Der Nachweis der Dichtheit durch eine Wasser-Druckprüfung ist eine gängige praktische Vorgehensweise bei der Herstellung von Druckgeräten wie Druckbehälter, Rohrleitungen und andere drucktragende Ausrüstungsteile. Wird damit die Anforderung der Dichtheitsnachweises nachgewiesen?
Die hydrostischen Druckprüfung ist nach Anhang I Nr. 3.2.2 der Druckgeräterichtlinie 2014/68/EU Bestandteil der Schlussprüfung. Primär ist dieser Test ein Nachweis für eine ausreichenden Druckfestigkeit des Druckgerätes bzw. Bauteils (Feststellung der Integrität). Diese Druckprüfung wird unabhängig vom vorgesehenen verwendeten Fluid (Gas oder Flüssigkeit, Fluidgruppe 1 oder Fluidgruppe 2) in der Regel mit Wasser (ggf. mit anderen Flüssigkeiten) durchgeführt (hydrostatische Druckprüfung). Unter bestimmten Voraussetzungen kann in Ausnahmefällen diese Prüfung auch als Gasdruckprüfung durchgeführt werden z. B. wenn Flüssigkeiten aufgrund von Einbauten für das Druckgerät ungeeignet wären.
Welche Anforderungen an die Dichtheit hat DGRL?
Die DGRL enthält direkt keine Anforderungen an die Dichtheit bzw. Dichtheitsnachweis des Druckgerätes. Es heißt lediglich, dass alle druckbedingten Gefahren im Hinblick auf die beabsichtigte Verwendung und das/die vorgesehene/n enthaltene/n Fluid/e zu bewerten und zu berücksichtigen sind (siehe auch Leitlinie E-03). Lediglich bei der Auslegung nach experimentellen Methode unter Punkt 2.2.4 des Anhang I der DGRL besteht die Anforderung, dass bei der Druckfestigkeitsprüfung keine „signifikante Undichtheiten“ auftreten dürfen. In EN 13445-5 Pkt. 10.2.3.9 heisst es: „Während der Druckprüfung sind keine Undichtheiten in der drucktragenden Umschließung zulässig.„
Nur indirekt über die Ermittlung der druckbedingten Gefahren im Rahmen der vom Druckgerätehersteller durchzuführenden Gefahrenanalyse können sich Dichtheitsanforderungen stellen, z. B. wenn durch Leckagen von gefährlich eingestuften Fluiden Gefährdungen entstehen. Der Druckgerätehersteller muss daher die Dichtheitsanforderungen selber festlegen, wenn er dies im Rahmen der Gefahrenanalyse für erforderlich hält. Dazu gehören z. B. konstruktive Anforderungen, das geeignete Dichtheitsprüfverfahren, die Nachweisgrenze (zul. Leckagerate), der Prüfzeitpunkt, das geeignete Prüfmittel. Unberührt bleiben die Anforderungen, für die sich der Hersteller im Rahmen des Vertragsrechts verpflichtet hat z. B. Bestellvorschriften bzw. Kundenspezifikationen.
Welche „Dichtheit“ ist gemeint?
Eine absolute Dichtheit gibt es nicht. Jede Weichstoffdichtung oder jede lösbare Verbindung z. B. Flanschverbindung ist selbst bei optimaler Ausführung etwas gasdurchlässig. Dabei spielt die Viskosität des Fluids eine entscheidende Rolle. So können kleinste Spalten und Öffnungen für Flüssigkeiten (hohe Viskosität) „dicht“ sein, Gase (niedrige Viskosität) aber in relativ großen Mengen durchlassen. In der Technik muss man daher eine gewisse „Undichtheit“ zulassen, man spricht von einer Leckagerate. Als Maß für die Leckagerate ist die Einheit mbar*l/s. Als Kriterium für „dicht“ kann eine spezifizierte zulässige Leckagerate sein. Bei der Bewertung gilt ein Bauteil als „dicht“, wenn die mit dem gewählten Prüfverfahren und der erforderlichen Prüfempfindlichkeit die nachgewiesene Leckagerate nicht größer ist als die zulässige Leckagerate.
Reicht die Wasserdruckprüfung für den Dichtheitsnachweis aus?
In der Praxis wird die Wasserdruckprüfung im Rahmen der Festigkeitsprüfung meist auch für den Dichtheitsnachweis verwendet, d. h. während bzw. nach einer bestimmten Druckhaltezeit (meist 30 Minuten) wird visuell geprüft, ob Leckagen auftreten. Dieser Dichtheitsnachweis kann in bestimmten Anwendungsfällen ausreichend sein (wasserdicht), z. B. wenn das Druckgerät für ein flüssiges Fluid bestimmt ist. Wird das Druckgerät jedoch mit einem anderen dünnflüssigen Fluid wie z. B. Benzin, Petroleum oder einem gasförmigen Fluid betrieben, reicht die Wasserdruckprüfung für einen Dichtheitsnachweis nicht aus. In diesen Fällen ist eine zusätzliche Dichtheitsprüfung mit Luft oder anderen Prüfgasen erforderlich, die allerdings vor der Wasserdruckprüfung durchgeführt werden sollte. Wird die Dichtheitsprüfung mit Luft bzw. anderen Prüfgasen nach der Wasserdruckprüfung durchgeführt, so kann aufgrund einer möglichen „Verstopfung“ eines Leckkanals durch Wasser eine Dichtheit vorgetäuscht werden, was später im Betrieb zu unzulässigen Gas-Leckagen führen kann. Falls die Dichtheitsprüfung nach der Wasserdruckprüfung durchgeführt wird, sind vorher aufwendige Trocknungsmaßnahmen erforderlich (kurzes Durchblasen mit heißer Luft reicht dabei nicht aus).
Prüfverfahren zum Nachweis der Dichtheit
Für unterschiedliche Nachweisgrenzen stehen geeignete Dichtheitsprüfverfahren nach EN 1779 zur Verfügung, die der Hersteller entsprechend seinen Anforderungen auszuwählen und festzulegen hat z. B.
- Blasenprüfung unter Luftdruck im Wasserbad (Verfahren C1 nach EN 1779)
- Blasenprüfung unter Luftdruck mit schaumbildenden Mitteln (Verfahren C2 nach EN 1779)
- Druckabfall- bzw. Druckanstiegsmethode
- Dichtheitsprüfung unter Verwendung von speziellen Prüfgasen (Helium/Wasserstoff) mit Leckdetektoren
Zusammenfassung
Nur bei geringen Dichtheitsanforderungen z. B. bei flüssigen Fluiden kann die Wasserdruckprüfung gleichzeitig auch als Dichtheitsnachweis gelten. Anderenfalls muss der Hersteller des Druckgerätes entsprechend der zul. Leckagerate geeignete Dichtheitsprüfungen mit Luft bzw. anderen Prüfgasen vor der Wasserdruckprüfung durchführen.