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8. November 2017

Risiken und Nebenwirkungen der TA Luft 2017

Die bisherige Technische Anleitung zur Reinhaltung der Luft 2002 — kurz TA Luft — befindet sich seit gut zwei Jahren in der Überarbeitung. Die technische Anleitung ist eine Verwaltungsvorschrift, die dem Schutz und der Vorsorge von Umwelteinwirkungen durch Luftverunreinigungen dient und die durch ihre inhaltlichen Vorgaben ein allgemein hohes Schutzniveau für die Umwelt erreicht. Aktuell liegt eine Entwurfsfassung, Stand April 2017, vor. Deshalb ist es lohnenswert, die geplanten Änderungen der Vorschrift, speziell für die Dichtungstechnik, in den Fokus zu rücken.

Dichtheitsnachweis nach DIN EN 1591-1 & TA Luft Bauteilversuch
Die neue TA Luft fordert einen Dichtheitsnachweis über die Einhaltung der Dichtheitsklasse 0,01mg/(s*m) für Flanschverbindungen im Krafthauptschluss im Anwendungsbereich der VDI Richtlinie 2290 (Ausgabe Juni 2012) und den darin zugrunde gelegten Berechnungsvorschriften. Zusätzlich ist für die eingesetzte Dichtung die Dichtheit im Rahmen eines Bauteilversuches nach VDI Richtlinie 2200 [Ausgabe Juni 2007]/2440 [Ausgabe November 2000] nachzuweisen. Während die VDI 2440 die Grundlagen für Bauteilversuche etabliert, enthält die VDI 2200 wichtige Angaben zum genauen Prüfungsverlauf. Der Bauteilversuch dient hier, ebenso wie in der Vorgängerversion, lediglich für eine grobe Vorauswahl. Die Aussage zur entsprechenden Leckageklasse von 0,01mg/(s*m) kann jedoch noch durch rechnerischen Leckagenachweis nach DIN EN 1591-1 erbracht werden. Daher ist der Berechnung ein deutlich höherer Stellenwert zuzuordnen. Die hier aufgestellte Forderung wird in der Praxis bereits gelebt und von allen Seiten der Industrie unterstützt.
Den Nachweis über die Verordnung einzufordern ist sinnvoll und richtig.

Dichtheitsnachweis von metallischen Dichtungen
Flanschverbindungen mit Schweißdichtungen werden bauartbedingt als technisch dicht eingestuft. Diese Einstufung galt bisher auch für metallische Dichtungen wie Linsenoder Ring Joint Dichtungen (RTJ). Die novellierte TA Luft 2017 bricht mit dem bisherigen Dichtheitspostulat, so dass auch für diese Flanschsysteme ein rechnerischer Nachweis nach DIN EN 1591-1 erbracht werden muss. Diese neue Forderung ist durchaus kritisch zu betrachten.
Der Dichtungshersteller trägt die Verantwortung für die Ermittlung der entsprechenden Dichtungskennwerte nach DIN EN 13555, die bei Standarddichtungen, wie z. B. Flachdichtungen, Kammprofildichtungen oder Spiraldichtungen nach dem heutigen Stand der Prüftechnik problemlos ermittelt werden können. Diese Technik ist ursprünglich jedoch nicht für die Ermittlung von rein metallischen Dichtungen konzipiert worden. Da wir bereits vor einiger Zeit mit der Ermittlung der entsprechenden Dichtungskennwerte Speziell die Ermittlung der E-Module gestaltet sich, aufgrund der sehr kleinen Längenänderungen, als schwierig. Zwar existieren bereits Datenblätter für metallische Dichtelemente nach DIN EN 13555, sie bedürfen aber einer weiteren Überprüfung, um die immer noch vorliegenden Unklarheiten zu beseitigen. Eine Nachrechnung mit den bisher vorliegenden Kennwerten ist grundsätzlich möglich, die Ergebnisse sollten zunächst aber kritisch hinterfragt werden.

