Rohrleitungskompensatoren

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1 Rohrleitungskompensatoren

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3 Inhaltsverzeichnis Firmendarstellung 2 Grundlagen Dehnungsausgleich bei Rohrleitungen 4 Festigkeitsverhalten 5 Nennbedingungen 6 Werkstoffe 8 Kompensatorenprogramm Programm 7 10 Programm 3 11 Qualitätssicherung 14 Einsatzbereiche für Kompensatoren 15 1

4 Firmendarstellung BOA BKT GmbH, Balg und Kompensatoren-Technologie BOA BKT GmbH Die BOA BKT GmbH mit Sitz in Stutensee, zählt mit ihren ausländischen Tochter- und Beteiligungsgesellschaften in Frankreich, USA, Schweiz, Österreich, Argentinien und Brasilien zu den führenden Herstellern von Kompensatoren, Metallbälgen und Metallschläuchen. Mit ihren weltweit über 900 Mitarbeitern produziert sie eine breitgefächerte Produktpalette, die sich auf ein über neun Jahrzehnte kontinuierlich entwickeltes know-how stützt. Kompensatoren Dehnungsausgleicher und Kompensationssysteme zur Wärmedehnungsaufnahme in thermisch beanspruchten Rohrleitungen und Apparaten, zur Schwingungsdämpfung an Pumpen, Kompressoren und Motoren, zum elastischen Verbinden von Rohrleitungen, zum elastischen Abdichten von Rohrdurchführungen, zum Ausgleich von Montageungenauigkeiten, zum einfachen Ein- und Ausbau von Armaturen. Metallbälge Metallbälge als elastische Verbindungen und Abdichtungen, als Ausdehnungskörper und Druckentlastungselemente u. a. in der Regel-, Solar- und Vakuumtechnik, im Turbinen- und Apparatebau und in vielen weiteren Bereichen. Flexible metallische Komponenten für Abgasanlagen wie: Metallbälge und -schläuche als flexible und gasdichte Dehnungsausgleicher z.b. in Motorabgaskrümmern und Vorrohren von Abgasanlagen. Entkopplungselemente als Verbindung zwischen Motor- und Abgasanlage. Metallschläuche Metallschläuche aus nichtrostendem Stahl, Sonderlegierungen und Bronze in ringgewellter und wendelgewellter Ausführung bis Nennweite 300, für hochflexible Verbindungen in allen industriellen Anwendungsbereichen konstengünstige Montageverbindungen der Heizungs-, Lüftungs-, Klimabranche anwendungsspezifische Sonderprodukte 2

5 SFZ, Frankreich Die 1973 in Chassieu bei Lyon, Frankreich, gegründete SFZ hat sich auf die Produktion von Kompensatoren für die Industrie konzentriert. Nach Übernahme durch die BOA BKT GmbH ergänzt das Fertigungsprogramm von SFZ die Kompensatoren-Produktpalette der BOA BKT-Gruppe in idealer Weise. Im Werk in Chassieu werden im wesentlichen Sonderkompensatoren aus Stahl für den Rohrleitungsbau hergestellt, die vor allem in Kraftwerken, in der Chemie und Petrochemie sowie im Schiffsbau Verwendung finden. SFZ fertigt Kompensatoren nach allen inund ausländischen Regelwerken auf der Basis entsprechender Auslegungsprogramme unter Gewährleistung eines hohen Qualitätsniveaus. Firmendarstellung Unsere Tochtergesellschaft SFZ in Frankreich BOA AG, Schweiz Die im Jahre 1906 in Luzern, Schweiz, gegründete BOA AG ist mit ihren Tochtergesellschaften und Beteiligungen in den Vereinigten Staaten, Frankreich und den Niederlanden ein für seine Kompetenz und Qualität international anerkanntes Unternehmen. Am heutigen Standort in Rothenburg bei Luzern fertigen 200 Mitarbeiter Kompensatoren, Metallschläuche und Metallbälge nach teilweise anderen Technologien als in den übrigen Unternehmen der Gruppe, woraus eine wertvolle Abrundung des gesamten Lieferangebotes entsteht. Vielwandige Kompensatoren Das Kernstück der BOA-Kompensatoren ist der vielwandige Metallbalg, der bei kürzester Baulänge hohe Dehnungsaufnahmen bei geringen Verstellkräften erlaubt. Das vielfältige Lieferprogramm, das ebenso die Beherrschung höchster Druckbereiche erlaubt, findet Anwendung in allen Bereichen der Industrie, der Fernheizung und des Anlagenbaus. Metallbälge BOA-Metallbälge in ein- oder mehrwandiger Ausführung aus Edelstählen, Sonderlegierungen oder Buntmetallen haben in fast allen Industriebereichen ihren Einsatz gefunden. Hohe Fertigungsgenauigkeit, Qualität und exakte Federraten kennzeichnen die Besonderheiten dieser Produktpalette. Metallschläuche Metallschläuche verschiedener Fertigungstechnologien dienen der Förderung von Flüssigkeiten und Gasen. Hohe Elastizität, die Einsetzbarkeit bei höchsten Drücken und Temperaturen und Spezialausführungen für die Tieftemperaturtechnik zeichnen das umfangreiche Produktprogramm aus. Unsere Tochtergesellschaft BOA AG in der Schweiz DINATECNICA, Argentinien / Brasilien Die Firmen DINATECNICA SA, Argentinien und DINATECNICA Ind. e Com. Ltda., Brasilien, an denen die BOA BKT GmbH seit 1978 beteiligt ist, sind seit mehr als 20 Jahren in Südamerika führende Hersteller von Metallschläuchen, Metall-, Gummi- und PTFE-Kompensatoren. Die enge Zusammenarbeit mit der BOA BKT GmbH hat bewirkt, dass qualitative Spitzenprodukte auf diesen Gebieten entwickelt wurden. DINATECNICA beschäftigt ca. 280 Mitarbeiter in ihren Werken in Sao Paulo und Buenos Aires. Gummikompensatoren Das Gummikompensatoren-Programm wurde von der DINATECNICA, Brasilien entwickelt. Die Produkte entsprechen den internationalen Vorschriften und besonders den Anforderungen der spezifischen DIN- Normen. Aufgrund der verwendeten Gummi-Qualitäten ist ein Einsatz in Leitungssystemen, in denen die verschiedenartigsten Medien transportiert werden, möglich. Unsere Beteiligungsgesellschaften DINATECNICA SA in Argentinien und DINATECNICA Ind. e Com. Ltda in Brasilien 3

