Kryogene Prüfung

Bedingungen, bei denen Gase bei sehr niedrigen Temperaturen, üblicherweise unter −150 °C, flüssig sind.

Ein Test, der überprüft, ob ein Testobjekt (z.B. Absperrventile oder Swivels) bei niedriger Temperatur korrekt funktioniert und den Anforderungen an Bedienbarkeit und interne/externe Dichtheit entspricht, sowohl während des Abkühlens als auch danach, und oft auch nach der Rückkehr zur Raumtemperatur.

Niedrige Temperaturen verursachen Schrumpfung, Spannungen und sprödes Verhalten und verringern die Elastizität von Elastomeren; ohne Überprüfung kann dies zu höheren Betätigungskräften, klemmenden Bauteilen und Leckagen führen.

Abhängig von Norm und Anwendung. Oft −196 °C (LN₂); für LNG, LOX oder LH₂ können andere Sollwerte gelten.

Ja. Meistens ein Pre-Test bei Umgebung, danach die Kryophase und ein kurzer Abschlusstest bei Raumtemperatur.

ISO 28921‑1 (Fertigungstests), ISO 28921‑2 (Typgenehmigung), BS 6364 und Shell MESC SPE 77/200 und 77/306.

Maßgeschneiderte Verfahren sind möglich, wenn diese zuvor festgelegt wurden.

Oft bestimmt der Endnutzer die Norm. Abweichende oder zusätzliche Anforderungen können wir in einer projektspezifischen Testprozedur festlegen, mit u.a. Sollwert, Abkühlgeschwindigkeit, Anzahl der Zyklen und Leckgrenzen.

In der Regel ja. ITIS ist ein nach ISO 17025 akkreditiertes Prüflabor und damit eine Konformitätsbewertungsstelle (CBI) – auf Englisch: conformity assessment body (CAB).

Als unabhängige Organisation prüfen wir, ob Produkte, Prozesse, Personen oder Dienstleistungen gesetzliche Anforderungen, Normen oder Spezifikationen erfüllen. Die Akkreditierung erhöht das Vertrauen und die internationale Akzeptanz; die endgültige Akzeptanz liegt beim Kunden/der Behörde.

Datenblatt (DN/NPS, Klasse/PN, Materialien), Zeichnung/Stückliste, Dichtungsmaterialien, Norm/Kriterien, Bedienungsart (Hand/Getriebe/Antrieb), Prüfmedium und eventuelle Projektspezifikationen (Reinheit, O₂-Kompatibilität).

Ja. Prüfobjekte, die unter kryogenen Bedingungen getestet werden sollen, müssen vollständig frei sein von: Schmutz, Fett, Öl, Feuchtigkeit. Für (flüssige) Sauerstoffanwendungen gelten oft zusätzliche Anforderungen an Reinigung und Kontrollen.

Nicht immer. Mit Schraub- oder Klemmadaptern kann in manchen Fällen ohne Schweißen getestet werden. Ob das sicher möglich ist, hängt vor allem vom Prüfdruck ab (und zusätzlich von Größe/Gewicht und Temperatur).

Achtung: Adapter bringen zusätzliche Risiken mit sich (Lösen, Leckagen). Für höhere Drücke oder schwerere/cryogene Tests empfehlen wir daher geschweißte Prüfdeckel oder als sicherste und zuverlässigste Lösung. Es bleibt eine Einzelfallentscheidung; nehmen Sie Kontakt auf, um die Bedingungen pro Test zu besprechen.

Abhängig von Produkt, Norm und Testziel.

Oft: Thermoelemente an festen Messpunkten mit Datenlogging, Drucksensoren, Helium-Massenspektrometer für externe Leckage, Durchflussmesser für Sitzleckage und Drehmoment-/Kraftaufnehmer für die Bedienung.

Normen können die Anzahl der Messpunkte, Stabilisierungskriterien und Genauigkeiten vorschreiben; alle Mittel sind kalibriert und rückverfolgbar.

Ja, sofern die Methode in unseren Geltungsbereich fällt. Der aktuelle Geltungsbereich ist bei der RvA; auf Anfrage senden wir den Link oder das Zertifikat. Tests außerhalb des Geltungsbereichs führen wir nach denselben Verfahren durch; die Berichterstattung ist dann nicht akkreditiert.

Sollwert gemäß Norm/Kundenanforderung; kontrolliertes Abkühlen mit kaltem, verdampftem Stickstoffgas oder LN₂; kontinuierliche Temperaturüberwachung an den Messpunkten, starten sobald alle Punkte innerhalb der Toleranz stabilisiert sind.

Bis alle vorgeschriebenen Messpunkte die Zieltemperatur erreichen und innerhalb der Stabilisierungskriterien liegen; die Dauer hängt u.a. vom Sollwert, der Norm, aber vor allem vom Gewicht des Prüfobjekts ab.

Jeder Sollwert unter Raumtemperatur bis einschließlich −196 °C (LN₂). Beispiele: −162 °C (LNG) und −183 °C (LOX).

