Komponenten eines Kryo-/Kältedämmsystems

Ein Kältedämmsystem besteht aus einer Kombination der folgenden Hauptkomponenten:

• Isoliermaterial PIR-Schaum
• Isoliermaterial Schaumglas
• Isoliermaterial Glaswolleflocken für kryogene Anwendungen
• Primäre und sekundäre Dampfsperren
• Flexible selbstklebende Bänder und Metallfolien
• Kontraktionsfugen und das dazugehörige Schutzsystem
• Dampfsperrende Beschichtungen
• Dichtungsmittel für kryogene Anwendungen
• Metallummantelung, mit Metallstreifen und Dichtungsmasse zur Nahtabdichtung

Dämmstoff – Polyisocyanurat-Hartschaum (PIR)

Für die Eigenschaften von Polyisocyanurat-Hartschaum sind die in CINI 2.7.01 zusammengefassten Mindestanforderungen zu beachten. Die wichtigsten Anforderungen sind im Folgenden aufgeführt, ansonsten gilt CINI 2.7.01 als Mindestanforderung.

Zusammensetzung gemäß ASTM C591

• Polyisocyanurat-Hartschaum (PIR), hergestellt mit FCKW-/HFCKW-freiem Treibmittel.
• Schaumstoffstruktur: maximal geschlossene Zellen (> 90 % gemäß EN ISO 4590 – ASTM D2856).

Eigenschaften von PIR-Hartschaum

• Temperaturbereich: von -200°C bis +120°C
• Spezifisches Gewicht (EN ISO 845 – ASTM D1622): mindestens 40 kg/m3 und höchstens 52 kg/m3
• Wärmeleitfähigkeitskoeffizient für nicht gealterten Schaum (EN 12667 – ASTM C177): max. 0,021 W/mK bei +20°C und max. 0,016 W/mK bei -160°C
• Wärmeleitfähigkeitskoeffizient für gealterten degradierten Schaumstoff (für die Dimensionierung der Dicken ermittelter Wert): 0,025 W/Mk für eine Durchschnittstemperatur von -65°C,
• Geschlossene Zellen (EN ISO 4590 – ASTM D2856): mehr als 90%
• Wasseraufnahme (ISO 2896 – ASTM D2842): max. 5 Volumenprozent
• Wasserdampfdurchlässigkeit (ASTM E96 Verfahren A – ISO 1663): 30 (+/-10) g/(m2.24h) bei 23°C und 85% relativer Luftfeuchtigkeit
• Chloridgehalt (ASTM C871): höchstens 60 mg/kg
• Mindestdruckfestigkeit (EN 826 – ASTM D1621): höher als (250 kPa und 200 kPa)
• Mindestzugfestigkeit (ASTM D1623) höher als (420 kPa und 320 kPa)
• Maßhaltigkeit (EN 1604): kleiner oder gleich 1%
• PH: 6 > 7
• Schaumstoff sollte vor längerer UV-Bestrahlung geschützt werden
  

Klassifizierung der Entflammbarkeit und des Brandverhaltens

• Temperaturindex EN ISO 4589-3: über 390°C
• Klassifizierung des Brandverhaltens: Kategorie A2 oder B gemäß NF EN 13501 (Euroklasse – schwer entflammbar), Anforderungen an den Brandverhaltenstest:
  • Kategorie M1 gemäß NF P92 501
  • Kategorie B1/B2 nach DIN4102 (vertikale Verbrennung)

Isoliermaterial – Schaumglas

Die Eigenschaften von Schaumglas sind in den Mindestanforderungen der CINI 2.9.01 zusammengefasst. Die wichtigsten Anforderungen sind im Folgenden aufgeführt.

Zusammensetzung nach ASTM C552 oder EN 14305

Schaumglas, ohne Bindemittel und bestehend aus geschlossenen Zellen.