6 Grundlagen 4 Dehnungsausgleich in Rohrleitungen Entsprechend ihrer physikalischen Eigenschaften dehnen sich die meisten Materialien bei Temperaturerhöhung aus und ziehen sich mit abnehmender Temperatur zusammen. In Rohrleitungssystemen macht sich dieser Vorgang im wesentlichen durch Längenänderungen in den einzelnen Rohrleitungssträngen bemerkbar. Da Rohrleitungen im allgemeinen an mindestens zwei Anschlusspunkten fixiert sind, treten zwangsläufig Reaktionen aus behinderter Wärmedehnung auf, mit entsprechender Spannungserhöhung im Werkstoff und Reaktionskräften an den Anschlusspunkten. Soweit es die Randbedingungen zulassen wird in der Regel versucht, die Rohrleitungsdehnung durch eine elastische Verlegung im System aufzunehmen, d. h. natürlich zu kompensieren. Wenn alle Möglichkeiten des natürlichen Dehnungsausgleichs ausgeschöpft sind, werden zur Aufnahme von Längenänderungen Kompensatoren vorgesehen. Darüber hinaus sind beim Betrieb von Kompressoren, Pumpen, Turbinen oder Motoren die entstehenden mechanischen Schwingungen so zu dämpfen, dass an den angeschlossenen Rohrleitungen, Armaturen und Unterstützungskonstruktionen keine Schäden verursacht werden. Außerdem dürfen an den Stutzen von Verdichtern, Turbinen, Behältern und Kolonnen die zulässigen Kräfte und Momente nicht überschritten werden. Für die vorgenannten Anwendungsfälle werden Kompensatoren eingesetzt. Kernstück eines jeden Kompensators ist der Metallbalg(*), der durch seine Wellengeometrie und dünnwandige Ausführung als Feder wirkt, wobei er nachfolgende Basisbedingungen erfüllen muss, um als Dehnelement Verwendung zu finden: Er muss den Betriebs- und Probebedingungen (Druck, Temperatur) des Rohrleitungssystems standhalten, gegenüber inneren und äußeren Einflüssen korrosionsbeständig sein, flexibel Dehnungen und ggf. Schwingungen aufnehmen können und dabei eine geforderte Lebensdauer erreichen, ausreichende Knickstabilität aufweisen. (*) Ausnahmen stellen die Gummi-Kompensatoren mit ihren besonderen Einsatzbedingungen dar. Dieserart ausgelegte Metallbälge werden je nach aufzunehmender Bewegung zu Kompensatoren zusammengebaut, wobei man im wesentlichen drei Grundtypen unterscheidet: Axialkompensatoren Angularkompensatoren Lateralkompensatoren Axialkompensatoren eignen sich zur Aufnahme von Dehnungen in geraden Rohrleitungsstrecken, die durch Festpunkte begrenzt und durch zusätzliche Unterstützungen axial geführt werden. Zur Verringerung des Strömungswiderstandes sowie zur Vermeidung von Schwingungsanregungen des Balges werden Leitrohre vorgesehen. Ein zusätzliches Schutzrohr sichert den Balg vor äußeren Beschädigungen. Zur Vereinfachung der Montage werden Axialkompensatoren oft im vorgespannten Zustand geliefert. Durch Zusammendrücken oder Auseinanderziehen des Metallbalges wird die Rohrleitungsdehnung aufgenommen. Besonders zu berücksichtigen sind die nicht unerheblichen Druckreaktionskräfte, die durch die Festpunkte aufgenommen werden müssen. Die Gesamtfestpunktbelastung ergibt sich aus der Addition von Druckreaktionskraft, Balgverstellkraft und, Auflagerreibung. Bei großen Durchmessern und/oder höheren Drücken wird der Einsatz von Axialkompensatoren durch hohe Reaktionskräfte und entsprechend auszulegenden Festpunkten unwirtschaftlich, so dass bevorzugt andere Kompensatoren-Bauarten zum Einsatz kommen. Angular- und Lateralkompensatoren werden üblicherweise mit Rückhaltekonstruktionen zur Aufnahme der Druckreaktionskräfte ausgeführt, so dass lediglich die Balgverstellkräfte und Reibkräfte nach außen wirken. Der Angularkompensator ist zur Aufnahme von Winkelbewegungen geeignet. Der Lateralkompensator kann seitliche Verschiebungen (90 o zur Rohrachse) aufnehmen. Durch Zusammenschalten zweier Angularkompensatoren lässt sich ebenfalls eine laterale Bewegungsaufnahme erreichen. Durch unterschiedliche konstruktive Gestaltung der Rückhaltekonstruktionen sind sowohl Bewegungen in einer Ebene wie auch räumliche realisierbar.