Extern: Helium (rein oder Gemisch) mit Massenspektrometer. Intern: normalerweise trockener Stickstoff (N₂); bei etwa −196 °C verwenden wir Helium als Medium, da Stickstoff kondensieren kann. Andere Medien nach Absprache.

Bei festgelegtem Druckunterschied und Strömungsrichtung, mit einem kalibrierten Durchflussmesser. Vergleich mit Normgrenze oder vorher vereinbartem Grenzwert.

Ja, oft vorgeschrieben. Wir messen das Moment oder die Kraft unter festgelegten Bedingungen und prüfen gegen Norm- oder Kundenlimits.

Je nach Norm und Konfiguration; in der Regel mehrere Zyklen.

Spezifikation für Niedertemperatur/Cryoservice, mit u.a. Anforderungen an extended bonnet unter −50 °C (Dampfraum), Produktions- und FE-Prüfungen mit Leckgrenzen sowie Berichterstattung/Markierung.

Britische Norm für kryogene Absperrventile (−50 °C bis −196 °C), mit u.a. Verpflichtung für erweiterte Haube/Dichtung, Orientierungsanforderungen für die Spindel, Zyklen- und Leckagekriterien für Metall-/Weichsitz, mit Berichtswesen und Kennzeichnung.

Vorprüfung bei Umgebung, kontrolliertes Kühlen und Stabilisieren, Niederdrucksitz bei niedriger T, externe Leckageprüfung mit Helium, Funktionszyklen und Momentmessung, danach Hochdrucksitz schrittweise bis CWP und ein kurzer Endtest bei Umgebung.

Typprüfung zwischen −50 °C und −196 °C mit LN₂ oder gekühltem Gas; repräsentatives Ventil aus dem Maßbereich, feste Zyklen und Messungen am Betätigungsdrehmoment, Sitz- und externe Leckage, plus vollständiger Bericht.

Grenzwerte für interne/externe Undichtigkeiten und Anforderungen an Bedienbarkeit/Bedienzeitpunkt; genaue Werte sind in der Norm oder Projektspezifikation festgelegt.

Dies wird im Testbericht als „nicht konform“ gemäß den anwendbaren Kundenanforderungen und/oder Normen vermerkt. Das Absperrventil hat sich somit als funktional für die vorgesehenen Betriebs- oder Entwurfsbedingungen erwiesen. Ein Retest ist oft erst nach Korrekturmaßnahmen möglich, beispielsweise eine technische Modifikation wie die Anpassung von Toleranzen, gefolgt von einem vollständigen Retest gemäß derselben Testprozedur.

Oft ja, um bleibende Effekte (z.B. Kaltverformung) festzustellen.

Austenitische Edelstahllegierungen und Nickellegierungen schneiden in der Regel gut ab. Ferritische/Duplex-Stahlsorten und bestimmte Gussqualitäten erfordern besondere Aufmerksamkeit; prüfen Sie die Kerbschlagzähigkeit und die minimale Auslegungstemperatur.

Sitze: PTFE/gefülltes PTFE bei niedrigen Momenten; PCTFE maßbeständig bis sehr niedrigen Temperaturen und geeignet bei höheren Drücken; PEEK eingeschränkt.

Harte Sitze: Grafit oder Metall. Elastomere verlieren bei niedrigen Temperaturen ihre Elastizität und sind häufig als primäre Dichtung ungeeignet.

Ein P-T-Diagramm ist ein Diagramm oder eine Tabelle, die zeigt, welcher maximal zulässige Druck (P) ein Absperrventil oder das verwendete Material bei einer bestimmten Temperatur (T) haben darf. Es ist die Grundlage, um zu beurteilen, ob ein Absperrventil für Ihre Konstruktions- und Betriebsbedingungen geeignet ist.

Kurz erklärt

• Ziel: Bestimmung der Druckbewertung bei Betriebstemperatur (Herabsetzung bei höheren T, Sprödigkeitsrisiko bei niedrigen T).
• Quelle: Herstellerangaben oder Normen (u.a. ASME B16.34, EN 12516) je Material (z.B. WCB, CF8M), Druckklasse (Class/PN) und Anschluss.
• Komponenten: Für Gehäuse/Haube, Schrauben/Flansche, Dichtungen und Sitze (PTFE, Elastomer, Graphit) können separate Grenzwerte gelten. Der niedrigste Grenzwert bestimmt die Gesamtrating.
• Medieneinfluss: Einige Tabellen unterscheiden Medien(gruppen) und Korrosions-/Schlagzuschläge.

Wie verwendet man es?

1. Material, Druckklasse und Verbindungstyp des Absperrventils wählen.
2. Betriebstemperatur auf der T-Achse suchen und den dazugehörigen Druck ablesen.
3. Zusätzliche Grenzen für Sitz/Dichtung überprüfen (weiche Sitze haben oft niedrigere T-Grenzen).
4. Sicherheitsabstände und Norm-/Kundenanforderungen berücksichtigen; der niedrigste Wert aller Teilkomponenten ist maßgeblich.
5. Im Zweifelsfall: immer der Herstellertabelle für den spezifischen Typ/Seriennummer folgen.

