Rohrleitungen verbinden Wie geklebte Rohrleitungsverbindungen über die Lebensdauer der Anlage halten

Autor / Redakteur: Daniel Dossenbach / Wolfgang Ernhofer

Im industriellen Rohrleitungsbau haben sich Klebeverbindungen für viele Anwendungen als ideal erwiesen, gerade auch für den Transport chemisch aggressiver Medien. Zwei Beispiele zeigen die Vorteile dieser Verbindungstechnik.

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Der Klebevorgang mit Diffusionsklebstoff wird oft als „chemisches Schweißen“ bezeichnet. Der Begriff beschreibt den Vorgang treffend, denn wie beim Schweißen wird das Material der Rohre und Fittings verflüssigt und anschließend stoffschlüssig verbunden.
Der Klebevorgang mit Diffusionsklebstoff wird oft als „chemisches Schweißen“ bezeichnet. Der Begriff beschreibt den Vorgang treffend, denn wie beim Schweißen wird das Material der Rohre und Fittings verflüssigt und anschließend stoffschlüssig verbunden.
(Bild: GF Piping Systems)

Kleben gehört zu den ältesten Verbindungstechniken. Bereits in früher Vorzeit verwendete man ein Destillat aus Birkenrinde, um Pfeilspitzen zu befestigen. Seither wurden zahlreiche Materialien für die Entwicklung von Klebstoffen herangezogen. Erste Patente für Klebstoffe gab es Mitte des 18. Jahrhunderts. Im frühen 20. Jahrhundert bildete die Entwicklung synthetischer Substanzen den Grundstein für industrielle Klebstoffe. Der Durchbruch für die Klebetechnik in industriellen Anwendungen war die Herstellung von Cyanacrylat-Klebstoffen, die erstmals 1960 gelang.

Heute ist die Klebetechnologie weder aus der Industrie, noch aus privaten Haushalten wegzudenken. Insgesamt finden sich heute mehr als 250 000 Klebstoffvarianten am Markt.

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Als hochentwickelte Verbindungstechnologie kommen Klebeverfahren in anspruchsvollen Bereichen zum Einsatz, so z.B. in der Automobilindustrie, im Flugzeugbau oder im Rohrleitungsbau. Qualität und Sicherheit sind hier besonders im Fokus.

Klebstoffe für Rohrleitungen

Die einfache und schnelle Installation, die tiefen Instandhaltungskosten sowie absolute Korrosions- und Inkrustationsfreiheit machen Kunststoff-Rohrleitungssysteme zu einer attraktiven Alternative zu Metallsystemen. ABS, PVC-C und PVC-U gehören dabei zu den Kunststoffen, die als klebbare Kunststoffe bezeichnet werden.

Im industriellen Rohrleitungsbau muss die Verbindung zwischen Rohren und Fittings oder Armaturen nicht nur einfach und schnell zu erstellen sein, sie muss unter kritischen Anwendungsbedingungen auch absolut zuverlässig sein. Zu transportierende Medien erreichen Temperaturen zwischen –60 °C in Kühlanwendungen und über 70 °C bei chemischen Prozessen. Auch Drücke bis 16 bar sind keine Seltenheit. Bei der Verarbeitung von Säuren, Laugen und anderen Chemikalien muss die Klebeverbindung genauso beständig sein wie die Rohrleitungskomponenten selbst. Die zuverlässige und vollständig dichte Verbindung muss dabei über die gesamte Lebensdauer der Anlage gewährleistet sein, die oft 20 Jahre und länger in Betrieb ist.

Der Klebevorgang mit Diffusionsklebstoff wird oft als „chemisches Schweißen“ bezeichnet. Der Begriff beschreibt den Vorgang treffend, denn wie beim Schweißen wird das Material der Rohre und Fittings verflüssigt und anschliessend stoffschlüssig verbunden. Erreicht wird diese Stoffschlüssigkeit vor allem durch die Klebstoffzusammensetzung. Die von GF Piping Systems eingesetzten Klebstoffe enthalten bis zu 20 % des Rohmaterials, aus dem auch die Fittings und Rohre bestehen. Beim herkömmlichen Schweißen wird Hitze zugeführt, um den Vorgang anzustoßen. Beim Kleben sorgen die Lösungsmittel des Klebstoffs für die Verflüssigung.

Vielseitige Einsatzgebiete von Klebstoff in der Verbindungstechnik

Im Jahr 1952 brachte Georg Fischer die ersten PVC-Fittings auf den Markt. Bei deren Entwicklung beschäftigte man sich auch intensiv mit neuen Verbindungstechnologien. So entstand die Rezeptur, aus der später der Klebstoff Tangit hervorging.