7 Grundlagen BOA liefert Kompensatoren von DN 15 bis DN und größer aus ferritischen und austenitischen Stählen, Nichteisenmetallen und hochlegierten Sonderwerkstoffen. Je nach Typ, Form und Werkstoff sind die Kompensatoren für drucklosen Betrieb und bis zu höchsten Drücken und Temperaturen geeignet. Außer den bekannten Kompensatoren- Grundtypen werden alle Arten von Sonderausführungen wie druckentlastete Axialkompensatoren, eckentlastete Kompensatoren, kombinierte Axial-Lateral-Kompensatoren, Angularkompensatoren für Zweiund Dreigelenksysteme konstruiert und gefertigt. BKT-Kompensatoren werden in allen Bereichen der Technik eingesetzt, in denen Dehnunsausgleicher oder Schwingungsdämpfer erforderlich sind: Rohrleitungsbau Fernheiznetze Chemieanlagenbau Petrochemische Anlagen Kraftwerksbau Druckbehälterbau Motorenbau Kraftfahrzeugbau Schiffbau Auf Grund der Leitungsführung, der Rohrleitungslängen sowie der Betriebstemperatur ist die Dehnung zu ermitteln, die von den einzelnen Kompensatoren aufzunehmen ist. Je nach Kompensatorenausführung können axiale oder seitliche Dehnungen aufgenommen werden. Für die genaue Ermittlung der auftretenden Dehnungen, besonders bei Verwendung warmfester und nichtrostender Rohrwerkstoffe, empfiehlt sich die Berechnung nach Formel: Δ Ro L o Δ t Δ Ro = Lo Δt [mm] 100 = Rechnerische Rohrdehnung (mm) = Rohrlänge zwischen den Festpunkten (m) = Temperaturdifferenz = Temperaturkoeffizient Temperaturkoeffizient α Für Temperaturen von [ o C] Warmfeste Röhrenstähle Austenit / Austenit von -190 bis 100 0,88 1,42 1,46 über 0 bis 100 1,11 1,64 1,68 über 100 bis 200 1,21 1,71 1,75 über 200 bis 300 1,29 1,76 1,80 über 300 bis 400 1,35 1,80 1,84 über 400 bis 500 1,39 1,83 1,88 über 500 bis 600 1,43 1,86 1,91 Ermittlung von Rohrdehnungen Die Beanspruchung der Kompensatorenbälge erfolgt einerseits durch den Innendruck und andererseits durch die Wechselverformungen aufgrund des Federweges. Diese beiden Beanspruchungen verhalten sich bezüglich der konstruktiven Gestaltung des Wellenprofils genau entgegengesetzt. Abb. 2 Festigkeitsverhalten der Stahlbälge Abb. 1 So besitzt ein torusförmiges Wellenprofil nach Abb. 1 eine hohe Druckfestigkeit bei geringer Beweglichkeit, wohingegen ein membranförmiges Wellenprofil nach Abb. 2 höchste Flexibilität bei nur geringer Druckfestigkeit aufweist. Die lyraförmige Profilform der Welle nach Abb. 3 stellt einen Kompromiss zwischen Druckfestigkeit und Beweglichkeit dar und hat sich in der Praxis bewährt. Die Geometrie der lyraförmigen Welle lässt sich durch Veränderung der Radien, Profilhöhe, Lagenzahl und Wandstärke den jeweiligen Druck- bzw. Dehnungsanforderungen anpassen. Abb. 3 5

