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Von allen Sichtweisen im Maschinenraum ist ein tropfender, leckender oder spritzender Plattenwärmeaustauscher (PHE) wohl die beunruhigendste. Nicht nur verlieren Sie dabei Flüssigkeit, sondern ein Leck stellt auch eine inakzeptable Verletzung der Trennung zwischen zwei grundlegenden Systemen dar – meist zwischen dem Motor-Kühlmittel- und dem Rohwassersystem oder zwischen Schmieröl und Motor-Kühlmittel. Ein unentdecktes oder schlecht behandeltes Nadelloch-Leck kann sich rasch zu einem Kreuzkontaminationsereignis entwickeln, das emulgiertes Schmieröl, korrodierte Motorblockkomponenten oder sogar einen vollständigen Ausfall des Mantelwassersystems zur Folge hat. In den letzten 22 Jahren hat die SME Group jährlich über 500 maritime Service- und Nachrüstungsprojekte abgeschlossen, und unsere technischen Experten haben bei allen Arten von Schiffen Hunderte von PHE-Lecks auf etwa ein halbes Dutzend häufiger Ursachen zurückgeführt. Der nachfolgende Artikel behandelt die häufigsten Ursachen und gibt Ihnen Tipps, wie Sie das Risiko eines PHE-Lecks minimieren können.
Dichtungsverschleiß: Alterung, Verhärtung und Extrusion
Dichtungen sind die primären Dichtungselemente des PHE und stellen die Schwachstelle dar. Mit zunehmendem Alter sowie bei Einwirkung hoher Temperaturen, korrosiver chlorhaltiger Meerwasser und zyklischer Kompression verliert das Elastomermaterial seine Fähigkeit, sich nach Kompressionsset zurückzuerholen. Eine Nitrilkautschuk-Dichtung (NBR), wie sie bei Ölkühlern eingesetzt wird, wird spröde, wenn sie kontinuierlich über 90 °C ausgesetzt ist, und kann sich nicht mehr an Oberflächenunregelmäßigkeiten anpassen. Eine EPDM-Dichtung eignet sich für die Meerwasserseite, kann jedoch durch Kontamination mit Ölnebel oder Fett anschwellen oder weich werden (was zu Extrusion durch die Spalten zwischen den Platten führt). Extrusion stellt ein besonders gravierendes Problem dar, da die Verformung eine dünne Materiallippe bildet, die das Dichtungsprofil dauerhaft verändert – einmal extrudierte EPDM-Dichtungen versiegeln niemals wieder, selbst bei erneuter Anziehkontrolle nicht. Bei SME stellen unsere Serviceingenieure häufig Dichtungen ab, die bis zu fünf Jahre alt sind und einen Kompressionsset-Rückgang von über 30 % aufweisen (unabhängig vom äußeren Erscheinungsbild). Wir bevorzugen einen proaktiven Austauschplan, der sich an den gesamten Betriebsstunden und der bisherigen Temperaturbelastung der Dichtung orientiert, statt eines reaktiven Austauschs erst dann, wenn der PHE tropft und die Leistung stark beeinträchtigt ist. Das Installationsdatum sowie die thermischen Zyklen (Start-Stopp-Sequenzen), denen die Dichtung ausgesetzt war, ermöglichen eine wesentlich realistischere Einschätzung der nutzbaren Lebensdauer als eine alleinige Kalenderreferenz.
Falsches Montagetorque und ungleichmäßige Kompression
Ein PHE ist präzise mechanische Ausrüstung – nicht einfach nur Rohrleitungen, bei denen bis zum bitteren Ende Drehmoment aufgebracht werden muss. Einer der häufigsten Gründe für Service-Leckagen bei einer SME-Anlage hängt damit zusammen, wie fest die Verbindungsstifte beim Wiedereinbau nach Reinigung oder Demontage zur Inspektion angezogen wurden. Jeder Rahmen weist eine definierte Kompressionsabmessung auf – oft als Gesamtdicke von Dichtung und Platten angegeben –, die gleichmäßig über alle Platten hinweg erreicht werden muss, wobei das Drehmoment diagonal angelegt wird. Eine zu hohe Anzugskraft führt zur Zerstörung und Kompression der Dichtung, beschädigt die äußerst dünnen gewellten Platten (oft nur 0,5 bis 0,6 mm dick) und belastet die Stange über die Lager des Rahmens. Eine zu geringe Anzugskraft erzeugt unzureichenden Dichtungsdruck, wodurch Betriebs-„Umgehungsströme“ durch einzelne Kanäle entstehen und seitlich austreten; kritischer noch: eine einseitige Anzugskraft verursacht eine Verkantung der Platten, was Mikrospalte hervorruft – diese Spalte vergrößern sich noch weiter, sobald thermische Ausdehnung einsetzt. Wenn wir Drehmoment empfehlen, dann immer kalibriertes Drehmoment im Kreuz-/Sternmuster bei allen Montagedurchgängen, in mindestens drei Schritten bis zur vorgegebenen Kompressionslänge; zudem ist die Dichtungsstapelhöhe vor und nach dem Anziehen zu messen (weicht dieser Wert um mehr als 2 mm von der Typenschildangabe ab, empfehlen wir, den Vorgang zu unterbrechen und den Plattenstapel erneut auf Verschmutzung zwischen den Platten oder verbogene Platten an der Verschmutzungsstelle zu prüfen).
