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Technische Regeln für Dampfkessel
Ausrüstung
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TRD 401 Anlage 1 - Anforderungen an ovale Hand-, Kopf- und Mannloch-Verschlußsysteme von Dampfkesselanlagen

Ausgabe Mai 1999
(BArbBl. 5/1999 S. 92aufgehoben)

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1 Geltungsbereich

Die nachstehenden Anforderungen gelten für Dichtungen und für ovale Hand-, Kopf- und Mannloch-Verschlußsysteme an Dampfkesselanlagen mit einem zulässigen Betriebsüberdruck bis zu 40 bar.

2 Begriffe

2.1 Verschlußsystem

Das Verschlußsystem (Bild 1) besteht aus der Dichtung und den metallischen Verschlußteilen mit Hochkant- oder konischem Einschweißring, mit flachem oder gewölbtem Deckel und unbearbeiteten oder bearbeiteten Dichtflächen einschließlich Schrauben, Muttern, Unterlegscheiben und Bügel.

2.2 Verschlußform

Ovale Verschlüsse mit innenliegendem Deckel, der mittels Mutter über Bolzen und Bügel vorgespannt wird und bei innerem Überdruck zusätzlich selbstdichtend wirkt.

2.3 Funktion des Verschlußsystems

Das Verschlußsystem dichtet gegen Überdruck.

2.4 Kritischer Versagensfall

Der kritische Versagensfall unter Prüfbedingungen tritt mit jedem einzelnen folgenden Kriterium ein:

• Herausdrücken der Dichtung aus dem Sitz,
• unzulässige Leckage,
• unzulässige ¹ Schädigung der Dichtung.

2.5 Standzeit der Dichtung

Im Regelfall sollte die Standzeit der Dichtung, bezogen auf den kritischen Versagensfall, einen Zeitraum zwischen zwei aufeinanderfolgenden inneren Prüfungen umfassen.

3 Anforderungen an die metallischen Verschlußteile

Metallische Verschlußteile von Verschlußsystemen dürfen nur verwendet werden, wenn folgende Anforderungen erfüllt sind.

3.1 Voraussetzungen

Das allseitige über den Umfang gemittelte Spiel zwischen Öffnung und innenliegendem Deckel darf im verspannten Zustand 2 mm nicht überschreiten (Bild 2).

3.2 Der Radius r muß so ausgeführt sein, daß der Verschluß nicht klemmt und die Dichtung auf der Dichtfläche einwandfrei aufliegt (Bild 3).

3.3 Die Abweichung von der Planparallelität der metallischen Dichtflächen darf bei Mannlochverschlüssen 1 mm, bei Hand- und Kopflöchern 0,5 mm, im unverspannten Zustand gemessen, nicht überschreiten. Abweichungen sind nur mit Einverständnis des Dichtungsherstellers zulässig.

3.4 Der Flankenwinkel α darf 2° nicht überschreiten.

3.5 Grobe radialverlaufende Oberflächenfehler (z.B. Korrosionsnarben, mechanische Beschädigungen, Auswaschungen) sind nicht zulässig.

3.6 Der Neigungswinkel γ darf 20° nicht überschreiten.

3.7 Für neue Verschlüsse sind die metallischen Verschlußteile so zu bemessen, daß die dichtungsspezifischen Mindestflächenpressungen sicher erreicht werden.

3.8 Das erforderliche Mindestdrehmoment ist vom Dichtungshersteller nach Vorgabe der Schraubengeometrie vorzugeben. Das maximal zulässige Anzugsdrehmoment für die metallischen Verschlußteile ist vom Verschlußhersteller anzugeben.

3.9 Die Bügel sollen so dimensioniert sein, daß die zur Verfügung stehenden Schraubenkräfte voll ausgenutzt werden können.

4 Anforderungen an die Dichtungen

4.1 Allgemeine Anforderungen

Die nach Abschnitt 4.2 geprüften Dichtungen dürfen nur in Verschlüsse eingesetzt werden, die den in Abschnitt 3 genannten Anforderungen entsprechen.

4.2 Erforderliche Prüfungen

4.2. 1 Unterlagen des Dichtungsherstellers

4.2.1.1 Der Hersteller hat den Nachweis zu führen, daß die Dichtungswerkstoffe geeignet sind, z.B. Prüfung nach DIN 28090.

4.2.1.2 Die Zeichnungen müssen die Maße und Toleranzen enthalten sowie den Aufbau und die Werkstoffe dokumentieren.

4.2.2 Funktionsprüfung

4.2.2.1 Bauteiltest

Die Dichtungen sind einer Funktionsprüfung bei den vorgesehenen Betriebsbedingungen (Druck und Temperatur) zu unterziehen und auf den kritischen Versagensfall hin zu untersuchen.

