Knappes Helium?
Die Heliumpreise schwanken je nach Verfügbarkeit auf dem Weltmarkt in regelmäßigen Abständen deutlich. In jüngster Zeit sind die Heliumpreise wieder gestiegen, was auf eine Reihe von Gründen zurückzuführen ist, darunter die Wartung großer Gasquellen, aber auch politische Krisen wie in der Ukraine. Zeit, sich nach Alternativen umzusehen!
Während für einige Anwendungen wirklich nur Helium in Frage kommt, können andere von einem Wechsel zu einem alternativen Prüfgas profitieren.
Was braucht man für ein gutes Spürgas?
Verschiedene Gase haben unterschiedliche Eigenschaften, die das Gas für die Dichtheitsprüfung mehr oder weniger geeignet machen. Ein gutes Prüfgas sollte...
- eine niedrige Viskosität haben, so dass es leicht durch einen Leckagekanal fließen kann
- einen niedrigen natürlichen Hintergrund in der Luft haben, so dass das aus einem Leck austretende Gas zuverlässig von der Umgebungsluft unterschieden werden kann
- sollte nicht in typische industrielle Testbereiche emittiert werden
- umweltfreundlich sein
- nicht gesundheitsschädlich sein
- erschwinglich sein
- jederzeit verfügbar sein
| Mythos Leckortung |
|---|
| Manchmal wird argumentiert, dass ein gutes Spürgas eine kleine Molekülgröße braucht. Alle Atome oder Moleküle haben jedoch eine Größe von einigen Ångström (1 Å = zehnmillionster Teil eines Millimeters). Bei der Lecksuche in der Industrie haben die Kunden in der Regel mit Lecks von 10-7 m bis 10-5 m (0,1 bis 10 μm) zu tun. Typische Lecks sind also um einen Faktor 1.000 bis 100.000 größer als ein Atom. Die Molekülgröße eines Gasatoms spielt für die Lecksuche keine Rolle. |
Welche Gase eignen sich also am besten für die Verwendung als Prüfgas?
| Gas | Viskosität bei Raum-temperatur | Umwelt-freundlich | Unschädlich für die Gesundheit der Menschen | Konzentration in der Luft |
|---|---|---|---|---|
| Luft | 18.2 μPa·s | Ja | Ja | 100% |
| Kohlendioxid | 14.6 μPa·s | Ja, wenn aus der Luft entnommen | Ja, bei geringer Konzentration | 400... 450 ppm |
| Stickstoff | 17.5 μPa·s | Ja | Ja | 78% |
| Methan | 10.9 μPa·s | Nein (Treibhausgas) | brennbar | Keine |
| Ammoniak | 9.9 μPa·s | Nein (Treibhausgas) | Giftig + entflammbar | keine |
| Helium | 19.7 μPa·s | Ja | Ja | 5 ppm |
| Wasserstoff | 8.8 μPa·s | Ja | Entflammbar | 0,5 ppm |
Die Tabelle zeigt, dass alle Gase eine ausreichend niedrige Viskosität haben, aber nur Helium erfüllt alle Kriterien für ein Prüfgas. Die zweitbeste Lösung ist die Verwendung von Formiergas, einem Gemisch aus 5% Wasserstoff und 95% Stickstoff. Da Wasserstoff nur in 5%iger Konzentration verwendet wird, wäre die kleinste nachweisbare Leckrate um den Faktor 20 höher. Der natürliche Hintergrund ist jedoch um den Faktor 10 niedriger, und zusammen mit der etwas geringeren Viskosität des Gemischs im Vergleich zu reinem Helium unterscheidet sich die Gesamtempfindlichkeit unter Laborbedingungen nur um den Faktor 1,7.