8 Grundlagen 6 Nennbedingungen Die in den technischen Datenblättern aufgelisteten Kompensatoren sind nach Kompensatortyp, Nennweite (DN), Nenndruck (PN) und Dehnungsaufnahme geordnet. Für die richtige Auswahl eines Kompensators sind verschiedene Faktoren zu beachten. Nennweite DN Die Nennweite des auszuwählenden Kompensators richtet sich nach den vorhandenen Flanschanschlüssen oder Rohrleitungsabmessungen. Die Außendurchmesser der Kompensatorschweißenden entsprechen der ISO-Reihe. Die genauen Anschlussabmessungen, insbesondere die Wanddicke, sind in den technischen Datenblättern aufgeführt. Die Anschlussabmessungen der Kompensatoren mit Flanschanschluss sind nach DIN 2501 ausgeführt. Nenndruckstufe PN Die Druckstufenangabe (PN) ist für die Standardkompensatoren eine Kennzahl, die den zulässigen Betriebsüberdruck PB bei Nenntemperatur (120 o C bzw. 20 o C) angibt. Wird ein Kompensator bei einer Temperatur oberhalb der Nenntemperatur eingesetzt, so reduziert sich seine Druckbelastbarkeit um den Abminderungsfaktor Kp. Zur einfacheren Handhabung sind die Abminderungsfaktoren Kp in Abhängigkeit von der Temperatur direkt auf den technischen Datenblättern angegeben. Der zulässige Betriebsüberdruck PB eines Kompensators bei einer Betriebstemperatur tb berechnet sich wie folgt: PB (tb) = PN Kp (tb) [barü] Soll ein Kompensator für den Betriebsüberdruck PB und die Betriebstemperatur tb ausgewählt werden, so ist zunächst der auf Nenntemperatur umgerechnete Ersatzdruck Pe zu ermitteln, der kleiner oder gleich der erforderlichen Nenndruckstufe PN sein muss. Pe = PB / Kp (tb) PN [barü] Nominale Dehnungsaufnahme Die nominalen Dehnungsaufnahmen in den technischen Datenblättern geben die Bewegungsgröße an, die der entsprechende Kompensator bei Nenntemperatur aus seiner Neutralstellung aufnehmen kann. Bei einem Axialkompensator beispielsweise bedeutet die Angabe ±Δ ax, dass der Kompensator in der Lage ist, 1000 Voll- Lastspiele bei Nenndruck und einem Gesamtdehnweg von 2 Δ ax innerhalb der um Δax gestauchten bzw. um Δax gestreckten Neutralstellung aufzunehmen. Hierbei ist es unerheblich, ob der Lastspielzyklus in der gestauchten, neutralen oder gestreckten Lage beginnt. Um den Gesamtdehnweg 2 Δax für die Kompensation nutzbar zu machen, ist es erforderlich, den Kompensator um 50 % des Gesamtdehnweges, d. h. um Δax vorzuspannen. Entsprechendes gilt auch für die laterale bzw. angulare Bewegungsaufnahme (± Δlat, ± ). Besonders montagefreundlich sind diejenigen Axialkompensatoren unseres Standardprogramms, die ohne bauseitige Vorspannung geeignet sind, ihre Gesamtdehnung auf Kompression aufzunehmen. Bei diesen Kompensatoren entspricht die nominale axiale Dehnungsaufnahme Δax der Gesamtdehnungsaufnahme auf Kompression. Wird ein Kompensator bei einer Temperatur eingesetzt, die oberhalb der Nenntemperatur für die Dehnungsaufnahme liegt, so reduziert sich die Dehnungsaufnahme um den Abminderungsfaktor KΔ. Die Abminderungsfaktoren KΔ(tB) sind in Abhängigkeit von der Temperatur auf den technischen Datenblättern angegeben. Die zulässige Dehnungsaufnahme ± Δzul (tb) bzw. ± zul (tb) eines Kompensators bei einer Betriebstemperatur tb berechnet sich wie folgt: Benötigt man für einen Betriebsfall eine Dehnungsaufnahme von ±Δ B bei einer Betriebstemperatur von tb, so ist die erforderliche nominale Dehnungsaufnahme des auszuwählenden Kompensators wie folgt zu ermitteln: Lebensdauer ±Δzul (tb) = ±Δ KΔ (tb) ±Δ ±ΔB / KΔ (tb) Unter der Lebensdauer eines Kompensators versteht man die Anzahl der Voll-Lastspiele, die bis zum Auftreten einer Leckage aufgenommen werden kann. Die in den technischen Datenblättern angegebenen nominalen Dehnungsaufnahmen beziehen sich auf eine Mindestlebensdauer von 1000 Voll-Lastspielen bei Nennbedingungen.

