Prüfverfahren für Sicherheitsventile: Prüfung der Druckeinstellung, Dichtheitsprüfung und Neuzertifizierung

1. Geltungsbereich und Zweck

Dieser praktische Leitfaden behandelt Verfahren zur Demontage, internen Inspektion, Einstellungsdruckprüfung, Dichtheitsprüfung und Neuzertifizierung von federbelasteten Überdruckventilen (SPVs) und Pilotentlastungsventilen (PLVs), die zum Schutz von Industrieanlagen vor Überdruck eingesetzt werden. Die Prüfung und Wartung von ZK ist von entscheidender Bedeutung, um die Sicherheit des Personals, die Integrität der Ausrüstung und die Einhaltung von Fertigungsstandards zu gewährleisten. Dieses Verfahren wird auf VCs angewendet, die mit Flüssigkeiten, Gasen und Dampf in der Chemie-, Öl- und Gas-, Energie- und Lebensmittelindustrie arbeiten. Es wird empfohlen, das Ventil nach einem Überdruckereignis oder bei Verdacht auf eine Fehlfunktion des Ventils gemäß dem vorbeugenden Wartungsplan zu testen und erneut zu zertifizieren.

2. Vorsichtsmaßnahmen

ACHTUNG! Energie- und Lebensgefahr!

• Vor Beginn jeglicher Arbeiten mit der ZK ist unbedingt die Sperr-/Markierungsprozedur (LOTO) entsprechend den firmeninternen Anweisungen durchzuführen. Stellen Sie sicher, dass alle Energiequellen (mechanisch, elektrisch, hydraulisch, pneumatisch, chemisch, thermisch) isoliert und blockiert sind.
• Arbeiten Sie nicht unter Druck. Stellen Sie sicher, dass das System, in dem der ZK installiert ist, vollständig stromlos ist und der Druck auf Atmosphärendruck reduziert ist.
• Verwenden Sie geeignete persönliche Schutzausrüstung (PSA): Schutzbrille (DSTU EN 166:2017), Schutzhandschuhe (DSTU EN 388:2017), Schutzkleidung (DSTU EN ISO 13688:2016), Schutzschuhe mit Metallkappen (DSTU EN ISO 20345:2016) und Gehörschutz (DSTU EN 352-1:2017), wenn Sie mit lauten Geräten oder potenziell explosiven Umgebungen arbeiten.
• Heiße Flüssigkeiten und Dampf können schwere Verbrennungen verursachen. Lassen Sie Ventil und Rohrleitungen vor der Demontage vollständig abkühlen.
• Giftige oder aggressive Flüssigkeiten erfordern spezielle PSA und Handhabungsverfahren. Lesen Sie das Sicherheitsdatenblatt (MSDS) der im System enthaltenen Flüssigkeit.
• Verwenden Sie für schwere Ventile geeignete Hebegeräte. Achten Sie beim Transport und bei der Prüfung auf eine sichere Befestigung des Ventils.

3. Notwendige Werkzeuge und Materialien

4. Checkliste für die Inspektion vor der Reparatur

5. Schritt-für-Schritt-Anleitung

Bei diesem Verfahren wird der ZK aus der technologischen Linie demontiert und auf einem Spezialstand getestet.

