Was ein Ventil brandsicher macht

Industriearmaturen müssen in sensiblen Bereichen wie Raffinerien, Öl- und Gasindustrie und Petrochemie zuverlässigen Brandschutz bieten. Sie sollen ein sicheres und zuverlässiges Absperren im Brandfall gewährleisten; daher ist eine brandsichere Konstruktion für diese Ventile entscheidend. Dieser Artikel befasst sich mit dem Prinzip der Brandprüfung und den Konstruktionsüberlegungen für ein brandsicheres Ventil.

Inhaltsübersicht

• Brandprüfung von Industriearmaturen
• Das Prinzip der Brandprüfung von Ventilen
• Feuersichere Ventilkonstruktion
• Brandsicherheit durch Konstruktion vs. geprüfte Brandsicherheit
• Zertifizierungen für feuersichere Ventile
• FAQs

Brandprüfung von Industriearmaturen

Das American Petroleum Institute (API) entwickelte Brandtests für Ventile, die in der Öl- und Gasindustrie verwendet werden. Diese Tests, wie z. B. ISO 10497, API 607, API 6FA, BS 5146 und BS 6755, sind inzwischen anerkannte Standards (siehe unten). Viele Unternehmen entwickeln auf der Grundlage dieser Richtlinien ihre internen Verfahren für feuersichere Ventile.

Ventile, die als "brandsicher" gelten, müssen strenge Tests durchlaufen. Diese Tests variieren in ihren Methoden und ihrer Intensität und berücksichtigen wichtige Faktoren wie den Ausbruch und die Ausbreitung von Bränden in bestimmten Situationen, die Art der verwendeten Flüssigkeit, die Temperatur während des Spitzenbrandes, die Dichtheit des Ventils und die Fähigkeiten des Ventils nach einem Brand.

Das Prinzip der Brandprüfung von Ventilen

Nach einer allgemein anerkannten Brandbekämpfungsstrategie wird ein Rückzugs- und Eindämmungskonzept angewandt, wenn ein Feuer nicht innerhalb von 30 Minuten gelöscht werden kann. Nach 30 Minuten besteht ein erhebliches Risiko für strukturelles Versagen wie das Versagen von Flanschbolzen, Betonausbrüche und den Zusammenbruch von Rohrgestellen. Um diese Zeitspanne einzuhalten, dauert der Feuertest 30 Minuten.

Brandprüfungen werden durchgeführt, um sicherzustellen, dass feuersichere Ventile auch dann noch funktionieren, wenn sie für eine bestimmte Dauer hohen Temperaturen ausgesetzt sind. Das Prinzip der Brandprüfung für Ventile ist wie folgt:

1. Das Ventil wird mit Wasser gefüllt und 30 Minuten lang von Temperaturen zwischen 750 und 1000 𐩑C (1382 - 1832 𐩑F) umgeben, während es unter Druck arbeitet. Dadurch werden die Dichtungsbereiche und Sitze extrem hohen Temperaturen ausgesetzt. Die Wärmeintensität wird kontinuierlich mit Thermoelementen überwacht.
2. Die externe und interne Leckage des Ventils wird gemessen und während des Tests mit den vorgegebenen Werten verglichen. Wenn die Leckage die zulässigen Grenzwerte überschreitet, kann es zu Problemen mit der Integrität des Ventils kommen, das dann möglicherweise nicht für Brandschutzanwendungen geeignet ist.
3. Nach dem ersten Test wird das Ventil abgekühlt und seine Druckhaltefähigkeit geprüft, um sicherzustellen, dass die Sitze, Dichtungen und das Gehäuse ihre Integrität behalten können.

Feuersichere Ventilkonstruktion

In bestimmten Situationen kann es notwendig sein, ein Ventil zu öffnen oder zu schließen, wenn es einem schweren Brand ausgesetzt ist. Für diese Fälle bieten die Hersteller zwei Möglichkeiten an:

• Feuersichere Ventile bestehen aus robusten Materialien und Dichtungen, die den hohen Temperaturen eines Brandes standhalten, ohne beschädigt zu werden.
  • Der Fail-Safe-Modus wird in der Regel durch Federn oder Druckluft in pneumatischen Antrieben erreicht. Bei einem Stromausfall oder einem Verlust des Luftdrucks treibt die Feder oder die Druckluft den Antrieb in seine Sicherheitsstellung.
  • Elektrische Stellantriebe können mit einer Notstrombatterie ausgestattet sein, die bei einem Stromausfall den Stellantrieb in seine ausfallsichere Position bringt. Alternativ dazu verwenden einige elektrische Stellantriebe einen mechanischen Federmechanismus, ähnlich wie bei pneumatischen Stellantrieben.
  • Manuelle Ventile können in ein größeres System mit ausfallsicheren Mechanismen integriert werden. So könnte beispielsweise ein Alarmsystem im Falle eines Brandes ausgelöst werden und das Personal dazu veranlassen, bestimmte Ventile manuell zu betätigen.
• Ein Schutzsystem, das verhindert, dass das Stellglied zu heiß wird, könnte dazu führen, dass die Dichtungen brechen oder die Bauteile verformt werden. Das Schutzsystem verhindert, dass der Stellantrieb bei einem Brand zu heiß wird, und soll den Stellantrieb in einem sicheren Temperaturbereich halten. Dadurch werden die Bauteile und Dichtungen des Ventils vor Beschädigung oder Verformung durch extreme Hitzeeinwirkung geschützt.

