David Gailey

Druckgasregler können, wenn sie nicht optimal funktionieren, zu vielen gefährlichen Situationen führen, z. B. zum Austritt von giftigen, pyrophoren oder erstickenden Gasen in die Atmosphäre oder sogar zur Gefahr von Explosionen oder Bränden. Atemregler sind daher Geräte, die nur von erfahrenen Personen verwendet werden sollten, die sich der damit verbundenen Gefahren bewusst sind.

Druckminderer sind aufgrund des Flaschendrucks ständig hohen Belastungen ausgesetzt.  Darüber hinaus werden die Konstruktionswerkstoffe im Inneren durch leicht und stark korrosive Gase angegriffen. Äußere korrosive Umgebungen können dazu führen, dass Manometer und Federn rosten, Armaturen sich verfärben und das Aussehen eines ansonsten glänzend verarbeiteten Produkts stark beeinträchtigen. Wie lange sollte ein Atemregler unter schwierigen Bedingungen einwandfrei funktionieren? Wie oft sollten Atemregler geprüft und/oder überholt werden?  Welche Tests sollten in die Wartungspläne aufgenommen werden?  Dies sind Fragen, die den Herstellern von den Verbrauchern bezüglich der Lebenserwartung von Druckgasreglern immer wieder gestellt werden.  Leider sind die Antworten unterschiedlich und etwas kompliziert.

Nehmen wir den Kunden "A".  Dieser Kunde verbraucht alle sechs Monate eine Argonflasche und setzt den Regler einmal pro Woche in einem Reinraum unter Druck, in dem Temperatur, Luftfeuchtigkeit und andere Umweltfaktoren kontrolliert werden.  Dieser Regler kann 25 Jahre oder länger halten, ohne dass größere Komponenten überholt oder ausgetauscht werden müssen.  In der Tat hört Harris häufig von Kunden, die denselben Harris-Regler seit den 1940er Jahren ohne Probleme verwenden, aber das sind Extremfälle.  Im Gegensatz dazu steht Kunde "B", der einen Sauerstoffregler mehrere Stunden am Tag auf einer Ölbohrinsel an der Golfküste von Mississippi einsetzt.  Aufgrund der salzhaltigen Luft und der rauen Umgebung auf einer Bohrinsel kann dieser Regler bereits nach drei Monaten eine größere Überholung oder einen Austausch benötigen.  Da die Anwendungen für Druckgasregler so vielfältig sind, ist die Lebenserwartung unterschiedlich und proportional zur Gasversorgung und der Umgebung, in der das Gerät eingesetzt wird.

Faktoren, die die Lebensdauer von Reglern beeinflussen

Gasbetrieb.  Informieren Sie sich über die Eigenschaften des zu regelnden Gases und wenden Sie sich an den Hersteller oder den Gashändler, um Hilfe bei der richtigen Auswahl von Druckminderern für bestimmte Gase zu erhalten.   Regler für Argon, Helium und Stickstoff (CGA 580) haben unter bestimmten Bedingungen eine längere Lebensdauer als Regler für Chlor- und Schwefelwasserstoff (CGA 330), da diese Gase stärker korrosiv sind.

Einige nicht-korrosive Gase können in bestimmten Umgebungen reaktiv sein.  So kann beispielsweise Kohlendioxid mit Feuchtigkeit oder Kondensation im Inneren eines Reglers reagieren und Kohlensäure bilden. Dabei handelt es sich um eine relativ schwache Säure, die jedoch mit der Zeit bestimmte Elastomerkomponenten angreifen und die Lebensdauer eines CO2-Reglers verkürzen kann.  Um sicherzustellen, dass der Gasbetrieb die erwartete Lebensdauer eines Reglers nicht beeinträchtigt, sollten Sie sich mit dem Hersteller in Verbindung setzen, um die Anwendung sowie die metallischen und nichtmetallischen Werkstoffe des Reglers zu besprechen.

Betriebsumgebung.  Bei vielen Anwendungen müssen die Regler im Freien eingesetzt werden, wo sie Regen, Schnee, Eis und hoher Feuchtigkeit/Salzgehalt ausgesetzt sind.  Dies sind Bedingungen, die die Lebensdauer der Reglerbauteile verkürzen können.  Ein großer Prozentsatz der Manometer hat ein Stahlgehäuse, das rostet, wenn es Regen, Schnee oder Eis ausgesetzt ist.  Die meisten Druckeinstellfedern sind ebenfalls aus Stahl, die, obwohl sie sich im Inneren des Druckreglers befinden, mit der Zeit in einer feuchten Umgebung korrodieren.  Stahl und Kupferlegierungen (Messing) kommen innerhalb und außerhalb des Atemreglers häufig miteinander in Kontakt.  Auch wenn eine oder beide Komponenten lackiert oder beschichtet sind, kann die elektrochemische (galvanische) Korrosion nicht ignoriert werden.  Die Korrosion von Teilen und/oder der Ausfall von Komponenten kann in rauen Umgebungen beschleunigt werden. Sowohl Hersteller als auch Anwender, die Druckregler in kritischen Anwendungen einsetzen, sollten diese Aspekte bei der Empfehlung oder dem Kauf von Druckreglern berücksichtigen.