1. Demontage des ZK von der Linie

   1. Isolierung und LOTO: Befolgen Sie Strikt das LOTO-Verfahren. Isolieren Sie den CC von allen Druck- und Energiequellen. Absperrventil vor und nach ZK schließen.
   2. Druck entlasten: Lassen Sie den Restdruck langsam und kontrolliert aus dem Abschnitt der Rohrleitung, in dem der ZK installiert ist, durch das Abflussloch ab. Stellen Sie sicher, dass der Druck Atmosphärendruck erreicht hat. Überstürzen Sie niemals den Druckentlastungsprozess.
   3. Entwässerung: Stellen Sie sicher, dass Flüssigkeiten vollständig aus dem Ventil und den angrenzenden Rohrleitungen abfließen.
   4. Schrauben herausdrehen: Lösen und lösen Sie die ZK-Flanschschrauben. Verwenden Sie die entsprechenden Schraubenschlüssel.
   5. ZC-Entfernung: Entfernen Sie das Ventil vorsichtig mit Hebezeug (wenn der ZC schwer ist) aus der Leitung. Stellen Sie sicher, dass das Ventil gleichmäßig abgestützt ist. Vermeiden Sie Stürze und Stöße, die die internen Komponenten des Ventils beschädigen könnten.
   6. Transport: Transportieren Sie den ZK in aufrechter Position zum Teststandort, um Schäden an Sattel und Bremsscheibe zu vermeiden.

2. Äußere Reinigung und Inspektion

   1. Reinigung: Reinigen Sie die Außenflächen des ZK gründlich von Schmutz, Rost und alten Dichtungen. Verwenden Sie für groben Schmutz Metallbürsten und für die Endreinigung fusselfreie Lappen mit Lösungsmittel.
   2. Detaillierte Sichtprüfung: Untersuchen Sie Gehäuse, Flansche, Kappe und Schaft erneut auf Risse, Verformung, Korrosionsschäden und Verschleiß. Achten Sie besonders auf Verbindungen und Schweißnähte.
   3. Typenschildprüfung: Stellen Sie sicher, dass alle Daten auf dem Typenschild (Einstelldruck, Rückstelldruck, Material) dem Datenblatt und den Systemanforderungen entsprechen.

3. Demontage (für vollständige Wartung)

   Dieser Schritt wird durchgeführt, wenn eine vollständige Wartung, interne Inspektion oder Reparatur geplant ist. Eine einfache Überprüfung des eingestellten Drucks erfordert möglicherweise keine vollständige Demontage.

   1. Markierung: Markieren Sie vor der Demontage die Teile, damit Sie das Ventil korrekt zusammenbauen können. Machen Sie ein Foto von der Position der Komponenten.
   2. Entfernen der Kappe/des Deckels: Lösen Sie vorsichtig die Schrauben, mit denen die Kappe/der Deckel befestigt ist.
   3. Entfernen der Feder: Entfernen Sie die Einstellscheiben (falls vorhanden) und ziehen Sie die Feder vorsichtig heraus. Überprüfen Sie die Feder immer auf Korrosion, Risse und Verformungen.
   4. So entfernen Sie den Vorbau, die Bremsscheibe und den Sattel: Entfernen Sie vorsichtig den Vorbau, die Bremsscheibe und den Sattel (falls abnehmbar).
   5. Komponentenreinigung: Reinigen Sie jedes Teil gründlich von Ablagerungen, Korrosion und Fremdpartikeln.

4. Interne Inspektion und Scharren

   1. Inspektion der Innenflächen: Überprüfen Sie die Innenflächen des Ventilkörpers auf Korrosion, Erosion und Kavitationsschäden.
   2. Inspektion des Sitzes und der Scheibe: Überprüfen Sie die Arbeitsflächen des Sitzes und der Scheibe sorgfältig auf Kratzer, Dellen, Korrosionsschäden oder Anzeichen von Erosion. Die Oberflächen müssen vollkommen glatt sein.
   3. Läppen (falls erforderlich): Wenn die Sattel- und Scheibenoberflächen beschädigt sind, führen Sie ein Läppen durch. Verwenden Sie Läpppasten von grober bis feiner Körnung. Erzielen Sie eine spiegelähnliche Oberfläche und perfekte Ebenheit. Die Ebenheit kann mit einem optischen Ebenheitsmessgerät und monochromatischem Licht überprüft werden (nicht mehr als 1-2 Lichtringe sind zulässig). Lassen Sie keinen übermäßigen Metallabtrag zu, da dies die Ventilgeometrie und -leistung beeinträchtigen kann.
   4. Federinspektion: Überprüfen Sie die Feder auf Verformung, Risse und Korrosion. Messen Sie die freie Länge der Feder und vergleichen Sie sie mit den Herstellerangaben. Eine verformte oder beschädigte Feder muss ersetzt werden.
   5. Inspektion von Stange und Führung: Überprüfen Sie die Stange auf Geradheit, Verschleiß oder Korrosion. Überprüfen Sie die Führungsbuchsen auf Verschleiß. Die Bewegung der Stange muss frei sein.