Eigenschaften von geschäumtem Glas

• Temperaturbereich: -196°C bis +430°C;
• Dichte (ASTM D1622 oder EN 1602): 115 kg/m3;
• Wärmeleitfähigkeitskoeffizient der Platten (ASTM C177 oder EN 12667): max. 0,048 W/mK bei +50°C und max. 0,02 W/mK bei -180°C;
• Wärmeleitfähigkeit von Schalenplatten (ASTM C177 oder EN ISO 8497): max. 0,052 W/mK bei +50°C und max. 0,022 W/mK bei -180°C;
• Geschlossene Zellen (EN ISO 4590 – ASTM D2856): 100%;
• Wasserdampfdurchlässigkeit (ASTM E96 Verfahren A oder EN 12086): max 0 ng / (Pa.s.m) bei 23°C und 50% relativer Luftfeuchtigkeit;
• Druckfestigkeit (ASTM C165 oder EN 826): 500 kPa in allen Richtungen.
• Chloridgehalt (ASTM C871 oder EN 13468: Ionenchromatographie): max. 10 mg/kg;
• PH-Wert (ASTM C871 oder EN 13468): zwischen 7 und 10,5;

Isoliermaterial – lose Mineralwolle für kryogene Anwendungen

Die Eigenschaften von Mineralwolle für kältetechnische Anwendungen. Die Verwendung ist den Dehnungsfugen und speziellen Teilen des Isoliersystems wie Ventilen, Flanschen usw. vorbehalten:

• Lose Stein-/Glaswolle für kryogene Anwendungen
• Wärmeleitfähigkeitskoeffizient zwischen 0,017 und 0,022 W/ m.K bei -170°C, der im Angebot des Auftragnehmers anzugeben ist
• Zulässiger Temperaturbereich von -200°C bis +120°C, der im Angebot des Auftragnehmers angegeben werden muss
• Kein organisches Bindemittel
• Dichte: ist im Angebot des Auftragnehmers anzugeben
• Maximale Kompression im Einsatz: 50%
• Mindestanforderungen an das Brandverhalten: A2 (M0)

Primäre Dampfsperre

Für die Eigenschaften der primären Dampfsperre gelten die in Abschnitt 4.4.21 des CINI 1.3.02-Datenblatts und des CINI 1.3.53-Datenblatts zusammengefassten Mindestanforderungen. Die wichtigsten Anforderungen sind im Folgenden aufgeführt:

• Diese primäre Dampfsperre besteht aus zwei Lagen einer Elastomerbeschichtung, die in der zweiten Lage durch ein Glasfasergelege verstärkt ist

Bezüglich der als Dampfsperre verwendeten Beschichtung:

• Elastomerbeschichtung auf Lösungsmittelbasis gemäß der technischen Spezifikation 3.2.03 von CINI
• Zulässiger Temperaturbereich -50°C bis +100°C
• Wasserdampfdurchlässigkeit, max. 0,001 g/m².h.mm Hg (gemäß ASTM E96 Verfahren E)
• Chloridgehalt (ASTM C871): höchstens 90 ppm
• Flammendispersionsindex (ASTM E84): weniger als 7

Was das Glasfasergelege betrifft:

• Vom Beschichtungslieferanten empfohlenes Glasgewebe, Typ und Ausführung
• Stoff und Anzahl der Fäden pro Länge müssen angegeben werden
• Masse pro Flächeneinheit, in g/m2, die anzugeben ist
• Mindestanforderungen an das Brandverhalten: A2 (M0)

Sekundäre Dampfsperre

Für die Eigenschaften der sekundären Dampfsperre gelten die Mindestanforderungen, die im CINI-Datenblatt 3.3.10 zusammengefasst sind. Die wichtigsten Anforderungen sind im Folgenden aufgeführt:

• Dreischichtiger Aufbau aus Polyesterfolie/Aluminiumfolie/Polyesterfilm
• Zulässiger Temperaturbereich von -60°C bis +120°C
• Wasserdampfdurchlässigkeit, max. 10×10-6 g/m².h.mm Hg (ASTM E96 Verfahren E)
• Mindeststärke: 12 Mikrometer Polyesterfolie und 25 Mikrometer Aluminiumfolie Gesamtstärke mindestens 50 Mikrometer
• Masse pro Flächeneinheit, mehr als 100 g pro m²
• Zugfestigkeit, min. 100 MPa
• Reißfestigkeit (Elmendorf), min. 400 g/mm