9 Grundlagen Unter einem Lastspiel versteht man hierbei den Beanspruchungszyklus, der zwischen den beiden Extremstellungen beim Aufbringen und Wegnehmen der Gesamtdehnungsaufnahme durchlaufen wird. Wird beispielsweise eine Rohrleitung von Umgebungstemperatur auf volle Betriebstemperatur gebracht und kühlt anschließend wieder ab, so stellt dies für einen in der Leitung eingebauten Kompensator ein Voll-Lastspiel dar. Für den Normalfall ist eine Auslegung auf 1000 Lastspiele vollkommen ausreichend. Werden höhere Lastspielzahlen benötigt wie z. B. bei Industrieanlagen mit mehreren Betriebsintervallen pro Tag, so muss die Dehnungsaufnahme um den entsprechenden Lastspielfaktor KL (siehe Tabelle) reduziert werden. Lastspielfaktor KL Lastspiele Nzul Lastspielfaktor KL , , , , , , , , , , ,05 KL = (1000 / Nzul) 0,29 Lebensdauermindernde Zusatzeinflüsse wie Korrosion, schlagartige Beanspruchungen durch Verpuffungen, Wasserschläge oder Thermoschocks, Resonanzen durch strömungsinduzierte bzw. mechanische Anregungen lassen sich rechnerisch nicht erfassen und sind deshalb unzulässig. Treten im Betrieb neben dem statischen Innendruck zusätzliche dynamische Druckschwankungen auf, so reduzieren diese die Lebensdauer. Bei einer geringen spezifischen, auf den Nenndruck bezogenen Druckschwankungsbreite ist der Einfluss auf die Lebensdauer gering, meist sogar vernachlässigbar. Bestehen Unsicherheiten hinsichtlich der Beurteilung des Einflusses, bitten wir im Einzelfall um Ihre Rückfrage. Lastkollektiv Soll ein Kompensator für verschiedene Lastfälle ausgelegt werden, so ist der Erschöpfungsgrad (Di) der einzelnen Lastkollektive linear zu akkumulieren wobei ni die erforderliche und Ni die zulässige Lastspielzahl des jeweiligen Lastfalles bedeuten. Beispiel: D = Σ Di = Σ (ni/ni) 1 Lastfall 1 mit n1 = 500 Lastspielen bei 100 % Nenndehnungsaufnahme mit N1zul = Lastfall 2 mit n2 = Lastspielen bei 30 % Nenndehnungsaufnahme (KL = 0,3) mit N2zul = 1000 / (KL 3,45 ) = ergibt einen Gesamterschöpfungsgrad von D = n1 / N1zul + n2 / N2zul = 0,66 < 1 und stellt mit 66 % Auslastung ein zulässiges Lastkollektiv dar. Einsatztemperaturen Die Kompensatoren der Fertigungsprogramme 7 und 8 sind in der Standardausführung von 10 o C bis 300 o C einsetzbar. Eine Ausnahme stellen die Schallschutzkompensatoren mit einer Grenztemperatur von 200 o C sowie die Axialkompensatoren mit Gewindeanschluss mit unterschiedlichen Grenztemperaturen (siehe technische Datenblätter) dar. Im Temperaturbereich oberhalb 300 o C wird für die Schweißverbindung zwischen Balg und Anschweißende ein geeigneter Schweißzusatzwerkstoff erforderlich. Oberhalb 400 o C kommen für die Rohr- und Verspannungsteile hochwarmfeste Werkstoffe zum Einsatz, die bei der Bestellung zu vereinbaren sind. Die Standardkompensatoren des Fertigungsprogramms 6 mit dem warmverformten Stahlbalg aus dem warmfesten Feinkornbaustahl 16 CrMoV 4 sind von 10 o C bis 400 o C einsetzbar. Nennbedingungen 7