5. Sammlung von ZK

   1. Einbau des Sitzes und der Scheibe: Installieren Sie den gereinigten und geschliffenen Sitz und die Scheibe.
   2. So installieren Sie die Stange und die Feder: Installieren Sie die Stange, die Feder und die Einstellscheiben. Stellen Sie sicher, dass sich alle Komponenten in der richtigen Position befinden.
   3. Verschrauben der Kappe/des Deckels: Installieren Sie eine neue Dichtung (Material gemäß DSTU EN 1514-1:2009 für Flansche) und installieren Sie die Kappe/den Deckel. Ziehen Sie die Schrauben mit einem Drehmomentschlüssel über Kreuz gemäß den Empfehlungen des Herstellers fest. Typische Anzugsdrehmomentwerte für ANSI B16.5-Flansche: für M20-Schrauben der Klasse 8,8 – 200-250 Nm. Ein falsches Anzugsdrehmoment kann zu einer Verformung des Gehäuses, Undichtigkeiten oder einem Blockieren des Mechanismus führen.

6. Drucktest einstellen (Öffnungsdruck)

   1. Installation auf dem Prüfstand: Installieren Sie den ZK auf einem zertifizierten Prüfstand. Stellen Sie sicher, dass alle Verbindungen fest sitzen.
   2. Auswahl des Prüfmediums: Verwenden Sie das passende Prüfmedium: Luft oder Stickstoff für Gase/Dämpfe; Wasser oder Öl für Flüssigkeiten. Die Temperatur der Testumgebung sollte im Bereich von 15–25 °C liegen, sofern vom Hersteller nicht anders angegeben.
   3. Druckabgabe: Üben Sie langsam und gleichmäßig Druck auf den ZK-Einlass aus. Um den Öffnungspunkt genau zu bestimmen, sollte die Druckanstiegsgeschwindigkeit nicht mehr als 1 bar/s betragen.
   4. Festlegen des Öffnungsdrucks: Notieren Sie den Messwert des Referenzdruckmessers in dem Moment, in dem die Scheibe zu steigen beginnt (sichtbare Bewegung der Scheibe oder die erste stabile Blase für Gas ZK). Dies ist der Öffnungsdruck (Einstelldruck).
   5. Einstellung: Wenn der Öffnungsdruck nicht dem angegebenen Wert entspricht (zulässige Abweichung ±3 % für ZKs gemäß DSTU EN ISO 4126-1:2018), stellen Sie ihn mit der ZK-Einstellschraube ein. Um den Druck zu erhöhen, drehen Sie ihn, um ihn zu verringern, schrauben Sie ihn ab. Wiederholen Sie den Test nach jeder Anpassung. Versuchen Sie nicht, den Öffnungsdruck einzustellen, wenn das Ventil unter erheblichem Druck steht. Machen Sie vor der Einstellung immer den Druck ab.
   6. Erneuter Test: Führen Sie nach Erreichen des erforderlichen Öffnungsdrucks mindestens drei aufeinanderfolgende Tests durch, um die Stabilität der Einstellung sicherzustellen. Der Unterschied zwischen den Tests sollte 0,5 % nicht überschreiten.

7. Definition des Rücksetzdrucks

   Der Rückschließdruck ist der Druck, bei dem die ZK-Scheibe nach dem vollständigen Öffnen wieder in den Sitz zurückkehrt. Dies ist entscheidend, um Produktverluste zu minimieren und dauerhafte Lecks zu vermeiden.

