Eisen aan kijkglasarmaturen
Door nieuwe regelgeving, wetswijzigingen of wensen van klanten worden de eisen aan de armaturenbranche steeds strenger. Dit geldt voor alle soorten kijkglasarmaturen – van doorstroomkijkglazen en niveau-indicatoren tot tank- en buiskijkglazen.
Dit rapport biedt inzicht in de selectiecriteria voor kijkglascomponenten, de bijbehorende afdichtingstechniek en twee voorbeelden van kijkglasarmaturen voor bijzondere toepassingsgebieden.
De industriële en wettelijke eisen die aan installatiebouwers en -exploitanten worden gesteld, nemen voortdurend toe. De gevolgen van deze wijzigingen in regelgeving en eisen zijn ook merkbaar in de appendage-industrie. Nieuwe bepalingen in de TA Luft hebben bijvoorbeeld betrekking op flensverbindingen, afdichtingstechniek en zelfs kijkglasarmaturen. Dankzij goede normering, zoals voor vatkijkglazen conform DIN 28120 (ACI Type 320), DIN 28121 (ACI Type 321) of doorstroomkijkglazen conform DIN 3237 (ACI Type 550), wordt in principe aan de eisen voldaan. Maar wat gebeurt er wanneer de eisen van installatiebouwers of -exploitanten voor een efficiënte en vooral veilige procesbewaking de mogelijkheden van gestandaardiseerde kijkglazen overstijgen?
In principe is er een breed scala aan mogelijkheden voor procesbewaking beschikbaar. Of het nu gaat om vatkijkglazen (bijv. ACI Type 320 of 321), doorstroomkijkglazen (bijv. ACI Type 550 of 530), niveau-indicatoren (bijv. ACI Type 330 of 410) of buiskijkglazen (bijv. ACI Type 620 of 622) – voor flensmontage, om vast of op te schroeven of zelfs om in of aan te lassen. Deze standaardkijkglazen bereiken echter soms hun grenzen. Vooral bij hoge drukken en hoge temperaturen, en met name bij een combinatie van beide, kan niet altijd op een standaardoplossing worden teruggegrepen. Dit wordt vooral problematisch wanneer een armatuur voor een zeer agressief, explosief of uiterst gevaarlijk medium wordt gebruikt. Door hoogwaardige materialen toe te passen, zorgen wij ervoor dat aan de eisen voor de kijkglasarmatuur wordt voldaan, ook bij speciale kijkglasarmaturen. Voor de productie van veelzijdig inzetbare armaturen is het bijzonder belangrijk om over een breed assortiment componenten en materialen te beschikken. Belangrijke onderdelen zijn bijvoorbeeld glas, pakkingen en schroeven. Om compatibiliteit met uiteenlopende media te kunnen garanderen, speelt ook de chemische samenstelling van de gebruikte materialen een belangrijke rol. Het ene roestvast staal is bijvoorbeeld het andere niet en niet ieder materiaal is universeel bestand tegen alle media. Materialen zijn echter lang niet alles. Naast een goed kwaliteitsmanagementsysteem en uitgebreide tests is ook de benodigde vakkennis vereist om dergelijke speciale armaturen conform de voorschriften te kunnen vervaardigen. De meeste drukhoudende onderdelen, zoals doorstroomkijkglazen (bijv. ACI Type 550 of 530), moeten wat kwaliteit en conformiteit betreft worden ontworpen en uitgebreid getest in overeenstemming met de Richtlijn Drukapparatuur 2014/68/EU, in combinatie met AD 2000 en de toepasselijke geharmoniseerde normen.
Dat er ook voor complexere toepassingsgebieden passende oplossingen bestaan, lichten wij aan de hand van de volgende voorbeelden nader toe.
Toepassingsvoorbeeld: medium
Een groot chemieconcern had voor de procesbewaking een drieweg-doorstroomkijkglas nodig. De eisen waren duidelijk vastgelegd:
- Medium: fosgeengas
- Temperatuurbereik (TSmin/max): -20 °C / +280 °C
- Bedrijfsdruk (PSmax): 40 bar
- Nominale aansluitmaat: DN 150
De klant richtte zich vooral op een zo hoog mogelijk veiligheidsniveau binnen het toepassingsbereik van 40 bar en een temperatuur van 280 °C. Hiervoor kwam uitsluitend ons ACI Type 590, een drieweg-doorstroomkijkglas met twee kijkopeningen, in aanmerking.