10 Grundlagen Werkstoffe Die Werkstoffe für Metallbälge, ob einwandig, mehr- oder vielwandig, müssen vielfältigen Randbedingungen genügen. Diese sind: Schweißbarkeit Sie muss grundsätzlich gewährleistet sein. Die Balglängsnähte haben die gleichen Bedingungen wie der Grundwerkstoff zu erfüllen. Verformbarkeit Sie ist Voraussetzung für die Herstellung von kaltverformten Bälgen, wobei genügende Restbruchdehnung gewährleistet sein muss. mechanische Festigkeitseigenschaften Für die Druckfestigkeit ist eine hohe mechanische Festigkeit Voraussetzung. Sie erweitert gleichzeitig den elastischen Bereich. technologische Eigenschaften Hierzu zählen die Biegewechseleigenschaften bei Kompensatoren. Sie werden nicht nur von den Legierungsbestandteilen bestimmt, sondern auch vom Oberflächenzustand, von der Korngröße und vom metallurgischen Gefügezustand. Korrosionsbeständigkeit Bei Kompensatorenbälgen wird kein Korrosionszuschlag berücksichtigt. Er würde die Dehnungseigenschaften des Balges nachteilig beeinflussen. Es kommen somit nur Werkstoffe in Frage, die für das betreffende Medium korrosionsbeständig sind. Temperatureigenschaft Sie bezieht sich auf die Warmfestigkeit oder die Kaltzähigkeit sowie das Langzeitverhalten der Werkstoffe. Fast alle austenitischen Chrom-Nickelstähle sind kaltzäh bis -200 o C und erfüllen meist bis 550 o C alle Voraussetzungen. Für den Einsatz in höheren Temperaturbereichen ab ca. 550 o C kommen spezielle warmfeste Werkstoffe in Betracht. Die vorgenannten Kriterien werden vorwiegend von nichtrostenden Stählen erfüllt. Der Sammelbegriff für diese Werkstoffe lautet Edelstahl rostfrei. Sie enthalten im allgemeinen mehr als 12 % Chrom (Cr) und sind beständig gegen oxidierende Angriffsmittel. Höhere Chrom-Gehalte und weitere Legierungsbestandteile wie Nickel (Ni), Molybdän (Mo) und Stickstoff (N) verbessern die Korrosionsbeständigkeit. Ebenso werden die mechanischen und technologischen Eigenschaften mit diesen und anderen Zusätzen nachhaltig beeinflusst. Mit mindestens 8 % Nickel wird der Edelstahl rostfrei austenitisch. Diese Stähle werden daher oft z. B. als 18/8, 18/10 oder als austenitische Chrom-Nickelstähle bezeichnet. Mit der Bildung einer Passivschicht und dem Vorhandensein von Sauerstoff erhält Edelstahl rostfrei seine korrosionsschützende Eigenschaft. Standardwerkstoffe für Bälge sind Werkstoff- Kurzname AISI Nr. DIN (USA) X6 Cr Ni Ti X6 Cr Ni Mo Ti Ti Es handelt sich hierbei um austenitische, titanstabilisierte Stähle mit einer breiten Palette des Anwendungsbereiches. Bei aggressiveren Korrosionsbedingungen sollten höher legierte Stähle oder Nickelbasiswerkstoffe zur Verwendung kommen. 8 Standardwerkstoffe Werkstoff- sonstige gebräuchliche Nr. Kurzname Bezeichnung Verwendung für X6 Cr Ni Ti nichtrostender Stahl Balgwerkstoff, in Sonderfällen für Anschweißenden, Rohrteile, Verspannungsteile, Flansche X6 Cr Ni Mo Ti nichtrostender Stahl Cr Mo V4 warmfester Balgwerkstoff Feinkornbaustahl / St 35.8 / 37.8 warmfester Röhrenstahl Anschweißenden, Rohrteile H II Kesselblech Anschweißenden, Verspannungsteile Mn 6 warmfester Baustahl Verspannungsteile (geschmiedet), Flansche R ST 37-2 (FE 360 B) allgemeiner Baustahl Flansche Ck 35 warmfester Stahl für Bolzen in Rohrgelenkstücken Schrauben und Muttern CrMoV 5 7 warmfester Stahl für Zugstangen und (Sechskant-) Muttern Schrauben und Muttern in verspannten Lateralkompensatoren Mo 3 warmfester Kessel- und in Sonderfällen für Anschweißenden, Röhrenstahl Rohrteile, Verspannungsteile, Flansche