Spaltkorrosion auf der Plattenoberfläche
Obwohl moderne marine PHEs (Plattenwärmeaustauscher) aus Titan oder Edelstahl 316L nicht vollständig gegen lokalisierte Korrosion beständig sind. Die Lochkorrosion, gekennzeichnet durch winzige, tiefe Löcher auf den Plattenoberflächen, beginnt meist in der Dichtungsnut oder in Stagnationszonen, die sich im Strömungsverteilungsbereich bilden. Aggressive Chloridkonzentrationen (häufig in Seewasser tropischer Klimazonen oder Brackwasser) sowie niedrige Fluidgeschwindigkeiten sind die beiden Hauptursachen für Lochkorrosion, da sich bei ausreichend langsamer Strömung Ablagerungen bilden können, die unter sich eine Konzentrationszelle erzeugen. Sobald die Lochkorrosion die gesamte Plattendicke durchbohrt hat, entfällt die Trennung zwischen den beiden Fluidströmen, und es kommt sowohl intern (Vermischung) als auch extern zum Durchtritt. Bei SME stellten wir fest, dass Lochkorrosion häufig fälschlicherweise als Dichtungsversagen diagnostiziert wird, was zu unnötigen, routinemäßigen Dichtungsaustauschen führt, ohne die eigentliche Ursache zu beheben. Eine frühzeitige Erkennung von Lochkorrosion besteht darin, bei manuellen Überholungen einen Farbeindringtest an den Platten durchzuführen – insbesondere auf der Wärmeübertragungsfläche rund um die Einlassanschlüsse. Zudem darf die Strömungsgeschwindigkeit des Seewassers durch den PHE niemals unter 1,5 m/s sinken, um Ablagerungen zu verhindern. Falls Ihr Schiff überwiegend mit geringer Last betrieben wird, berücksichtigen Sie bitte eine Bypass- oder Umwälzleitung, um die Strömungsgeschwindigkeit oberhalb dieses Schwellenwerts zu halten.
Plattenfehlausrichtung und Dichtungsverlagerung während der Wiedermontage
Ein noch gravierenderes Problem – und sicherlich das leichter Vermeidbare – ist das Austreten von Flüssigkeit infolge einer mangelhaften Wiedermontage einer Einheit. Die Platten weisen eine „richtige Orientierung“ auf (mit Dichtungen abwechselnd an den vorderen/hinteren Flächen), und sie müssen in einer bestimmten Reihenfolge zu einem Stapel zusammengefügt werden. Wird eine Platte entweder verkehrt herum oder – weitaus häufiger – rückwärts eingebaut (mit der Dichtung auf der falschen Fläche), dann sind die Fluidkanäle benachbarter Platten nicht ausgerichtet, und die Dichtung kann keine echte Metall-zu-Metall-Verbindung mit der angrenzenden Platte herstellen. In vielen Fällen führt dies nicht nur unmittelbar zu internem Kurzschluss, sondern – falls die angrenzende Platte ausreichend nahe kommt – auch zum Austritt von Flüssigkeit aus der am weitesten entfernten Ecke der Dichtung nach außen in die Umgebungsluft. Schließlich lässt sich die Dichtung während des Hinzufügens weiterer Platten zum Stapel allzu leicht einfach anheben und aus ihrer Nut „herauslösen“ (insbesondere, wenn diese noch alte Klebereste oder Schmutz enthält). Bereits eine Aufwärtsverschiebung von lediglich 2–3 mm genügt, um die Dichtung unwirksam zu machen, was sowohl zu internem Kurzschluss als auch zu potenziellem externem Austritt führt. Deshalb wird in den Werkstattverfahren von SME jede Platte sorgfältig gereinigt, die Dichtungsnut unter Vergrößerung inspiziert und jede Dichtung vor dem Auflegen der nächsten Platte leicht mit einem gummierten Hammer festgeklopft. Ein dauerhaft angebrachter Pfeil zur Kennzeichnung der oberen und unteren Stapelseite ermöglicht es unserem Ingenieurteam, visuell zu prüfen, ob der Stapel „richtig herum“ montiert wurde.
Fazit: Wachsamkeit ist das beste Abdichtungsmittel
Es ist keine Frage, ob oder wann Ihr Plattenwärmeaustauscher lecken wird, sondern vielmehr eine Frage des Zeitpunkts, den Sie vollständig kontrollieren können. Durch die sorgfältige Anwendung eines geplanten Vorgehens zur Steuerung des Verschleißes alternder Dichtungen, die korrekte Anwendung der vorgeschriebenen Anzugsverfahren, die wachsame Prüfung von Materialermüdung sowie Hinweisen auf mechanische Spannungen und schließlich die äußerst sorgfältige und präzise Wiedermontage können Sie die Einsatzdauer Ihres PHE um Jahrzehnte verlängern und teure Kontaminationen sowie kostspielige Notdienste vermeiden. Bei der SME Group – mit über 100 Ingenieuren an Bord und operativ im Rahmen der Normen ISO 9001, ISO 14001 und ISO 45001 – führen wir Inspektionen direkt an Bord durch, stellen Ersatzteile bereit und führen umfassende Werkstatt-Überholungen in Werften weltweit durch – nicht zuletzt in Festlandchina. Eine zwölfmonatige Servicegarantie spiegelt unsere Qualitätsansprüche wider; und wenn wir mit unserer Philosophie ‚mehr als nur Ihre Sorge‘ handeln, sind wir erst dann zufrieden, wenn jede Dichtung begutachtet, jede Abnutzungslinie dokumentiert und jeder potenzielle Leckweg identifiziert wurde.