Als behuizing gebruikten wij een doorontwikkeling van onze ACI Type 590-hogedrukbehuizing DN 150 PN 250, die werd aangepast voor drie voorlasflenzen DN 150 PN 63 conform DIN EN 1092-1, type 11. Bij deze constructie vormen de genoemde aansluitvoorlasflenzen het zwakste drukdragende onderdeel van de kijkglasbehuizing. Om bij een temperatuur van 280 °C de volledige bedrijfsdruk van 40 bar te kunnen bereiken, was het belangrijk om flenzen met drukklasse PN 63 te gebruiken. Volgens de druk-temperatuurclassificatie van DIN EN 1092-1 zijn deze toegestaan en ontworpen voor een druk van 43,5 bar. Om snel en zelfstandig de toegestane druk te bepalen op basis van temperatuur, drukklasse (PN/Class) en materiaal, vindt u op onze website in de categorie ‘Tools’ onze gratis druk-temperatuurclassificatie conform DIN EN 1092-1 en ASME B16.5.
Voor het materiaal van de behuizing en de flenzen kozen wij vanwege de bijzonder gunstige eigenschappen ten opzichte van het medium voor het roestvaste austenitische staal 1.4539 (X1NiCrMoCu25-20-5 / 904L). De laswerkzaamheden werden uitgevoerd door gekwalificeerd en gecertificeerd personeel. Bij roestvaste austenitische staalsoorten moeten de lasnaden vervolgens worden gebeitst en gepassiveerd om de corrosiebestendigheid te behouden. Om aan de veiligheidseisen van onze klant te voldoen, werden alle lasnaden onderworpen aan een 100% radiografische inspectie. Vervolgens werd het volledig gemonteerde kijkglas door TÜV gekeurd en voorzien van een 3.2-certificaat. Tenzij anders gewenst, wordt de omvang van de documentatie in principe bepaald door de geldende voorschriften van AD 2000 en de Richtlijn Drukapparatuur. Onze standaardkijkglazen van borosilicaatglas werden vervangen door met metaal versmolten borosilicaatkijkglazen.
Alleen op deze manier konden wij, naast de vergrote steekcirkel, een nog gelijkmatigere en hogere oppervlaktedruk realiseren voor een effectieve afdichting tegen fosgeengas tussen het glas en de behuizing.
Als afdichtingsmateriaal werd novaphit® VS geselecteerd. Dit is een grafietpakking die bestaat uit een voorgecomprimeerde grafietfolie van zeer zuiver geëxpandeerd grafiet (zuiverheid > 99%). Vanwege het vereiste temperatuurbereik van de toepassing (-20 °C tot +280 °C) kunnen mogelijke condensvorming en het ontstaan van zoutzuur niet worden uitgesloten. Daarom werd afgezien van de bij novaphit®-pakkingen gebruikelijke versterkingsinlage van roestvast staal 1.4404.
Toepassingsvoorbeeld: druk
Een grote fabrikant van vliegtuigen en helikopters benaderde ons voor meerdere hogedruk-doorstroomkijkglazen met binnendraad voor een hogedrukolietoepassing.
De eisen waren:
- Medium: olie
- Temperatuurbereik (TSmin/max): -10 °C tot +90 °C
- Bedrijfsdruk (PSmax): 400 bar
- Nominale aansluitmaat: G 1/2″
Voor deze toepassing konden wij gebruikmaken van een van onze standaardproducten: het ACI Type 522, een hogedruk-doorstroomkijkglas met binnendraad.
De 400bar-uitvoering van het ACI Type 522 was ontworpen voor een maximale temperatuur van 280 °C en voldeed daarmee ruimschoots aan de eisen van de klant. Hierdoor konden wij de hogedruk-doorstroomkijkglazen zonder lange wachttijd en volgens de wensen en specificaties van de klant leveren. Voor deze kijkglasarmaturen werden hoogwaardige, speciaal voor ACI vervaardigde borosilicaatglazen gebruikt. Speciale glazen die vanwege de hoge eisen niet in de betreffende norm zijn opgenomen, worden door ons in principe op basis van die norm voor het vereiste toepassingsgebied ontworpen en berekend. Voor het ontwerpen van dergelijke glazen vindt u op onze website in de categorie ‘Tools’ ook onze gratis glasadviseur voor een groot aantal glasmaterialen en -vormen.
