Gerillte mechanische Rohrleitungen bieten ein vielseitiges Rohr

Oct 07, 2023

Zwei der wichtigsten Elemente bei jedem Bau- oder Modernisierungsprojekt sind Sicherheit und Geschwindigkeit der Fertigstellung. Während eine Möglichkeit zur Erhöhung der Sicherheit darin besteht, Heißarbeiten nach Möglichkeit zu vermeiden, ist es in der Realität so, dass für viele Aufgaben rund um ein Kraftwerk Schweißen erforderlich ist. Ein Bereich, in dem Schweißen jedoch nicht immer erforderlich ist, ist die Installation oder Erweiterung von Rohrleitungssystemen.

Obwohl die Rohrverbindungsmethode für Hochdruck- und Hochtemperatur-Prozessrohrleitungssysteme von entscheidender Bedeutung ist, kann dies nicht für Balance-of-Plant-Rohrleitungssysteme gesagt werden. Dienste wie Kühlwasser, Umkehrosmose, Brandschutz, chemische Behandlung, Schmieröl und Druckluft können alternative, flammenfreie Verbindungsmethoden nutzen – von denen einige eine bis zu zehnmal schnellere Installation als Schweißen ermöglichen. Gerillte mechanische Rohrleitungen sind eine dieser Alternativen.

Eine genutete mechanische Rohrverbindung besteht aus vier Elementen: einem Rohr mit genutetem Ende, einer Dichtung, einem Kupplungsgehäuse und Befestigungselementen. Die Rohrnut wird durch Kaltumformen oder Einarbeiten einer Nut in das Rohrende hergestellt. Eine im Kupplungsgehäuse eingeschlossene Dichtung wird um zwei aneinanderstoßende, genutete Rohrenden gelegt, und der Keilabschnitt des Gehäuses greift in die Nuten ein. Die Schrauben und Muttern werden mit einem Steckschlüssel oder Schlagschrauber festgezogen und halten die Gehäusesegmente zusammen.

Im eingebauten Zustand umschließt das Kupplungsgehäuse die Dichtung und greift in die Nuten am Rohrumfang ein, um eine leckagefreie Abdichtung einer selbsthaltenden Rohrverbindung zu schaffen. Zusätzlich zu Rohr-zu-Rohr-Verbindungen (Abbildung 4) können Nutkupplungen verwendet werden, um Rohre mit Ventilen, Fittings und Zubehörteilen mit genuteten Enden zu verbinden und so ein komplettes Rohrleitungssystem zu schaffen.

Das Rollnuten ist die gebräuchlichste Methode zur Rohrendenbearbeitung. Beim Rollnutverfahren wird ein kleiner Teil der Rohrwandung radial verschoben, wodurch am Umfang des Rohres eine Nut entsteht, die außen vertieft und innen vertieft ist. Die Methode kann bei Zeitplan 5 bis Zeitplan 80 für Kohlenstoffstahl-, Edelstahl-, Kupfer- und Aluminiumrohre mit Durchmessern von 0,75 Zoll bis 72 Zoll angewendet werden.

Es gibt zwei Arten von Nutkupplungen: starre und flexible. Starre Kupplungen erlauben keine Bewegung und können überall dort eingesetzt werden, wo Steifigkeit in der Rohrverbindung erforderlich ist, ähnlich wie bei einer Schweiß- oder Flanschverbindung. Flexible Kupplungen ermöglichen eine begrenzte lineare und Winkelbewegung, um thermische und seismische Bewegungen sowie Vibrationen und Fehlausrichtungen auszugleichen. Die meisten in Kraftwerken verwendeten Rillenkupplungen sind starr, während flexible Kupplungen nur um rotierende Geräte herum verwendet werden, um Geräusche oder Vibrationen zu isolieren. Dadurch kann das System gemäß der Norm B31.1 Power Piping der American Society of Mechanical Engineers (ASME) unterstützt und geführt werden.

Ein wesentlicher Vorteil genuteter Rohrleitungen ist die flammenfreie Installation. Die Montage einer genuteten Rohrverbindung erfordert kein Schweißen, keine Flammen oder Hitze und es entstehen auch keine Dämpfe. Im Hinblick auf die Vorbereitung besteht keine Notwendigkeit, die Umgebung von brennbaren Materialien zu entfernen oder zu reinigen, und es ist auch keine erhöhte Belüftung oder Feuerabschirmung erforderlich. Während der Montage sind weder Brenner und Tanks erforderlich, noch sind die Rohrmonteure Flammen, Funken, Schlacke oder Dämpfen ausgesetzt. Eine Feuerwache ist nicht erforderlich. Dadurch verringern gerillte Systeme das Risiko für Personal und Sachwerte.