   1. Fortsetzung des Tests: Nachdem Sie das Ventil vollständig geöffnet haben, reduzieren Sie langsam den Druck am Ventileingang.
   2. Festlegen des umgekehrten Schließdrucks: Notieren Sie den Manometerwert in dem Moment, in dem die ZK-Scheibe vollständig in den Sitz zurückgeführt ist und der Mediumfluss stoppt. Dies ist der umgekehrte Schließdruck.
   3. Kriterien: Bei Gasventilen beträgt der umgekehrte Schließdruck normalerweise 80–90 % des Öffnungsdrucks. Für flüssiges ZK - 90-95 % des Öffnungsdrucks. Spezifische Werte finden Sie im ZK-Pass. Ein unzureichender Rückschließdruck kann auf Probleme mit der Feder oder den internen Dichtungen hinweisen.

8. Sitzdichtheitstest

   Eine Sitzdichtheitsprüfung wird durchgeführt, um sicherzustellen, dass beim Betriebsdruck oder bei einem Druck nahe, aber unterhalb des Öffnungsdrucks keine Undichtigkeiten vorliegen.

   1. Druckversorgung: Legen Sie einen Druck von 80–90 % des eingestellten Drucks (gemäß DSTU EN ISO 4126-1:2018 und den Anforderungen des Herstellers) an den Eingang der Steuereinheit an. Halten Sie diesen Druck 1–5 Minuten lang aufrecht, um ihn zu stabilisieren.
   2. Testmethode für Gase: Senken Sie den Auslass des ZK in ein Messgefäß mit Wasser oder einer speziellen Flüssigkeit, um Blasen zu erkennen. Zählen Sie die Anzahl der Blasen in einer Minute.
   3. Zulässige Leckraten (Beispiel):
      • Für einen Wassertank mit einem Durchmesser eines bedingten Durchgangs bis DN50: 1-5 Blasen/min.
      • Für ZK mit dem Durchmesser des bedingten Durchgangs DN50-DN100: 5-10 Blasen/min.
      • Für ZK mit einem Durchmesser über DN100: 10-20 Blasen/min.
      • Für besonders kritische Anwendungen: 0 Blasen/min für 30 Sekunden.
      Überprüfen Sie stets die spezifischen Leckraten im ZK-Pass und die relevanten Industriestandards. Übermäßige Lecks erfordern ein erneutes Läppen oder Ersetzen der Sattel-/Scheibenkomponenten.
   4. Testmethode für Flüssigkeiten: Beobachten Sie den Flüssigkeitsfluss aus dem Auslass. Zulässige Lecks werden normalerweise in Tropfen pro Minute oder in „keine sichtbaren Tropfen“ gemessen. Alternativ können Sie die Druckabfallmethode in einem geschlossenen Volumen verwenden.

9. Externer Dichtheitstest

   1. Druckversorgung: Den Eingang des Steuerventils mit dem maximalen Betriebsdruck bzw. Öffnungsdruck beaufschlagen.
   2. Lecks erkennen: Tragen Sie eine Seifenlösung oder einen speziellen Lecksucher auf alle externen Verbindungen auf (Flansche, Gewindeverbindungen, Spindeleinführungspunkte). Das Fehlen von Blasen weist auf Dichtheit hin.