Wichtige Anmerkungen

• Werte sind material- und normenspezifisch; keine generischen Zahlen verwenden.
• Hohe Temperatur ⇒ Druckbewertung sinkt (Herabsetzung).
• Niedrige Temperatur ⇒ auf Zähigkeit und Einschlaganforderungen achten (spröder Bruch).
• Prüfdruck ≠ Betriebsdruck: Hydro-/Pneumatikprüfung folgen eigenen Regeln und überschreiten oft vorübergehend die Betriebsbewertung unter kontrollierten Bedingungen.

Um die Dichtung aus der Kältezone herauszuhalten. So verringert man die Wahrscheinlichkeit von Sprödigkeit einer Kegelabdichtung, Eisbildung und höheren Betätigungsmomenten und es bleibt Raum für Isolierung und gute Bedienbarkeit. Länge und Ausführung folgen der anwendbaren Norm oder Kundenvorgabe, wie ISO 28921, BS 6364 oder Shell SPE 77/200.

Richtlinie: Die Verlängerung muss lang genug sein, um die Spindeldichtung auf einer Temperatur zu halten, die im Bereich des Dichtungsmaterials liegt.

Ja. Die Hauptgefahren: O₂-Verdrängung durch verdampftes LN₂, Erfrierungen, Versprödung von Materialien und Druckaufbau durch Gefrieren.

Wir begrenzen dies durch Schutzräume, Belüftung und O₂-Überwachung, Abschirmungen/Interlocks, PSA, Arbeitsanweisungen und Notfallverfahren; nur geschultes Personal testet.

Ja, über das ITIS Cloud Portal (gesicherter Livestream). Vor-Ort-Beobachtung nach Absprache.

Das ist ohne zusätzliche Informationen schwer vorherzusagen. Die Dauer hängt in hohem Maße von Masse und internem Volumen des Testobjekts, der Prüftemperatur und dem Temperaturprofil, der Norm oder dem Verfahren, der Anzahl der thermischen Zyklen und dem Prüfdruck bzw. den Prüfdrucken ab. Das Aufwärmen und kontrollierte Abkühlen nehmen meist die meiste Zeit in Anspruch.

Das hängt von denselben Faktoren ab. Für ein gezieltes Angebot benötigen wir: Produkttyp, Gewicht und Abmessungen, Sollwert(e), Norm oder Verfahren, Anzahl der Zyklen, Testdruck(e) und das Innenvolumen.

Bevorzugte Reihenfolge, wo erlaubt: zuerst Kryo, dann Hydro. Muss Hydro vorher erfolgen, dann strikt folgen: entleeren und bedienen, langzeitiges Vakuumtrocknen (eventuell mit trockenem N₂-Spülen), visuelles Reinigen/Inspektieren, wo praktisch Dichtungen trocken wieder montieren, Taupunkt überprüfen und erst dann Kryo. Hydrodruck kann Wasser in Kapillaren pressen; vollständige Entfernung ist schwierig.

Ja. Durch Schrumpfung, erhöhte Reibung und Materialverhalten fallen Konstruktionsfehler und Verunreinigungen schnell auf; Ausschussquoten sind daher relativ hoch.

Ursachen: Restwasser/Öl/Fett, nicht qualifizierte Teile (Soft Seats, Dichtungen, Stempelabdichtungen, Lager), ungeeignete „Low-Temp“-Schmierstoffe, Toleranz-/Ausrichtungsprobleme und unzureichende Konditionierung.

Vorgehen: testen sauber, trocken, ölfrei; trocknen/spülen bis zu niedrigem Taupunkt; nachweislich kryo-taugliche Materialien und Schmierstoffe mit Datenblatt wählen; ruhige Kühlstrategie sicherstellen und ausreichende Einweichzeit gewährleisten; Komponenten- oder Mock-up-Vorqualifikation.

Typentest: eine Designqualifikation bei niedriger oder kryogener Temperatur eines repräsentativen Exemplars aus einer Designfamilie; die Zulassung gilt für Größen und Druckklassen innerhalb dieser Familie, Beispiele: ISO 28921-2, BS6364.

Produktionstest: eine Stichprobe eines Absperrventils aus einer Charge, um zu überprüfen, ob die gelieferte Produktion den festgelegten Anforderungen entspricht, Beispiele: ISO 28921-1, Shell 77/200.

Ein Typentest wird häufig bei einem neuen oder geänderten Design, neuen Abmessungen oder Druckklassen, neuen Materialien oder geänderten Dichtungsmaterialien vorgeschrieben. Ziel: Das Design für die gesamte Designfamilie zu qualifizieren.

Wählen Sie einen Produktionstest bei Serien- oder Projektlieferungen, um die Chargenkonformität zu überprüfen (Stichprobe oder 100 %, je nach Norm/Kundenanforderung) und bei der Versandprüfung.