Bei industriellen Anwendungen müssen einige weitere Dinge beachtet werden:
5 Tipps für den Umstieg von Helium auf Wasserstoff
1. Achten Sie schon im Vorfeld auf mögliche Wasserstoffquellen!
Helium ist ein inertes Gas, das in der industriellen Produktion keine natürlichen Quellen hat, so dass seine natürliche Untergrundkonzentration sehr stabil ist. Wasserstoff hingegen ist ein natürliches Gas, das bei jeder Art von Verbrennung (z. B. bei LNG/CNG-Gabelstaplern, Schweißprozessen, Zigarettenrauch) und anderen industriellen Prozessen (wie Ätzen oder Galvanisieren, aber auch beim Laden von Bleibatterien) freigesetzt wird. Infolgedessen schwankt die Untergrundkonzentration im Laufe der Zeit erheblich, wenn einer dieser Prozesse in der Nähe stattfindet. Achten Sie darauf, dass Ihr Lecktestbereich weit von diesen Prozessen entfernt ist. Wenn möglich, wechseln Sie den Standort Ihres Prüfbereichs.
2. Einhausung und Frischluftzufuhr verwenden!
Um den Prüfbereich weiter von der industriellen Umgebung zu trennen, ist es am besten, den Prüfbereich in einen abgetrennten Bereich zu verlegen, in dem die Dichtheitsprüfung von allen anderen Wasserstoffquellen abgeschirmt ist. Auch eine Frischluftzufuhr zum Prüfbereich und ein gutes System zur Entlüftung der bei der Prüfung freigesetzten Gase sind eine gute Ergänzung.
3. Verwenden Sie Atemschutzmasken!
Wasserstoff ist auch in der menschlichen Atemluft beim Ausatmen enthalten. Aufgrund der Häufigkeit der Atmung verursachen die Wellen des ausgeatmeten Wasserstoffs erhebliche Schwankungen des Wasserstoffuntergrunds. Außerdem neigen die Bediener beim manuellen Schnüffeln dazu, direkt auf den zu prüfenden Bereich auszuatmen. Gesichtsmasken sind ein wirksames Mittel, um den Untergrund stabil zu halten und eine viel zuverlässigere Dichtheitsprüfung zu ermöglichen.
4. Passen Sie Ihre Leckraten-Grenzwerte an!
Wasserstoff wird wegen seiner Entflammbarkeit nicht zu 100 % in reiner Form als Prüfgas verwendet, sondern in der Regel in einem Gemisch von 5 % Wasserstoff in 95 % Stickstoff (dieses Gemisch wird oft als Formiergas bezeichnet, da es auch bei Schweißverfahren verwendet wird). Das Lecksuchgerät kann nur den Wasserstoffanteil des Prüfgases erkennen. Die kleinste nachweisbare Leckrate ist also um den Faktor 20 höher. Allerdings ist die Viskosität um 13 % geringer, so dass die Leckratengrenze insgesamt um den Faktor 17 höher liegt. Die Auslöseschwelle muss um den Faktor 17 angepasst werden. Einige Lecksuchgeräte bieten die Möglichkeit, die Verwendung von Formiergas im Menü auszuwählen, so dass die 5%ige Wasserstoffkonzentration bereits berücksichtigt wird.
5. Wählen Sie einen Dichtheitsprüfgerät nicht nur aufgrund eines Datenblatts aus!
Eine Broschüre über einen Wasserstoff-Lecksucher ist ein guter Anfang, wenn Sie sich mit der Verwendung von Wasserstoff als Prüfgas befassen wollen. Sie ersetzt jedoch nicht einen Praxistest des Lecksuchgeräts in Ihrer Umgebung. Die Datenblätter enthalten in der Regel keine Angaben darüber, wie gut ein Lecksuchgerät mit spezifischen Anforderungen und Umgebungsbedingungen zurechtkommt.
Um eine zuverlässige Lösung zu finden, sollten Sie sich ein Demo-Lecksuchgerät besorgen und es in Ihrer Umgebung und für Ihre Anwendung testen. INFICON bietet eine Vielzahl von Wasserstoff-Lecksuchern mit unterschiedlichen Leistungsbereichen und Preisklassen an. Das XL3000flex Lecksuchgerät kann wahlweise mit Helium oder Wasserstoff genutzt und im Low flow oder High Flow Betrieb eingesetzt werden und bietet so die höchste Flexibilität. Kontaktieren Sie uns, um Unterstützung zu erhalten und Ihre Vorführung vor Ort zu planen!
Wenn Sie mehr über die Verwendung von Wasserstoff für Dichtheitsprüfungen erfahren möchten, sehen Sie sich bitte auch unser On-Demand-Webinar an.