11 Grundlagen Außer der Palette der geeigneten austenitischen und Nickelbasis-Werkstoffe hat sich seit über 40 Jahren der ferritische BOA- Werkstoff 16 Cr Mo V4 mit der Werkstoff- Nummer bewährt. Aufgrund seines feinkörnigen Vergütungsgefüges und der hohen mechanischen Festigkeit eignet er sich besonders für die Verwendung von Kompensatorenbälgen. Sie werden warm verformt und erfüllen auch bei chloridhaltigen Betriebs- und Umgebungsbedingungen in vielen Einsatzgebieten die erforderten Eigenschaften. Für den Einsatz in höheren Temperaturbereichen ab ca. 550 o C kommen spezielle hochwarmfeste bzw. hitzebeständige Werkstoffe in Betracht. Nicht alle dieser Werkstoffe eignen sich für Bälge. In diesen Temperaturbereichen laufen metallurgische Vorgänge ab, die zwar die Warmfestigkeit begünstigen, aber auch die Biegewechseleigenschaften und damit die Lebensdauer negativ beeinflussen können. Deshalb ist es wichtig, nur denjenigen hochwarmfesten Werkstoffen den Vorzug zu geben, bei denen die Duktilität weitestgehend erhalten bleibt. Der Werkstoff beispielsweise besitzt aufgrund seines Molybdän- und Stickstoffanteils (4 5 % Mo, 0,1 0,2 % N) gegenüber dem Werkstoff eine etwa zweimal höhere Wirksumme und ist deshalb gegen Lochfraß wesentlich beständiger. Mit dem folgenden Wirksummendiagramm kann die Steigerung der Korrosionsbeständigkeit in wässrigen Medien abgeschätzt werden. Das Lochkorrosionspotential stellt hierbei ein Maß für die Beständigkeit des Werkstoffes gegen Lochfraß in Abhängigkeit von der Wirksumme der Legierungsbestandteile dar, wobei die Elemente Chrom, Molybdän und Stickstoff einen bedeutenden Einfluss haben (siehe Wirksummenfaktoren). Wirksummen- Diagramm 1000 Lochkorrosionspotential mv H Redoxpotential Alloy 625 AVESTA SMO Alloy C4 1N MaCL ph-wert 7.5 Temperatur 80 C Wirksumme %Cr=Faktor 1 %Mo=Faktor 3.3 %N=Faktor 30 Lochfraßpotential austenitischer Stähle in Abhängigkeit von der Wirksumme 9

12 Kompensatoren- Programm Das BOA-Kompensatoren-Programm umfasst nach Herstellverfahren und Eigenschaften zu unterscheidende Bälge sowie die für die spezifischen Anwendungen ausgelegten Kompensatorentypen und Bauformen. Programm 7 mit hydraulisch umgeformten Bälgen Beim Kompensatoren-Programm 7 sind die Bälge über DN 50 standardmäßig aus dem CrNi-Werkstoff , bis DN 50 aus hergestellt. Die Standardauslegung umfasst Nennweiten von DN 15 bis DN 1000 und die Druckstufen PN 6, 10, 16, 25, 40. Je Nennweite und Druckstufe stehen mehrere Dehnungsaufnahmen zur Verfügung, so dass ein weiter Anwendungsbereich im Rohrleitungs- und Apparatebau abgedeckt wird. Programm 7 (307) Einwandige Bälge aus Edelstahl und Sonderwerkstoffen als besonders preiswertes Konstruktionselement für den Nieder- und Mitteldruckbereich bis etwa Nenndruck 40. Programm 7 (307) Mehrwandige hochelastische Bälge für hohe Leistungen, mit besonderen Anforderungen an Flexibilität und Dehnung. Auch in Linertechnik für besondere Korrosionsbeständigkeit. 10

