Im Gegensatz dazu erfordert der Flansch im größeren Größenbereich mindestens 20 Sätze Muttern und Schrauben. Darüber hinaus erfordert die Lan-Methode die Verwendung von Spezialschlüsseln für das zeitaufwändige Anziehen in Sternmuster, um zu messen und sicherzustellen, dass die richtigen Drehmomentspezifikationen erreicht werden. Die Nutrohrtechnologie ermöglicht die Verwendung von Standardhandwerkzeugen zum Zusammenbau der Kupplung. Sobald die passenden Bolzenauflagen des Kupplungsgehäuses auf die Metallpaarung treffen, können die Armaturen korrekt installiert werden, wenn dies von Metall verlangt wird. Eine einfache Sichtprüfung kann die korrekte Montage bestätigen. Flansche hingegen bieten keine visuelle Bestätigung: Die einzige Möglichkeit, eine korrekte Montage sicherzustellen, besteht darin, das System zu füllen und unter Druck zu setzen, auf Lecks zu prüfen und bei Bedarf neu aufzubauen. Verbindungen festziehen. Das gleiche Merkmal des wartungsfreundlichen gerillten Rohrleitungssystems besteht darin, dass es die Installation beschleunigt – weniger Schrauben und keine Drehmomentanforderungen – und auch die Systemwartung oder -änderung zu einer schnellen und einfachen Aufgabe macht. Um beispielsweise auf Pumpen oder Ventile 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 Zusammenbau des Flansches ist dieselbe zeitaufwändige Erstinstallation erforderlich. Die Schraubenanzugsreihenfolge. Da sie nicht erneut festgezogen werden müssen, machen Kupplungen den größten Teil der täglichen Wartung im Zusammenhang mit Flanschen überflüssig. Im Gegensatz zu Flanschen, die variable Spannung auf Unterlegscheiben, Muttern und Schrauben ausüben, wechseln Kupplungen die Unterlegscheiben von einer genauen externen Kompression der Rohrverbindung. Da die Kupplungsdichtung zudem nicht durch hohe Druckkräfte beeinflusst wird, muss sie nicht regelmäßig ausgetauscht werden, während die Flanschdichtung bei der Demontage und Wartung des Systems ausgetauscht werden muss. Um Systemgeräusche und Vibrationen zu reduzieren, erfordert das Flanschsystem Gummibälge oder geflochtene flexible Schläuche. Diese Komponenten können aufgrund übermäßiger Dehnung versagen und müssen bei normaler Abnutzung durchschnittlich alle 10 Jahre ausgetauscht werden, was zu Kosten und Systemausfallzeiten führt. Mechanische gerillte Rohrverbindungen können jedoch die Lebensdauer des Systems verlängern. Ihre Fähigkeit, sich an Systemvibrationen anzupassen, verringert das Risiko eines Verbindungsversagens, 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 enormem Betriebsdruck und zyklischer Belastung stand. Das System kann wiederholt unter Druck gesetzt und dekomprimiert werden, ohne dass die Elastomerdichtung ermüdet. Die Gewichtsreduzierungsventilbaugruppe besteht normalerweise aus Flanschkomponenten. Diese Verbindungsmethode fügt dem Rohrleitungssystem jedoch unnötiges Gewicht hinzu. Eine 6 Zoll (150 mm) Flanschventilbaugruppe besteht aus einer Absperrklappe mit Ansatz, die mit einem angeschweißten Halsflansch verbunden ist, mit acht Schrauben und Muttern auf jeder Seite des Ventils und wiegt ungefähr 85 Pfund. Eine 6 Zoll (150 mm) Ventilbaugruppe verwendet eine Absperrklappe mit Nutende, ein Rohr mit Nutende und zwei starre Kupplungen zum Verbinden der Baugruppe. Sie wiegt ungefähr 35 Pfund, was 58 % weniger Gewicht