4.2.2.2 Alterung

4.2.2.2.1 Ermittlung des Einflusses der Alterung auf die mechanischen Eigenschaften des Dichtungsmaterials unter Betriebsbedingungen durch mehrere Langzeitversuche.

4.2.2.2.2 Ermittlung des Einflusses der Alterung auf die mechanischen Eigenschaften des Dichtungsmaterials in Anlehnung an z.B. DIN 53508 und/oder DIN 28090 Teil 2 und 3.

4.2.2.3 Chemische Beständigkeit

Der Einfluß des Kesselwassers auf die Dichtung ist unter Beachtung der TRD 611 zu überprüfen.

4.2.2.4 Formstabilität der Dichtung

Die Formstabilität der Dichtung ist zu überprüfen und zu bewerten. 4.2.2.5 Der Einsatz von Dichtpasten oder Trennmitteln ist im Regelfall nicht zulässig. Ausnahmen bedürfen der Zustimmung des Dichtungsherstellers.

4.3 Prüfbedingungen

4.3.1 Prüfstand für die Bauteilprüfung

4.3.1.1 Die schematische Darstellung des Prüfstandes und die Anordnung der Meßgeräte liegt in Bild 4 vor.

4.3.1.2 Meßgeräte für Druck und Temperatur müssen kalibriert sein.

4.3.1.3 Die Genauigkeitsklasse für Druckmeßgeräte ist 0,6 und für Temperaturmeßgeräte z.B. P_t 100 Klasse B.

4.3.1.4 Die Messung des Druckes und der Temperatur ist im Behälter vorzunehmen.

4.3.1.5 Oberflächenrauhigkeit von Ring und Deckel

Es sind Rauhigkeitswerte zugrunde zu legen, die sich beim Überschleifen von Dichtflächen einstellen. Als Prüfgrundlage sind Rauhigkeitswerte R _avon 6,3 bis 12,5 µm erforderlich.

4.3.2 Prüfmedium

Zur Prüfung werden für alle Prüfklassen die Anforderungen an das Kesselwasser bei salzhaltigem Speisewasser gemäß Tafel 5a der TRD 611 entsprechend einem zulässigen Betriebsüberdruck p< 22 bar, einer Leitfähigkeit bei 25 °C von 8000 µS/cm und einem pH-Wert bei 25 °C von 12 zugrunde gelegt.

Werden zusätzliche Substanzen dem Speisewasser zugeführt, z.B. filmbildende Amine, ist die Beständigkeit gesondert nachzuweisen.

4.4 Prüfklassen

Die Dichtungen werden der Prüfklasse a, b, c oder d entsprechend untersucht.

4.5 Durchführung der Funktionsprüfung

4.5.1 Die Dichtung ist unter der ungünstigsten Bedingung in das Verschlußsystem einzubauen, d. h. die Dichtung ist in exzentrischer Lage zum Hochkantring und der Deckel in entgegengesetzt exzentrischer Lage zum Hochkantring zu montieren.

4.5.2 Kaltwasserdruckprüfung

4.5.2.1 Die Dichtung wird in den Prüfstand (siehe Bild 4) in Verbindung mit einem Deckel, der einen kritischen Flankenwinkel aufweist, eingebaut und der Kaltwasserdruckprüfung unterzogen. Der Prüfdruck zur Beurteilung der Dichtheit ist in Druckstufen von 5 bar bis zum 1,3fachen des zulässigen Betriebsüberdruckes je Druckstufe der jeweiligen Prüfklasse aufzubringen. Die Haltezeit je Druckstufe beträgt 10 min. Im Anschluß daran ist die Prüfung der Standfestigkeit mit dem 2,2fachen des zulässigen Betriebsüberdruckes der jeweiligen Prüfklasse durchzuführen.

4.5.2.2 Die Schrauben sind vor Beendigung der Kaltwasserdruckprüfung nachzuziehen und die Schraubenkräfte gemäß DIN 28090 Teil 2 zu ermitteln und zu dokumentieren.

4.5.3 Prüfung unter Sattdampf/Heißwasser

4.5.3.1 Prüfdruck

Als Prüfdruck gilt das 1,1fache des zulässigen Betriebsüberdruckes der jeweiligen Prüfklasse.

4.5.3.2 Prüftemperatur

Bei der Prüfklasse a beträgt die Prüftemperatur 130 °C. Bei den Prüfklassen b, c und d ist die Prüftemperatur die Sättigungstemperatur bei Prüfdruck.