13 Kompensatoren- Programm Bei den Gummikompensatoren Programm 3 bestehen Balg und Bund aus Elastomeren. Der Gummibalg erhält durch mehrere durchgehende Nylon-Cord-Gewebeeinlagen eine hohe Festigkeit gegen Innendruck. Der wulstförmige und durch Stahleinlagen verstärkte Bund wirkt als Dichtung. Eine zusätzliche Dichtung ist daher nicht erforderlich. Das Programm umfasst die Balgtypen A (313), B (303), D (323), E (343) und S (333) mit unterschiedlichen Baulängen. In den Standardausführungen sind die Kompensatoren von DN 25 bis DN 500 in den Gummiqualitäten EPDM, CHLORO- PREN, NITRIL und HYPALON lieferbar. Eine Sonderausführung ist der Typ B (303)- PTFE mit einem fest einvulkanisierten Inliner aus PTFE im Nennweitenbereich DN 100 DN 500. In Abhängigkeit der jeweiligen Gummiqualität können BKT-Gummikompensatoren in allen Bereichen der Industrie eingesetzt werden. Gummikompensatoren mit den Balgtypen A und S, DN , sind mit der Elastomerqualität EPDMT nach DIN 4809 baumustergeprüft. Weitere Baumusterprüfungen durch den TÜV, GL und LRS liegen vor. Programm 3 A (313) Programm 3 D (323) u. E (343) Programm 3 B (303) Programm 3 Gummikompensatoren Programm 3 S (333) 11

14 Qualitätssicherung Die Qualitätsanforderungen, ein zentrales Thema bei der BOA BKT GmbH, sind im Qualitätssicherungshandbuch für den Produktbereich Kompensatoren definiert und erfüllen die Anforderungen der DIN/ISO 9001 sowie der PED 97/23/EG.. Die angewandten Produktions- und Prüfverfahren sind über TÜV-Zulassungen wie HPO und WO abgesichert. Darüber hinaus liegen Zulassungen anderer in- und ausländischer Abnahme-Organisationen vor. Wesentliche Produkte sind durch den DVGW nach DIN für Gasanlagen zugelassen. Zusatzprüfungen und -abnahmen sind jederzeit möglich, wobei die Belegung nach EN erfolgt. Grundsätzlich wird jeder Kompensator einer Maß-, Sicht- und Dichtheitsprüfung unterzogen. Die Dichtheitsprüfungen werden sowohl nach der Seifenblasenmethode als auch nach dem Unterwasserverfahren vorgenommen. Die Nachweisempfindlichkeit der vorgenannten Prüfungen entspricht einer Leckrate von ca. 1 x 10-3 mbar l/s. Wasserdruckprüfungen erfolgen bei 1,3-fachem Auslegungsdruck. Dichtheitsprüfungen mit höherer Nachweisempfindlichkeit wie Helium-Lecktest sowie besondere Druckprüfungen können vereinbart werden. Zwischen Besteller und Hersteller können zusätzliche zerstörende und zerstörungsfreie Prüfungen wie z. B. Röntgenprüfungen, Oberflächen-Rissprüfungen, Ultraschallprüfungen, Werkstoff- oder Schweißnahtprüfungen festgelegt werden. Alle Prüfungen werden von qualifizierten Mitarbeitern ausgeführt, die von der Fertigung unabhängig sind. Vereinbarungsgemäß werden darüber die entsprechenden Prüfzeugnisse ausgestellt. Die langjährige Praxis der Mitarbeiter sowie die intensive Werkstoff-Forschung, verbunden mit modernen Fertigungseinrichtungen und -verfahren, ermöglichen die Herstellung qualitativ hochwertiger Dehnungsausgleicher für den Rohrleitungs- und Apparatebau als Axial-, Angular- und Lateralkompensatoren. 12

15 Qualitätssicherung Zertifikat: ISO 9001:2000 Zertifikat: ISO/TS 16949:2002 Zertifikat: Druckgeräterichtlinie 97/23/EG - Modul A1 Stahlkompensatoren Zertifikat: Druckgeräterichtlinie 97/23/EG - Modul C1 Gummikompensatoren 13

16 Einsatzbereiche für Kompensatoren Kompensatoren im Rohrleitungsbau Kompensatoren für Kraftwerke 14

17 Einsatzbereiche für Kompensatoren Kompensatoren für die Fernwärme 15

18 Einsatzbereiche für Kompensatoren Kompensatoren in der Chemie und Petrochemie 16

19 Einsatzbereiche für Kompensatoren Gummikompensatoren in Kläranlagen 17

20 Einsatzbereiche für Kompensatoren Gummikompensatoren in Kühlsystemen 18

21 Einsatzbereiche für Kompensatoren Gummikompensatoren in Heizanlagen Gummikompensatoren in Pumpensystemen 19

22 BOA Balg- und Kompensatoren- Technologie GmbH Lorenzstraße 2-6 D Stutensee Postfach D Stutensee Telefon: +49 (0) Fax: +49 (0) Internet: BK dt.Sto.2237