Voor het materiaal van de behuizing werd in Duitsland geproduceerd roestvast staal 1.4571 (X6CrNiMoTi17-12-2 / A316Ti) gebruikt. Dit materiaal heeft uitstekende eigenschappen voor hogedruktoepassingen en onderscheidt zich onder meer door zijn lange levensduur en corrosiebestendigheid. Daarom is geen extra beschermende laklaag nodig. Voor de pakking kozen wij voor novaphit® MST met standaard XP-technologie. Dankzij de hoogwaardige eigenschappen heeft deze pakking bij onze kijkglasarmaturen in het verleden de beste resultaten opgeleverd. In de onderstaande afbeelding zijn beschadigde kijkglasplaten te zien die met een gangbare grafietpakking waren gemonteerd.
Daarnaast wordt standaard gebruikgemaakt van de zogenoemde XP-technologie, een anorganische dieptepassivering van het grafiet. Het hieruit voortvloeiende effect heeft betrekking op twee belangrijke gebieden. Enerzijds wordt de oxidatiestabiliteit van het grafiet verhoogd, waardoor vooral bij toepassingen met hogere temperaturen (> 300 °C) aanzienlijk betere langetermijneigenschappen worden bereikt. Anderzijds wordt de neiging van het grafiet om zich aan het afdichtingsoppervlak te hechten drastisch verminderd of zelfs volledig voorkomen.
De resten van novaphit® MST met XP-technologie (afbeelding rechts) kunnen eenvoudig en zonder resten achter te laten met een vochtige reinigingsdoek worden verwijderd.
Toepassingsvoorbeeld: lage temperaturen en hoge druk
Wij ontvingen uit Noorwegen een aanvraag van een klant uit de petroleumraffinage voor een hogedrukkijkglas dat geschikt moest zijn voor lage temperaturen en maritiem gebruik. Aan de volgende eisen moest worden voldaan:
- Medium: CO2, olie, methaangas en zout water
- Temperatuurbereik (TSmin/max.): -60 °C / +150 °C
- Class / PN (PSmax): Class 900 / 150 bar (125 bar)
- Nominale aansluitmaat: 3″ (DN 80)
Voor onze klant waren vooral de bescherming tegen zout water en de bestendigheid tegen lage temperaturen tot -60 °C van groot belang. Hiervoor konden wij gebruikmaken van ons ACI Type 520A, een hogedruk-doorstroomkijkglas met ANSI-flenzen.
Voor de behuizing van het hogedruk-doorstroomkijkglas Type 520A gebruikten wij roestvast staal 1.4462. Dankzij zijn uitstekende eigenschappen is dit materiaal bestand tegen zout water en bovendien zeer goed bestand tegen CO2, olie en methaangas. De aansluitflenzen conform ASME B16.5 RF, in de uitvoering 3″ Class 900, werden eveneens van dit materiaal vervaardigd. Voor dit materiaal was een 3.2-certificaat met geschiktheidsbewijs vereist. Daarnaast deelden wij het kijkglas volgens AD 2000-Merkblatt W10 (materialen voor lage temperaturen) opnieuw in, van belastingsgroep I naar belastingsgroep II. Hierdoor kon het gekozen materiaal (1.4462) in plaats van de toegestane -40 °C de vereiste -60 °C bereiken. Door deze herindeling vereiste het lasproces van de hoofdbehuizing een 100% radiografische inspectie van beide lasnaden.
Als kijkglas gebruikten wij speciaal vervaardigd borosilicaatglas, vergelijkbaar met DIN 7080. Dit glas is standaard bestand tegen de hierboven genoemde media en geschikt voor gebruik met zout water. Als afdichtingsmateriaal gebruikten wij de novaphit® MST-grafietpakking, omdat deze dankzij haar speciale opbouw uitstekend geschikt is voor hogedruktoepassingen bij lage temperaturen.
Op onze eigen druktestbank hebben wij met succes een druktest met water bij kamertemperatuur uitgevoerd. De test duurde 60 seconden en werd uitgevoerd bij PN 150 bar × 1,5 (225 bar).
Een project in gedachten?
Wij kunnen u helpen!
Neem gerust contact met ons op. Dan bespreken we samen hoe we u kunnen helpen!