Flexible selbstklebende Bänder und Metallfolien

Glasfaserverstärktes Band

Die erste Schicht aus PIR-Hartschaum auf der Rohrseite und alle Zwischenschichten desselben Schaums sollten mit Klebeband gemäß der Technischen Spezifikation CINI 2.25.01 (Kapitel 2.4 „Synthetisches Klebeband“) befestigt werden. Die wichtigsten Anforderungen sind im Folgenden aufgeführt:

• Band mit Glasfasern verstärktem Kunststoff
• Zulässiger Temperaturbereich von -120°C bis +120°C
• Mindestbreite 38 mm
• Mindestdicke 0,14 mm
• Mindestklebekraft 200 gr / 25 mm²

Stahlumreifungen und Befestigungselemente

Die äußere Schicht aus PIR-Hartschaum, die Metallverkleidung und das Gehäuse der Ventile sind mit Stahlbändern und den dazugehörigen Klemmen umreift. Beide Komponenten bestehen aus austenitischem Edelstahl, teilweise in Übereinstimmung mit der technischen Spezifikation von CINI 2.25.01 (Abschnitt 2.1 „Bänder auf Rollen von 10-20 kg“). Die wichtigsten Anforderungen sind im Folgenden aufgeführt:

• Austenitischer geglühter rostfreier Stahl, Cr-Ni 18-10 (z.B. ASTM A167 TP 304)
• Mindestbreite und -dicke: 13 mm x 0,5 mm für DN 400 und kleiner
• Mindestbreite und -dicke: 19 mm x 0,5 mm für DN 400 und größer
• Schellen aus geglühtem austenitischem rostfreiem Stahl mit gleicher Dicke, die die gleiche Nutzlast wie das Stahlband gewährleisten, und von einem Typ, der dem Typ des verwendeten Stahlbandes entspricht

Kontraktionsfuge und zugehöriges Schutzsystem

Die Dehnungsfuge besteht aus Mineralwolle für kältetechnische Anwendungen und ist in den technischen Spezifikationen CINI 5.1.06 („Kältedämmung – Dehnungsfugen“) und CINI 3.25.01 – 2.1 (Hilfsstoffe für die Kältedämmung) aufgeführt.

Zwei Arten des Schutzes von Dehnungsfugen, je nach ihrer Lage im Kältedämmsystem:

• Die Schrumpfungsfugen der inneren und mittleren Hartschaumschicht werden durch eine sekundäre Dampfsperre abgedeckt und geschützt, wie oben beschrieben.
• Die Schrumpfungsfugen der äußeren Hartschaumschicht werden mit einer gewellten Schicht aus 1 mm dickem Butylkautschuk gemäß ISO 188 (CINI 3.25.01 – 2.1) abgedeckt und geschützt. Dieser Butylkautschuk-Schutz der Fuge wird auf beiden Seiten der Schrumpfungszone mit Stahlband befestigt, wie im vorherigen Absatz beschrieben.

Dampfsperrenbeschichtung – Endstücke und Abschlüsse

Die Eigenschaften der „Vapour Stop“-Beschichtung, die für die Abschottung und die Endstücke verwendet wird, basieren auf den Mindestanforderungen, die im CINI-Merkblatt 3.2.09 („Zweikomponenten-Abdichtung“) zusammengefasst sind, mit einer zusätzlichen Verstärkung aus Gittergewebe aus Glasfasern. Die wichtigsten Anforderungen sind im Folgenden aufgeführt:

Kryogene Zweikomponenten-Elastomerbeschichtung zur Verwendung als Beschichtung für Dichtungen und Barrieren:

• Zweikomponenten“-Elastomerbeschichtung, gemäß der technischen Spezifikation 3.2.09 von CINI
• Zulässiger Temperaturbereich von -196°C bis +120°C
• Wasserdampfdurchlässigkeit, max. 0,001 g/m².h.mm Hg (ASTM E96 Verfahren E
• Durchschnittlicher Feststoffgehalt (ASTM D1644): 55% nach Volumen
• Chloridgehalt (ASTM C871): maximal 90 ppm
• Flammpunkt (ASTM D93): 23°C
• Zwei Schichten der Beschichtung bei Verwendung als Dampfsperre und drei Schichten bei Verwendung als Dampfsperre