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1964 ging GF Piping Systems eine Partnerschaft mit dem weltweit größten Klebstoffhersteller Henkel ein. Gemeinsam wird bis heute aktiv an der Weiterentwicklung von Verbindungstechnologien gearbeitet. Über eine Milliarde erfolgreich installierter Verbindungen belegen die Zuverlässigkeit der Klebeverfahren und das Vertrauen der Anwender in die Technologie. Diese überzeugt vor allem durch einfache Handhabung sowie hohe Chemikalien- und Temperaturbeständigkeit. Zwei in Österreich realisierte Projekte illustrieren exemplarisch die Vielseitigkeit der Klebetechnologie im industriellen Rohrleitungsbau:

Körner Chemieanlagenbau war mit der Errichtung einer Anlage zur Entfettung und Vorbehandlung von Metallteilen vor dem Verzinken beauftragt. Bei der Zinkbad-Vorbehandlung kommen neben einem Wasserbad auch Laugen und Säuren zum Einsatz, außerdem müssen Absaugleitungen zur Rückleitung von Dämpfen an die Abluftwäscher installiert werden. Die Lösung umfasste Rohrleitungssysteme aus PVC-U, geklebt mit Tangit, manuell betriebene Kugelhähne sowie Dienstleistungen von der Materialprüfung und Werkstoffempfehlung bis hin zu Verlegeüberwachung und Onsite-Support. PVC-U konnte in diesen aggressiven Anwendungsbedingungen durch die hohe Beständigkeit gegen Chemikalien überzeugen. Die Anlage ging 2006 in Betrieb und arbeitet bis heute ohne Beanstandungen.

Für die Donauchem war es entscheidend, dass in der neuen, automatisierten Mischanlage für das flexible Abmischen und Herstellen verschiedener anorganischer Chemikalien nur wartungsfreundliche Rohrleitungen und Ventile mit hoher chemischer Beständigkeit eingesetzt wurden. Die Anlage arbeitet mit verschiedenen Mischungen von Säuren und Laugen bei Temperaturen zwischen 10 °C und 30 °C sowie Drücken bis 3 bar. Die Lösung umfasste Rohre aus PE 100 mit stumpfgeschweißten Verbindungen und Rohre aus PVC-U mit Klebeverbindungen, dazu Membranventile und Kugelhähne sowie Schweißmaschinen, Klebstoffe und Reiniger. Die Anlage wurde 2010 erfolgreich errichtet.

Verschiedene Kunststoffarten für geklebte Rohrleitungsverbindungen

In industriellen Anwendungen zählt PVC-U zu den am häufigsten eingesetzten Kunststoffen. Die Systeme sind von 0 °C bis 60 °C temperaturbeständig, bieten ausgezeichnete Resistenz gegenüber Chemikalien und Korrosion und sind dank einem breiten Produktsortiment universell einsetzbar. Diese Systeme eignen sich auch für die Lebensmittelindustrie und die Trinkwasseraufbereitung. PVC-U ist in der Chemie- und Textilindustrie weit verbreitet.

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Für aggressive Umgebungen, die Anlagen höchster Sicherheit und von langer Lebensdauer erfordern, sind PVC-C Systeme besonders geeignet. Mit einer Temperaturresistenz bis 80 °C sind PVC-C Systeme auch bei hohen Umgebungstemperaturen einsatzfähig. Wegen der hohen Resistenz gegenüber aggressiven Medien wie Mischsäuren, Säuren und Laugen werden die Systeme vor allem in der Chemie-, Papier- und Zellstoffindustrie und der Fertigung mikroelektronischer Bauteile eingesetzt.

ABS wird aufgrund der geringen Wärmeleitfähigkeit und der hohen Schlagzähigkeit in industriellen Anwendungen im Niedrigtemperaturbereich zwischen –50 °C und 60 °C eingesetzt. Dazu gehören unter anderem Kälte- und Kühlsysteme, aber auch Anwendungen in der Wasseraufbereitung. ABS weist eine gute Beständigkeit gegenüber Wasser, wasserlöslichen Salzlösungen und den meisten verdünnten Säuren und Basen aus. Speziell für Kälteanwendungen bietet GF Piping Systems das Cool-Fit ABS Plus System an. Durch die Vorisolierung sowie die schnelle und einfache Verlegung der Rohrleitungen kann Geld gespart werden.

In der Bildergalerie sehen Sie in Schaubildern, wie der Klebeprozess funktioniert.

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Der Klebeprozess
Fünf Schritte zur festen Verbindung

Nach der Vorbereitung durch Anfasen und Reinigen folgt der Klebevorgang:

1) Klebstoffauftrag: Der Klebstoff wird in einer gleichmässigen Schicht auf dem Fitting und dem Rohr aufgetragen.

2) Zusammenfügen: Überschüssiger Klebstoff wird ausgestossen und Hohlräume restlos geschlossen.

3) Anlösen und Aufquellen: Die Lösungsmittel erweichen die Oberfläche und lassen das Material aufquellen.

4) Chemische Schweissung: Aus dem Fitting- und Rohrmaterial entsteht zusammen mit dem Rohmaterial im Klebstoff eine homogene Verbindung.

5) Aushärtung: Das Lösungsmittel verflüchtigt sich zu etwa 90 %. Die restlichen 10 % bleiben in der Klebung erhalten und sorgen für die Flexibilität der Verbindung. Dies sorgt auch bei mechanischen Belastungen für eine zuverlässige und dichte Verbindung.

* Der Autor ist Product Manager bei GF Piping Systems. Kontakt: Tel. +41-5263-1111

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