Elastomere.   Viele industrielle Druckregler haben Elastomerkomponenten wie verstärkte Neoprenmembranen, Vitondichtungen oder -sitze, Nitril-O-Ringe usw.  Elastomere können sehr empfindlich auf extreme Temperaturschwankungen und auf Witterungseinflüsse reagieren.  Im Laufe der Zeit (normalerweise über Jahre) neigen diese Materialien dazu, spröde zu werden und/oder zu brechen.  Dieser Abbau kann zu einer Art Leckage des Reglers führen.

Typische Versagensarten

Der Ausfall interner Komponenten führt in der Regel zu einer Leckage des geregelten Gases in die Atmosphäre.  Es gibt keine äußeren Anzeichen für den bevorstehenden Ausfall einer Hauptkomponente.  Bei Druckminderern gibt es in der Regel zwei Bereiche, die Anlass zur Sorge geben.  Der erste ist das Entweichen von Gas in die Atmosphäre aus den externen Anschlüssen oder aus der Membran. Leckagen an den Anschlüssen sind selten, es sei denn, die werksseitigen Anschlüsse oder Messgeräte wurden verändert oder die Drehmomenteinstellungen sind niedriger als empfohlen.  Leckagen können auch auftreten, wenn die Anschlussgewinde durch wechselnde Anschlüsse beschädigt wurden.

Membranen sind flexible, dynamische Komponenten, die sich axial bewegen, wenn Gasströme und Drücke durch den Regler schwanken.  Wenn eine Membrane unter Druck gesetzt und dann entspannt wird, stellt dies eine (1) Sequenz oder einen Zyklus dar.  Nach dem Pamphlet E-4 der Compressed Gas Association müssen Membranen eine Mindestlebensdauer von 25.000 Zyklen haben, wenn sie aus einem Elastomer bestehen, und 10.000 Zyklen, wenn sie aus einem metallischen Material (normalerweise Edelstahl) gefertigt sind. Wenn die Membrane ihre normale Lebensdauer überschritten hat, kann es zu Leckagen kommen.  Dies ist im Allgemeinen ein größeres Problem für Metallmembranen als für Elastomermembranen.  Eine übermäßige Biegung der Metallmembran kann einen radialen Riss verursachen, durch den Gas durch die Entlüftungsöffnung in der Motorhaube in die Atmosphäre entweichen kann.

Die zweite und vielleicht häufigste Art des Versagens von Atemreglern ist die interne Leckage, die auch als Kriech- oder Schleichgang bezeichnet wird.  Dies kann auftreten, wenn der Sitz durch einen Fremdkörper wie einen Metallspan oder ein anderes Material beschädigt oder verlagert wird.  Wenn der Sitz nicht vollständig schließen kann, wird der Förderdruck nicht aufrechterhalten und der Druck im Regler kann keinen Gleichgewichtszustand erreichen.  Der Druck hinter dem Regler oder der Förderdruck steigt weiter an, bis der Sicherheitsmechanismus des Reglers aktiviert wird (in der Regel ein Überdruckventil oder eine Membranberstöffnung). Die Prüfung auf diese Art von Fehler ist relativ einfach, wenn das Gerät über ein Manometer verfügt, das den geregelten Druck anzeigt.  Der Manometerdruck beginnt über den Sollwert zu steigen und steigt weiter an.  Dies führt zu einer potenziell gefährlichen Situation, in der alle nachgeschalteten Geräte einem Druck ausgesetzt werden, der über dem Nennwert liegt.  Druckregler sollten häufig auf diese Art von Ausfall überprüft werden.

Eine lange Lebensdauer von Atemreglern beginnt mit einer guten Wartung

Um unerwartete Ausfallzeiten zu vermeiden und die Sicherheit im Arbeitsbereich zu erhöhen, ist nichts wichtiger als ein routinemäßiger Wartungsplan für Atemregler.  Dadurch wird sichergestellt, dass die Leistung des Geräts in regelmäßigen Abständen überprüft wird und Probleme leicht behoben werden können.

Alle Druckgasregler sollten zumindest regelmäßig auf äußere Leckagen und innere Leckagen (Kriechen oder Schleichen) überprüft werden.  Darüber hinaus sollte das Gerät mindestens alle fünf Jahre (in manchen Fällen häufiger) aus dem Betrieb genommen und an den Hersteller oder einen kompetenten Vertreter des Herstellers zurückgeschickt werden, damit es inspiziert und/oder bei Bedarf überholt werden kann. Die Regler sollten außerdem mit einem Etikett versehen werden, auf dem das Datum der letzten Inspektion vermerkt ist. Die Benutzer sollten sich beim Hersteller über die spezifischen Verfahren zur Prüfung auf äußere und innere Leckagen sowie über die empfohlene Häufigkeit der Prüfungen informieren.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Lebensdauer von Druckgasreglern nicht unbegrenzt ist.  Da einige Druckminderer stark beansprucht werden und andere nicht, ist es schwierig zu sagen, wie und/oder wann ein Gerät das Ende seiner Lebensdauer erreicht.  Einige Unternehmen veröffentlichen in ihrer Literatur Richtlinien, in denen versucht wird, zu definieren, was in Bezug auf die Lebensdauer zu erwarten ist.  Die Benutzer sollten sich genau an diese Richtlinien halten, um ihre Geräte und sich selbst vor den Gefahren zu schützen, die ein Ausfall des Reglers mit sich bringen kann.

David Gailey ist Manager für Spezialprodukte bei der Harris Products Group, A Lincoln Electric Co. Er ist seit 27 Jahren bei Harris tätig und war früher Vorsitzender des CGA-Ausschusses für industrielle Gasgeräte.