Reinigung von Sauerstoffleitungen und -anlagen

    1. Grundlagen Sauerstoffreinheit

    2. Gegenüberstellung Beizen von Rohrleitungen und Entfetten von Rohrleitungen

    3. Feinstreinigung von Oberflächen - Entfetten von Sauerstoffleitungen

    4. Nachweis von Ölen und Fetten in sauerstoffführenden Leitungen

     


    1.1 Grundlagen Sauerstoffreinheit

    Die UGT 2000 GmbH wendet ein Verfahren zur Reinigung von Innenoberflächen für Sauerstoffleitungen an.  Das Verfahren ist hochspezialisiert und wird im wesentlichen bei Gasanwendungen angewendet.
    Um die Notwendigkeit des Nachweisverfahrens besser zu verstehen, muss an dieser Stelle weiter ausgeholt werden:

    Entfetten ist nicht mit Beizen in Verbindung zu bringen. Es sind grundverschiedene Anwendungsfälle

    Entfetten ist basierend auf alkalischer Basis

    Beizen ist basierend auf Säurebasis

    Durch das Entfetten werden keine metallischen Rückstände aus dem Produktionsprozess entfernt.

    Beim Entfetten für Sauerstoffanwendungen sind im Vorfeld durch den Anlagenbauer extreme Reinheitsanforderungen gestellt. Wir empfehlen unseren Kunden „sauber‘“ zu arbeiten und zusätzlichen Öleintrag – (Tragen der Rohre oder Apparateteile an der Rohrinnenwand mit ölverunreinigten Handschuhen, Verwendung von Sprühölen oder Fetten bei der Montage, unsachgemäße Lagerung und Verarbeitung etc.) auszuschließen. Durch unsauberes Arbeiten oder Crackprodukte, wie sie beim Verschweißen entstehen oder nicht vorgereinigte Werkstoffe kann es erforderlich sein, den Reinigungsprozess zu wiederholen, um die Oberfläche fettfrei zu erhalten.

    Konstruktiv müssen Toträume vermieden werden

    Aufbau eines logischen Fliesskreises, der eine komplette Vollfüllung des Apparates gewährleistet. Medienunberührte Teile werden nicht entfettet

    Frostfreiheit und Arbeiten bei Temperaturen über dem Gefrierpunkt

     

    Dabei kommt für die UGT 2000 GmbH im Wesentlichen der folgende Arbeitsablauf zum Tragen:

    Entleeren des Kreises und Spülen mit Wasser

    Befüllen des Kreises mit dem Reinigungsmittel über einen geschlossenes System

    Umwälzen des Entfettungsmittels über speziell entwickelte Anlagentechnik, welche ausschliesslich für Gasanwendungen freigestellt ist

    Aufheizen auf 40 bis 50°C

    Reinigen des Kreises unter dauerhaftem Umwälzen über die Reinigungsanlage

    Kontrolle des Reinigungsergebnisses und Kontrolle der Aufnahmefähigkeit des Reinigungsmittel durch Becherglasprobe

    Kontrolle pH Wert während der Reinigung

    Definierte Verschmutzung mit fluoreszierenden Öles im Abstrom des Kreislaufes und Kontrolle dieser eingebrachten Grundverschmutzung nach erfolgter Reinigung auf Fettfreiheit mittels UV

     


    1.2 Gegenüberstellung Beizen von Rohrleitungen und Entfetten von Rohrleitungen

     
    1.2.1 Beizen von Rohrleitungen

    Es können Beläge aus Korrosionsprodukten, Zunder, Kalkablagerungen sowie mineralische Ablagerungen entfernt werden.

    Zum Beizen kommen Mineralsäuren und organische Säuren zum Einsatz. Diese Wirkstoffe Lösen die Ablagerung. Als gelöste Inhaltsstoffe können diese aus dem System entfernt werden.

    Durch spezielle Zusätze, die Inhibitoren, kann der Metallangriff deutlich vermindert werden.

    Je nach Ablagerung und Temperatur können die Wirkmedien sowie die Einwirkdauer modifiziert werden.

    Mit Säuren ist keine Lösung von Mineralölen oder Fetten von Oberflächen möglich

    Säuren können auf einfachem Wege neutralisiert werden. Nach der Neutralisation entstehen nach Art der Ablagerung, Rückstände die einer Entsorgung unterliegen ( z.B. Cr- Rückstände aus Edelstahlbeizen) oder keiner Entsorgung zugeführt werden müssen (z.B. Ca.- Rückstände aus Entkalkung). Es ist klar definiert wie die Entsorgung zu erfolgen hat und entsprechend liegt ein gesicherter Entsorgungsweg vor.


