Temperaturverhalten von Graphitdichtungsmaterialien – Testmethoden, Untersuchungen, Vergleiche

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Daher sollte es im Interesse der Betreiber liegen, Graphitfolien mit erhöhtem Oxidationsschutz einzusetzen. Sie wurden ursprünglich speziell für die Automobilindustrie entwickelt, um die hohen Temperatur-anforderungen an moderne Abgasanlagen zu erfüllen. Graphitfolien mit erhöhtem Oxidationsschutz sind inzwischen aber auch in der Chemie, Petrochemie und in Kraftwerken Stand der Technik. Sie weisen im Vergleich zu handelsüblichen Graphitqualitäten eine erheblich verbesserte Temperaturbeständigkeit auf, was sich darin ausdrückt, dass sich die Masseverlust-Kurve um etwa 150 °C zu höheren Temperaturen verschiebt. Abbildung 3 zeigt den Gewichtsverslust an Luft als Funktion der Temperatur. Beim Einsatz in Flanschen und Armaturen ist der Gewichtsverlust entsprechend geringer, das Verhältnis der einzelnen Materialien zueinander bleibt aber bestehen.

Oxidationstests

Eine hohe Temperaturbeständigkeit beziehungsweise geringes Oxidationsverhalten ist entscheidend für eine gesicherte Dichtfunktion und gleich bleibende Dichtungskennwerte über die Lebensdauer einer Dichtung. Aus diesem Grund haben die niederländischen Anlagenbetreiber der CAPI Group einen Oxidationstest in ihre Spezifikation aufgenommen. Er lehnt sich an den bestehenden Oxidationstest der EN 14772 an. Der in der EN 14772 beschriebene Test ist gut geeignet, um Materialien direkt miteinander zu vergleichen, hat jedoch Schwächen in Bezug auf Reproduzierbarkeit und Vergleichbarkeit mit Untersuchungen in unterschiedlichen Öfen. Abhängig vom Ofentyp, der Brennkammergröße und der Luftzufuhr ergeben sich teilweise deutlich unterschiedliche Messergebnisse.

Um einheitliche Ergebnisse zu erhalten und einfach konzernübergreifend miteinander vergleichen zu können, hat sich die CAPI Group auf Prüfungen mittels TGA festgelegt. Mindestens genau so wichtig wie die Auswahl des Ofens war die Definition der Größe und Dichte des zu prüfenden Folienmusters, da sowohl Angriffsfläche als auch offene Graphitporen Einfluss auf das Oxidationsverhalten haben. Die Temperatur von 670 °C, der Testablauf und die maximal erlaubte Oxidationsrate von vier Prozent pro Stunde wurden aus der bestehenden Norm EN 14772 übernommen.

Das ergänzte Prüfverfahren nach EN 14772 hat gezeigt, dass sich bei einer oxidationshemmenden Graphit-Sorte ein Masseverlust von zwei bis vier Prozent ergibt. Der Masseverlust bei einer Standardsorte beträgt 10 bis 15 Prozent, der einer handelsüblichen Sorte (i.d.R. mit Ursprung Fernost) sogar 20 bis 30 Prozent, wobei mit handelsüblichen Proben sogar noch höhere Werte erreicht werden. Die Festlegungen der CAPI Group und deren Umsetzung, beispielsweise bei Shell, sind in Bezug auf die Eignung von Graphitdichtungsmaterialien hinsichtlich deren Temperaturbeständigkeit ein Schritt in die richtige Richtung.

Die Autoren sind Mitarbeiter der SGL Technologies GmbH, Meitingen.

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