Durch die Minimierung des Schweißaufwands können sich zertifizierte Schweißer auf kritische Prozesssysteme konzentrieren, während Rohrinstallateure sich um die Bilanz der Anlagensysteme kümmern, was zur termingerechten Fertigstellung eines Projekts beitragen kann. Für das Nuten von Rohren und die Montage von Kupplungen sind keine speziellen Zertifizierungen oder Schulungen erforderlich. Die Prozesse sind einfach zu erlernen und zu übertragen.

Diese Vorteile wurden beim Bau des Kraftwerks South Hedland in der Region Pilbara in Westaustralien genutzt (Abbildung 5). Da das schnelle Wachstum erhebliche Investitionen in Energieprojekte erforderte, entschied sich die Anlage von Horizon Power aufgrund des engen Zeitrahmens und der abgelegenen Lage für gerillte Produkte. Die genuteten Rohrleitungen wurden für Dieselkraftstoff-, Roh-/Löschwasser-, demineralisiertes Wasser-, Trinkwasser- und Instrumentenluftsysteme ausgewählt und führten zu einer schnellen und sicheren Installation, die Heißarbeiten überflüssig machte und die Rohrendenfertigung vor Ort vereinfachte.

Die Sicherheitsvorteile genuteter Rohrleitungen werden durch die schnelle und einfache Systeminstallation ergänzt. Standard-Nutenkupplungen können bis zu fünfmal schneller als Schweißverbindungen und dreimal schneller als Flanschverbindungen installiert werden. Durch einbaufertige Kupplungen kann die Zeitersparnis verdoppelt werden. Für den Zusammenbau einer Nutkupplung sind keine Spezialwerkzeuge erforderlich, und für die meisten Kupplungen sind keine Drehmomentanforderungen erforderlich. Darüber hinaus bieten gerillte Systeme eine visuelle Bestätigung der ordnungsgemäßen Montage.

Beim Bau einer gasbefeuerten Testanlage von Alstom in Birr, Schweiz, waren Geschwindigkeit und einfache Installation von entscheidender Bedeutung (Abbildung 6). Durch die Verbindung der Kühl- und Löschwasserleitungssysteme mit genuteten Kupplungen, Ventilen und Fittings konnte Alstom die Installationszeiten im Vergleich zu herkömmlichen Verbindungsmethoden um 50 % reduzieren, was zu erheblichen Kosteneinsparungen und einer schnelleren Projektabwicklung führte. Die gerillten Komponenten ermöglichen außerdem einen einfachen Zugang für Wartungs- und Reparaturarbeiten.

Rillenkupplungen reduzieren die Ausfallzeit bei Wartungsarbeiten und vereinfachen bei Bedarf mit einer Verbindung an jeder Verbindung den Zugang zum System. Kupplungen lassen sich leicht zerlegen und aus der Verbindung entfernen. Nach Abschluss der Arbeiten kann die Kupplung ebenso schnell wie bei der Erstmontage wieder zusammengebaut werden. Diese Eigenschaft erleichtert Wartung, Reparatur und zukünftige Erweiterungen oder Modifikationen. Bei ordnungsgemäßer Installation und Betrieb innerhalb der Konstruktionsspezifikationen sind genutete mechanische Kupplungen so konzipiert, dass sie die gesamte Lebensdauer des Systems überdauern und weder Lecks noch Ausfälle aufweisen.

Gerillte Systeme bieten bei Bau- und Modernisierungsprojekten eine Reihe von Vorteilen, von der schnellen, flammenfreien Installation bis hin zur vereinfachten Wartung. Am wichtigsten ist, dass genutete mechanische Rohrleitungen Anlagenbesitzern die Möglichkeit bieten, die Projektabwicklung zu beschleunigen und gleichzeitig eine sichere Umgebung zu gewährleisten. ■

– Mitch Lee ist Spezialist für Geschäftsentwicklung im Energiemarkt bei Victaulic, einem Hersteller von mechanischen Rohrverbindungs- und Brandschutzsystemen. Er ist außerdem Mitglied des Construction Industry Institute.

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