Die feuersichere Ausführung variiert von Hersteller zu Hersteller, von denen einige unten aufgeführt sind:

• Feuersichere Absperrklappen haben oft drei Dichtungsebenen. Sie verwendet einen weichen Einsatz, der unter normalen Bedingungen eine dichte Abdichtung gewährleistet. Sie verfügt über eine Metall-auf-Metall-Dichtung, die auch dann noch dicht schließt, wenn die Weichdichtung beschädigt ist. Diese Dichtungen bestehen aus speziellen Materialien wie Graphit oder PTFE (Polytetrafluorethylen), die hitze-, feuer- und chemikalienbeständig sind. Diese Ventile arbeiten in der Regel bei Temperaturen von -73 bis 232 °C (100 bis 450 °F) und Drücken bis zu 102 bar (1480 psi). Sie sollten die in MSS SP-61 festgelegten Dichtungsnormen erfüllen.
• Bestimmte feuersichere Ausführungen verfügen über federbetriebene Antriebe, die das Ventil automatisch schließen, wenn ein Feuer erkannt wird.
• Ein Ventil mit schwimmender Kugel und PTFE-Sitzringen wird üblicherweise in feuersicheren Konstruktionen verwendet. Außerdem verhindern mehrere Dichtungsschichten an verschiedenen Stellen zwischen Spindel und Stopfbuchsenflansch, Stopfbuchsenflansch und Gehäuse sowie Gehäuse und Adapter Leckagen nach außen. Eine Schicht besteht aus einem O-Ring, die andere aus einer Graphitdichtung. Die sekundäre Graphitdichtung dient als Reserve, um eine externe Leckage zu verhindern, falls die O-Ring-Dichtung verbrannt wird.

Brandsicherheit durch Konstruktion vs. geprüfte Brandsicherheit

Bei der Auswahl eines feuersicheren Ventils klingen die Begriffe "fire-safe by design" und "fire-safe tested" zwar ähnlich, haben aber unterschiedliche Bedeutungen.

• Feuersicher durch Design: Das bedeutet, dass es unter Verwendung von Materialien und Konstruktionsmerkmalen hergestellt wird, die hohen Temperaturen standhalten und die Ausbreitung von Feuer verhindern sollen, aber es wurde noch keinem speziellen Brandtest unterzogen, um seine Leistung zu bestätigen.
• Feuersicher getestet: Ein "feuersicher geprüftes" Ventil kann vom Hersteller oder einer Prüfstelle geprüft worden sein, hat aber keine Zulassung von einer anerkannten dritten Behörde.
• Feuersicher zugelassen und zertifiziert: Ventile, die als "feuersicher zugelassen und zertifiziert" gekennzeichnet sind, wurden einer gründlichen Prüfung, Zulassung und Zertifizierung durch eine autorisierte dritte Organisation unterzogen. Diese Zertifizierungen beruhen auf weithin anerkannten Standards.

Zertifizierungen für feuersichere Ventile

• API 607/6FA: API 607 prüft Vierteldrehventile und Ventile mit nichtmetallischem Sitz, um sicherzustellen, dass sie einem Feuer standhalten. Alternativ dazu ist API 6FA speziell für Ventile mit Metallsitz vorgesehen.
• ISO 10497: Die ISO 10497-Zertifizierung ist ein weltweiter Standard für die Feuerprüfung von Ventilen, der sicherstellt, dass die Ventile einer Feuereinwirkung standhalten und dicht schließen können. Die Zertifizierung nach ISO 10497 wird häufig in Branchen verlangt, in denen der Brandschutz von entscheidender Bedeutung ist, z. B. in der Petrochemie, der Energieerzeugung und der chemischen Verarbeitung.

FAQs

Woher weiß ich, ob ein Ventil feuersicher ist?

Achten Sie auf Ventile mit Zertifizierungen wie API 607/6FA oder ISO 10497. Überprüfen Sie auch die Konstruktion des Ventils und stellen Sie sicher, dass die Materialien feuerfest sind.

Was ist ein feuersicherer Kugelhahn?

Feuersichere Kugelhähne verhindern die Ausbreitung von Feuer in explosiven/brandgefährdeten Umgebungen, geprüft nach API 607, API 6FA und BS 6755-Part 2.