4.5.3.3 Aufheizphase

Die Aufheizgeschwindigkeit des Verschlußsystems muß gemäß Hersteller-Datenblatt der zu prüfenden Dichtung erfolgen.

4.5.3.4 Prüfung bei konstantem Prüfdruck

Das Verschlußsystem wird mindestens 48 Stunden dem maximalen Druck/Temperatur einer in Abschnitt 4.4 beschriebenen Prüfklasse ausgesetzt.

4.5.4 Prüfanforderungen

Es darf für den Dichtungstyp keine sicherheitstechnisch bedenkliche Leckage bei den Prüfungen unter den Abschnitten 4.5.2 und 4.5.3 auftreten. Nach Abkühlung des gesamten Prüfstandes auf Raumtemperatur sind die Schraubenkräfte erneut zu ermitteln. Die Dichtung ist nach der Demontage einer visuellen Prüfung zu unterziehen.

4.5.5 Alterungsprüfung

4.5.5.1 Die Alterungsprüfung der Dichtung erfolgt in Anlehnung an die Einsatzbedingungen im Dampfkessel. Die Dichtung wird in eine Prüfeinheit (Bild 5) eingebaut und einer Beanspruchung entsprechend den Praxisbedingungen, Dauerbetrieb bzw. tägliches An- und Abfahren, ausgesetzt. Nach 250/ 500 /1000 und 2000 Stunden werden Proben entnommen und Werkstoffprüfungen durchgeführt.

4.5.5.2 Die Alterungsbeständigkeit wird durch Vergleich (z.B. mit der Leckagemenge der Prüfeinheit, der Shore-Härte, der Reißfestigkeit, der Reißdehnung und der Spannungswerte) vor und nach der Alterung beurteilt und dokumentiert.

4.5.6 Probenanzahl

Zwei Dichtungen sind der Funktionsprüfung und acht Dichtungen sind der Alterungsprüfung zu unterziehen.

4.6 Herstellernachweis

Der Hersteller hat den Nachweis zu führen, daß die Anforderungen nach Abschnitt 4 eingehalten werden.

5 Verpflichtung des Dichtungsherstellers

5.1 Nach erfolgreich abgeschlossener Prüfung hat der Hersteller ein Datenblatt (siehe Anlage 1) zu erstellen.

5.2 Der Hersteller hat die Montage der Dichtung, das Betriebsverhalten (speziell beim Anfahren des Dampfkessels) und die Wartung ausführlich zu dokumentieren. Es ist auf alle sicherheitsrelevanten Aspekte hinzuweisen, insbesondere

• die zulässige Abweichung der Planparallelität der Dichtflächen,
• Hinweise des Dichtungsherstellers zum Fixieren der Dichtung bei schwieriger Montage (z.B. über Kopf),
• Hinweise der Verschluß- und Kesselhersteller,
• Überprüfung der Dichtung auf ihren einwandfreien Zustand und ihre Eignung für den Einsatz,
• Kesselwasser nach TRD,
• zentrische Montage der Dichtung,
• Hinweis auf die Zulässigkeit von Dichtpasten oder Trennmitteln,
• Anziehen der Schrauben des Verschlußsystems nach Angaben des Verschluß- und Dichtungsherstellers,
• Einbau von neuen Dichtungen nach jedem Öffnen des Verschlußsystems,
• Hinweise zum Überprüfen und ggf. Nachziehen der Schrauben des Verschlußsystems nach der Inbetriebnahme des Kessels.

5.3 Der Hersteller hat einen von der Fertigung unabhängigen und ausreichend sachkundigen Werksangehörigen und seinen Vertreter mit den erforderlichen Kontrollen verantwortlich zu beauftragen. Über die Kontrollen ist ein Nachweis zu führen.

5.4 Die eindeutige Zuordnung der Dokumentation zur Dichtung muß gewährleistet sein.

Die Dichtung ist einzeln verpackt mit der Dokumentation zusammen zu liefern.

6 Überprüfung der Fertigung

Der Hersteller hat erstmalig bei Beginn der Serienfertigung die zeichnungs- und werkstoffgerechte Fertigung der Dichtung zu überprüfen. Außerdem hat sich der Hersteller von der Eignung und Wirksamkeit der erforderlichen Prüfeinrichtungen zu überzeugen.

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  1) Eine unzulässige Schädigung liegt dann vor, wem aufgrund des Schadensbildes mit einem Ausfall der Dichtung innerhalb der vorgegebenen Standzeit zu rechnen ist.

ENDE