Zusätzliche Verstärkung für Dampfsperren:

• Vom Beschichtungslieferanten empfohlenes Glasgewebe, Typ und Ausführung
• Stoff und Anzahl der Fäden pro Länge müssen angegeben werden
• Masse pro Flächeneinheit, in g/m2, die anzugeben ist
• Mindestanforderungen an das Brandverhalten: A2 (M0)

Die gewählte Dampfbremsbeschichtung ist für das gesamte System einheitlich und ermöglicht es somit, alle Verbindungen für den zulässigen Temperaturbereich (-196°C bis +120°C) mit einer einzigen kryogenen Beschichtung zu versehen. Die Verwendung eines zweiten Typs für den Temperaturbereich (-50°C bis +120°C) ist nicht zulässig.

Kryogenes Fugendichtmittel

Die Eigenschaften des Fugendichtstoffs, der zum füllen der Längs- und Rundnähte der verschiedenen Hartschaum-Elemente und Dampfbremsen verwendet wird, entsprechen den Mindestanforderungen, die im CINI-Merkblatt 3.2.09 („Zweikomponenten-Dichtstoff“) zusammengefasst sind. Die wichtigsten Anforderungen sind im Folgenden aufgeführt:

• Kryogener Fugendichtstoff vom Typ „Zweikomponenten-Elastomer“ gemäß der Technischen Spezifikation 3.2.09 von CINI
• Zulässiger Temperaturbereich von -196°C bis +120°C
• Wasserdampfdurchlässigkeit, max. 0,001 g/m².h.mm Hg nach (ASTM E96 Verfahren E)
• Durchschnittlicher Feststoffgehalt (ASTM D1644): 55% nach Volumen
• Chloridgehalt (ASTM C871): maximal 90 ppm
• Flammpunkt (ASTM D93): 23°C

Äußere Schutzverkleidung aus Metall

Die Eigenschaften der schützenden Metallverkleidung vom Typ „mit reinem Aluminium beschichtetes Stahlblech, bekannt als Typ 2 und vorlackiert“, beziehen sich auf die Mindestanforderungen, die im Datenblatt CINI 3.1.02 zusammengefasst sind. Die wichtigsten Anforderungen sind im Folgenden aufgeführt:

• Beidseitig mit reinem Aluminium beschichtetes Stahlblech mit einer Mindeststärke von 50 Mikrometern
• Typ 2, d.h. „reines Aluminium beschichtet“, mit 300 g/m² pro Seite
• Mindestdicke der Verkleidung:
  • 0,55 mm für Kältedämmsysteme mit einem Außendurchmesser von weniger als 400 mm0,8 mm für Kältedämmsysteme mit einem Außendurchmesser von mehr als 400 mm (gemäß den Empfehlungen der DTU Nr. 67.1)
  • 1 mm für Ventilkästen und Zubehör
• Norm NF A36.345 – Eisen- und Stahlerzeugnisse – Vollständig mit Aluminium beschichtete Stahlbleche – Bleche und Coils – Dicke 0,5 mm bis 3 mm – Maximale Breite 1540 mm
• CINI-Norm 3.1.02 (Chemische Eigenschaften gemäß (ASTM A463M), Tabelle 2 Handelsklasse – Korrosionsbeständigkeit gemäß (ASTM A463M) – Mindestbreite 500 mm)

Besondere Anforderungen und Abweichungen von den Eigenschaften der Metallverkleidung können als „Alternativen“ im Angebot des Auftragnehmers angegeben und dem Auftraggeber zur Genehmigung vorgelegt werden.

Fragen oder Kontakt?

Wenn Sie technische oder kaufmännische Fragen zu den Komponenten eines kryogenen Isolationssystems oder zu einer unserer anderen Lösungen haben, wenden Sie sich bitte an uns. Wir denken gerne mit Ihnen über die effizienteste Isolierlösung für Ihre Situation nach.