Dichtheitsnachweis für sonstige Flanschverbindungen
Die Berechnung nach DIN EN 1591-1 gilt bisher nur für Flanschverbindungen aus Stahl. Kunststoff-Flansche, Emaille-Flansche und Stahl-Flansche mit Liner unterliegen nicht diesem Nachweis. Im aktuellen Entwurf ist nun allerdings folgender Passus zu finden: „Für alle sonstigen Flanschverbindungen ist die Richtlinie VDI 2290 (Ausgabe Juni 2012) sinngemäß anzuwenden. Dichtheitsnachweise sind für diese Fälle durch Bauteilversuche der Flanschverbindungen zu erbringen. Für die Bauteilversuche gilt die Dichtheitsklasse L0,01 mit der entsprechenden spezifischen Leckagerate = 0,01mg/(s*m) für das Prüfmedium Helium. Die Prüfung ist weitestgehend an den Bauteilversuch nach VDI 2200 (Ausgabe Juni 2007) auszurichten. Für die eingesetzte Dichtung ist die Dichtheit im Rahmen eines Bauteilversuches nach Richtlinie VDI 2200 (Ausgabe Juni 2007) nachzuweisen“. Diese Forderung bedeutet, dass die Bauteilgruppe: Flansch, Schraube, Dichtung nun komplett im Labor getestet werden muss. Abweichend zu dem bekannten Bauteilversuch für Dichtungen wären hier jedoch der Innendrucke von bisher 1 bar auf Betriebsdruck/ Designdruck zu erhöhen und die Leckage in 0,01mg/(s*m) statt in mbar x l / (s x m) zu ermitteln.
Gemäß diesen Vorgaben wurden bereits einige Versuche in unseren Labors durchgeführt, speziell für den Bereich der emaillierten Flanschverbindungen. Die Versuche für Kunststoffflansche und Flansche mit PTFE-Liner sind im Anfangsstadium.

Bauteilversuche mit emaillierten Flanschverbindungen
Bei einem Versuch im Emaille-Flansch mit PTFE- und PTFE-Kombinationsdichtungen für DN40 PN40 Flanschverbindungen stellte sich bereits zu Beginn die Frage, wie die Schraubenkräfte übertragen werden sollen. Die Angaben in der VDI 2200 beziehen sich auf die Verwendung von Stahlflanschen und sind für emaillierte Flansche ungeeignet. Daher wurden die Drehmomenten der Emaille-Flansch-Hersteller verwendet. Auslagerungstemperatur und maximaler Prüfdruck wurden aus dem Designrating der Flanschenhersteller übernommen. Auslagerungszeiten, sowie Messzeiten wurden der VDI 2200 entnommen. Die Auslagerung betrug 48 Stunden bei 200°C und einer Abkühlzeit von mindestens 24 Stunden. Der Prüfdruck betrug 16 bar und 25 bar. Es wurden Schrauben der Güte 25CrMo4 verwendet. Die Reibung wurde entsprechend der Vorgabe der Flanschhersteller berücksichtigt. Anschließend wurde die Leckage gemessen. Erste, so durchgeführte, Versuche mit unterschiedlichen Dichtungstypen zeigen durchaus positive Ergebnisse.
Die von der novellierten TA Luft geforderte Leckageklasse von L0,01 mg/(s x m) kann nicht von allen Dichtungen erreicht werden. Auch wenn die Untersuchungen auf einem Entwurf der Verordnung basieren, ist erkennbar, dass die neue Leckageforderung die bisherigen Anforderungen verschärft. Das größte Problem ist jedoch, dass eindeutige Prüfvorgaben fehlen und die Ergebnisse somit kaum vergleichbar sind. Die entsprechende Formulierung in einer neuen VDI Richtlinie wäre wünschenswert, damit die geprüften Ergebnisse Vergleichbar bleiben und den technischen Standard der Praxis wiedergeben. Eine Alternative zum Bauteilversuch ist der Versuch, die Verbindungen nach DIN EN 1591-1 zu berechnen.
Das ist theoretisch umsetzbar, aber kurzfristig nicht realisierbar.

Fazit
Die Fixierung des Dichtheitsnachweises nach DIN EN 1591-1 gemäß VDI 2290, wie in der TA Luft 2017 gefordert, ist aus technischer Sicht lange überfällig. Einige Betreiber haben die verschärfte Vorschrift bereits umgesetzt und positive Ergebnisse aus der Anwendungspraxis berichtet.
Hinsichtlich metallischer Dichtungen sollte die Kennwertermittlung in den Fokus rücken. Hier sollte ein Best Practice Guide erarbeitet werden, der einen Weg für die Ermittlung der Kennwerte vorgibt, Vergleichbarkeit der Ergebnisse ermöglicht und für den Betreiber größtmögliche Transparenz garantiert. Keinesfalls sollte dieser Dichtheitsnachweis für Dichtungen in kritischen Einsatzgebieten mit „fehlerhaften“ Daten durchgeführt werden.
Zusätzliche Flanschverbindungen in die TA Luft aufzunehmen ist nur konsequent. Jedoch sollte auch hier im Vorfeld eine technische Vorgabe für einen sinnvollen Prüfablauf vorliegen. Ein solches Regelwerk rückwirkend zu erstellen, birgt gewisse Risiken und Nebenwirkungen, wie bereits aus der Historie der VDI 2200 bekannt ist.