10. Dokumentation und Rezertifizierung

    1. Ausfüllen des Berichts: Füllen Sie den Testbericht aus, der Folgendes enthalten muss:
       • ZC-Daten (Modell, Seriennummer, DN, PN).
       • Angepasster Druck, Rückschließdruck, Ergebnisse der Dichtheitsprüfung.
       • Testdatum, Name und Unterschrift der verantwortlichen Person.
       • Gebrauchte Prüfgeräte und deren Kalibrierung.
       • Fazit zur Betriebstauglichkeit.
    2. Versiegelung: Nach erfolgreicher Prüfung und erneuter Zertifizierung muss die ZK-Einstellschraube versiegelt werden. Verwenden Sie eine zerstörungsfreie Dichtung (z. B. einen Metalldraht mit einer Kunststoffdichtung), die es unmöglich macht, den eingestellten Druck zu ändern, ohne ihn zu beschädigen.
    3. Markierung: Bringen Sie am HC ein neues Identifikationsschild an, das Informationen über das Testdatum, den eingestellten Druck, die Akten-/Zertifikatsnummer und das nächste Testdatum enthält.

11. Neuinstallation des ZK in der Leitung

    1. Vorbereitung der Flansche: Reinigen Sie die Rohrleitungsflansche von alten Dichtungen und Schmutz. Überprüfen Sie die Oberflächen auf Beschädigungen.
    2. Einbau einer neuen Dichtung: Installieren Sie eine neue, passende Dichtung zwischen den Flanschen des ZK und der Rohrleitung.
    3. Montage des ZK: Montieren Sie den ZK mit Hilfe von Hebezeugen vorsichtig in der vorgesehenen Position. Richten Sie die Flansche aus.
    4. Anziehen der Schrauben: Bringen Sie die Flanschschrauben an. Ziehen Sie sie mit einem Drehmomentschlüssel über Kreuz in mehreren Schritten auf das empfohlene Drehmoment an. Typische Werte finden Sie in Abschnitt 5e. Ungleichmäßiges Anziehen kann zu Undichtigkeiten und Verformungen der Flansche führen.
    5. Entfernung von LOTO: Entfernen Sie nach Abschluss aller Arbeiten und Inspektionen die Sperrung und Markierung von LOTO.

12. Wiederinbetriebnahme des Systems

    1. Allmählicher Druckanstieg: Erhöhen Sie den Systemdruck langsam und kontrolliert.
    2. Auf Undichtigkeiten prüfen: Wenn der Arbeitsdruck erreicht ist, prüfen Sie alle Verbindungen mit einer Seifenlösung auf Undichtigkeiten.
    3. Betriebskontrolle des ZK: Stellen Sie sicher, dass der ZK bei Betriebsdruck luftdicht bleibt und keine unbefugten Betätigungen möglich sind.

6. Checkliste für die Kontrolle nach der Reparatur

7. Anleitung zur Fehlerbehebung

8. Empfohlener Wartungsplan

9. Ersatzteilverzeichnis

Der rechtzeitige Austausch verschlissener Komponenten ist für den zuverlässigen Betrieb des Steuerungssystems von entscheidender Bedeutung. Typische Ersatzteile sind:

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10. Links

• DSTU EN ISO 4126-1:2018 Sicherheitseinrichtungen zum Schutz vor übermäßigem Druck. Teil 1. Sicherheitsventile.
• DSTU EN ISO 13688:2016 Schutzkleidung. Allgemeine Anforderungen.
• DSTU EN 166:2017 Mittel zum individuellen Augenschutz. Allgemeine technische Anforderungen.
• DSTU EN 388:2017 Schutzhandschuhe gegen mechanische Risiken.
• DSTU EN 352-1:2017 Persönliche Gehörschutzausrüstung. Kopfhörer.
• DSTU EN ISO 20345:2016 Persönliche Schutzausrüstung. Schutzschuhe.
• DSTU EN ISO 6789:2019 Drehmomentschlüssel und Schraubendreher.
• DSTU EN 1514-1:2009 Flansche und ihre Verbindungen. Arten von Dichtungen für Rohrflansche. Teil 1. Nichtmetallische Flachdichtungen mit Dichträndern.
• Betriebs- und Wartungshandbuch des Ventilherstellers (OEM).
• Interne Anweisungen des Unternehmens zum Arbeitsschutz und LOTO.