    1.2.2 Feinstreinigung von Oberflächen - Entfetten von Sauerstoffleitungen

      Im Unterschied zum Säurebeizen kommen bei der Reinigung eine Mischung von verschiedenen Tensiden zum Einsatz. Dabei werden durch die Tenside langkettige organische Verbindungen umschlossen, von der Oberfläche gelöst und ausgetragen. Durch Existenz einer Vielzahl von kationischer, anionischer und neutraler Tenside unterscheidet sich das Verfahren deutlich vom Umlaufbeizen. Bei Reinigungsdienstleistungen im industriellen Bereich  wird vielmals bei hohen Temperaturen in Zusammenhang mit mechanischer Unterstützung gereinigt. Im Rohrleitungsbau sind Leitungen für technische Gase meist nicht isoliert. Die  Rohrleitungen von mehreren 100 m Länge und verschiedenen Durchmessern werden bei der Installation fest installiert. Bei tiefen Außentemperaturen wirkt die Rohrleitung dann als Wärmetauscher mit dem Effekt, dass sich das Reinigungsmittel zwischen Anfangs- und Endpunkt deutlich abkühlt. Gerade bei Temperaturen um den Gefrierpunkt besteht die Gefahr des Verschlusses durch Eis in der Rohrleitung

      Die chemischen Mechanismen sind grundsätzlich verschieden:

      Schäumungsverhalten des Reinigungsmittels

      Einfluss der Temperatur auf die Wirksamkeit des Reinigungsmittels

      Werkstoffverträglichkeiten (Pumpen  z.B. Gleitringdichtungen und Probleme mit Entfettung in Zusammenhang mit chem. Belastung)

      Einflüsse bei Montage und Installation (durch verschieden Hersteller und Importländer sind die verschiedenen Öl- und Fettverunreinigungen vielfältig und wenn dann nur durch Versuche nachvollziehbar. Dieser Aufgabe muss das Reinigungsmittel gerecht werden.)

      Durch den Einsatz von Tensiden entstehen ölverunreinigte Abwässer, deren Einleitung verboten ist.

      Nach der Reinigung sind in der Reinigungslösung unverbrauchte Tenside vorhanden. Ein Teil der Tenside hat bereits gebundene Fette aus dem Prozess eingeschlossen. Der andere Teil kann dann unbeabsichtigt diese Fette wieder in Lösung bringen. Die Waschlösung muss also entsprechend vorbehandelt werden um eine Einleitung zu ermöglichen. Dabei werden die Tenside aufgebrochen um eine folgende Ölabscheidung zu gewährleisten.

      Ein Nachweis von Ölen und Fetten auf Oberflächen ist mit Bestrahlung von Schwarzlicht bei bestimmten Wellenlängen möglich.


      Nachweis von Ölen und Fetten in sauerstoffführenden Leitungen

      Mittels Fluoreszenz wird nachgewiesen, dass keine Öle und Fette mehr vorhanden sind. Die meisten organischen Stoffe (u.a. Fette und Öle) sind fluoreszierend und leuchten wenn sie mit UV-Licht bestrahlt werden. Damit kann die Oberfläche visuell kontrolliert werden.
      Wenn dies der Fall ist, kann davon ausgegangen werden, dass die Rohrleitungen rein sind.
      Fluoreszenz von Ölen und Fetten
      Ein elektronisch angeregtes Molekül ist bestrebt die Energie wieder abzugeben, also vom angeregten Zustand in den Grundzustand zurückzukehren Geschieht dieses durch Abgabe von elektromagnetischer Strahlung wird der Prozess als Fluoreszenz bezeichnet. Die emittierte Strahlung ist im Allgemeinen langwelliger als die zur Anregung verwendete Strahlung, da vor dem eigentlichen Emissionsprozess Schwingungsenergie verloren geht. Nicht jedes angeregte Molekül fluoresziert, da es noch andere Möglichkeiten gibt Energie abzugeben.
      Öle und Fette zeigen Fluoreszenz, d.h. sie können auch mit Hilfe von Fluoreszenzspektroskopie untersucht werden. Zur Überprüfung auf Ölfreiheit wird die zu überprüfende Fläche mit UV-Licht bestrahlt. Zur besseren Erkennung der Öl- und Fettrückstände kann die Fluoreszenz noch mittels Tracer verstärkt und farbig besser sichtbar gemacht werden.
       

      Mit UV-Licht bestrahltes mit Öl verunreinigtes Rohr

      Die Abbildung zeigt ein mit UV-Licht bestrahltes vorher mit Öl verunreinigtes Rohr. Die Ölrückstände sind deutlich zu erkennen. Das verwendete Öl hat nur eine Konzentration von 0,1%. Dies zeigt, dass auch sehr geringe Mengen Öl durch UV-Licht nachweisbar sind.
      Sauerstoffführende Systeme müssen praktisch frei von Fetten, Ölen sowie anderen Kohlenwasserstoffen sein, da es sonst zu Selbstentzündungen kommt, die auch explosionsartig verlaufen können. In den Unterlagen der NASA ist ein Grenzwert von 55 mg/m² festgelegt. Zur Ermittlung der Nachweisgrenze wurde die Restverunreinigung gemessen, die mittels Fluoreszenz ohne Tracer nachweisbar ist. Dazu wurde eine definierte Fläche durch Tauchen in ein Gemisch aus Heizöl und n-Hexan benetzt. Mit diesem Gemisch wurde eine Verdünnungsreihe erstellt. Die gereinigten Probebleche wurden in die jeweiligen Lösungen getaucht und nach dem Verdunsten des n-Hexans wurde die Restverschmutzung ermittelt. Die letzte Fluoreszenz wurde bei einer Konzent-ration von 0,1% Heizöl in n-Hexan festgestellt. Gravimetrisch wurde eine Restverschmutzung von 20,1 mg/m² gemessen. Mit der Fluoreszenz kann die geforderte Restverschmutzung von 55 mg/m² gemessen werden. Bei Einsatz von Tracern kann die Nachweisgrenze weiter nach unten verschoben werden.

       

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