als die Flanschbaugruppe ist. Daher ist die Ventilbaugruppe mit Nut ein idealer Ersatz für die Schiffbauindustrie. Ein Vergleich der oben installierten Ballastleitungen nach DIN 150 zeigt, dass sich das Gewicht um 30 % verringert (2.164 Pfund gegenüber 3.115 Pfund), wenn genutete Produkte von Victaulic anstelle der herkömmlichen Verbindungsmethode verwendet werden. Im Vergleich zu 60 starren Kupplungen führen 52 Gleithülsenflansche, Schraubensätze und Unterlegscheiben zu einer Gewichtszunahme des Schweiß-/Flanschsystems. Die Verwendung von genuteten Rohrverbindungen anstelle von Flanschen kann Gewicht reduzieren und eignet sich für Rohre verschiedener Größen. Das Ausmaß der Reduzierung hängt vom Rohrdurchmesser und der Art der verwendeten Verbindungen ab. Bei einem Test mit einer Victaulic 77-Kupplung (der schwersten Kupplung der Serie) zum Verbinden der Rohre war das Gesamtinstallationsgewicht der genuteten Komponente viel geringer als das von zwei leichten PN10-Gleithülsenflanschen. 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 vom Typ 75 oder starrer Kupplungen vom Typ 07 und/oder schwererer Flanschtypen kann leicht eine Gewichtsreduzierung von 70 % erreicht werden. Beispielsweise wiegt der im TG2-System verwendete 24-Zoll-Flanschsatz (600 mm) 507 Pfund, ähnliche Komponenten mit Victaulic-Anschlüssen wiegen jedoch nur 88 Pfund. Werften, die bei ausgewählten Systemen bevorzugt Nutkupplungen anstelle von Flanschen verwenden, haben festgestellt, dass Offshore-Versorgungsschiffe ihr Gewicht um 12 Tonnen und Kreuzfahrtschiffe um 44 Tonnen reduziert haben. Die wirtschaftlichen Vorteile, die die Trogtechnologie den Reedern bietet, liegen auf der Hand: Das geringere Gewicht bedeutet mehr Ladung oder Passagiere und weniger Kraftstoffverbrauch. Außerdem wird die Handhabung des Schiffsrohrsystems dadurch einfacher. Entwicklungstrend Aufgrund der schnellen Installationsgeschwindigkeit, der starken Wartungsfreundlichkeit und des geringen Gewichts können Trogrohrsysteme erheblichere Vorteile bieten als ähnliche Flanschprodukte. Diese Merkmale, gepaart mit zusätzlichen Vorteilen wie Zuverlässigkeit, einfacher Ausrichtung und geringeren Sicherheitsrisiken, haben Reeder, Ingenieure und Werften dazu veranlasst, sich für gerillte mechanische Systeme anstelle von Flanschen zu entscheiden. Dieser wachsende Trend zur Verwendung der Nuttechnologie wird von Gerätelieferanten wie Wärmetauschern, Kastenkühlern und Kühlern sowie Ventil- und Kompressorherstellern unterstützt, von denen viele jetzt Produkte mit gerillten Endverbindungen anbieten. Das Spektrum der Dienste, bei denen gerillte Rohrverbindungen verwendet werden können, nimmt stetig zu. Aufbauend auf der erfolgreichen Anwendung in Wassersystemen setzt Victaulic seine langjährige Innovationsgeschichte fort, um feuerbeständige Dichtungen zu entwickeln und die Typgenehmigung für Offshore-Kraftstoffdienste zu erhalten.
(Veröffentlicht in der Aprilausgabe 2014 von Maritime Reporter und Engineering News-http://magazines.marinelink.com/Magazines/MaritimeReporter)
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Mein Bruder ist Chefredakteur meines Lieblings-Rudermagazins (Soundings) und ich schicke uns ab und zu per E-Mail ein paar merkwürdige Anekdoten.
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Veröffentlichungszeit: 23.08.2021
