Wasserstoff-Messstelle auf Dichtheit prüfen: Gewinde, Adapter und Leckrate richtig bewerten

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Ein Drucksensor wird an einer Wasserstoffleitung montiert, das Gewinde ist fest angezogen und äußerlich ist kein Fehler erkennbar. Trotzdem fällt der Druck während der Dichtheitsprüfung langsam ab oder ein empfindliches Lecksuchgerät reagiert unmittelbar an der Messstelle. Ist der Sensor undicht, der Adapter falsch abgedichtet oder handelt es sich lediglich um Permeation?

Gerade bei H₂-Messstellen reicht es nicht aus, eine Verschraubung nach Gefühl fest anzuziehen. Entscheidend ist, welches Gewinde tatsächlich verwendet wird, wo die vorgesehene Dichtfläche liegt, welches Dichtprinzip der Hersteller vorsieht und ob alle Adapter, Dichtungen und Werkstoffe für Wasserstoff, Druck und Temperatur geeignet sind.

Zusätzlich muss zwischen einem lokal begrenzten Leck, einer messbaren Gesamtleckrate des Systems und Gastransport durch Dichtwerkstoffe unterschieden werden. Ein Druckabfall allein zeigt deshalb noch nicht eindeutig, an welcher Stelle eine Undichtheit vorhanden ist.

Komponenten für Wasserstoffanwendungen finden Sie unter H² Wasserstoff-Anwendungen. Spezielle Prüf- und Serviceanschlüsse sind unter H² MINIMESS-Kupplungen zusammengefasst.

Warum sind H₂-Messstellen besonders anspruchsvoll?

Eine industrielle Druckmessstelle besteht häufig nicht nur aus Sensor und Rohrleitung. In der Praxis kommen Absperrventile, Reduzierungen, Übergangsadapter, Prüfanschlüsse, Schläuche und weitere Komponenten hinzu.

Jede zusätzliche Schnittstelle erzeugt eine weitere potenzielle Leckstelle. Besonders kritisch sind Kombinationen, bei denen unterschiedliche Gewindesysteme oder Dichtprinzipien miteinander verbunden werden.

Bei Wasserstoff kommt hinzu, dass bereits sehr kleine Leckpfade relevant sein können. Eine Verbindung, die bei einem weniger anspruchsvollen Medium im normalen Anlagenbetrieb unauffällig erscheint, sollte deshalb nicht automatisch als für H₂ geeignet betrachtet werden.

Für die Dichtheit einer Messstelle müssen daher mindestens fünf Punkte gemeinsam stimmen:

• Werkstoff der medienberührten Komponenten,
• Gewinde beziehungsweise Anschlussgeometrie,
• Dichtprinzip und Dichtwerkstoff,
• fachgerechte Montage und
• geeignete Dichtheitsprüfung.

Gewinde und Dichtprinzip getrennt betrachten

Ein häufiger Fehler besteht darin, allein anhand der Gewindebezeichnung zu beurteilen, ob eine Verbindung dicht sein müsste.

Das Gewinde hat zunächst die Aufgabe, Bauteile mechanisch miteinander zu verbinden. Ob zusätzlich über die Gewindeflanken, über eine Stirnfläche, einen Konus, einen O-Ring oder eine metallische Dichtung abgedichtet wird, hängt von der jeweiligen Anschlusskonstruktion ab.

Bei einem zylindrischen Anschluss kann beispielsweise das Gewinde selbst vollständig intakt sein und trotzdem Gas austreten, wenn die vorgesehene Dichtscheibe fehlt oder die Dichtfläche beschädigt ist.

Umgekehrt kann bei einem konischen Rohrgewinde ein äußerlich vollständig eingeschraubter Adapter undicht bleiben, wenn Paarung, Einschraubtiefe oder vorgesehenes Gewindedichtmittel nicht stimmen.

Vor der Montage müssen deshalb immer zwei Fragen beantwortet werden:

Welches Gewinde liegt vor – und an welcher geometrischen Stelle soll die Verbindung tatsächlich abdichten?

NPT und G-Gewinde nicht verwechseln

NPT- und G-Gewinde gehören zu den häufigsten Anschlüssen an Drucksensoren und Adaptern. Obwohl beispielsweise 1/4″-Anschlüsse auf den ersten Blick ähnlich wirken können, besitzen sie unterschiedliche Geometrien und Dichtkonzepte.

Merkmal	NPT	G-Gewinde / BSPP
Grundform	Konisches Rohrgewinde	Zylindrisches Parallelgewinde
Typisches Dichtprinzip	Abdichtung im Bereich der Gewindeflanken mit geeignetem Dichtkonzept	Abdichtung normalerweise über separate Dichtfläche beziehungsweise Dichtelement
Montage	Einschraubtiefe und vorgesehene Gewindeabdichtung beachten	Gewinde erzeugt überwiegend Vorspannung für die eigentliche Dichtung
Typischer Fehler	Ungeeignetes Dichtmittel oder beschädigte Gewindeflanken	Fehlende, falsche oder beschädigte Dichtung

Bei einem G-Anschluss darf deshalb nicht automatisch versucht werden, die Verbindung durch immer stärkeres Anziehen des Gewindes abzudichten. Wenn beispielsweise eine Flachdichtung, ein O-Ring oder eine metallische Dichtfläche vorgesehen ist, muss genau dieses Element korrekt ausgelegt und montiert sein.

Ebenso dürfen NPT und G-Gewinde nicht miteinander verschraubt werden, nur weil sich die Bauteile zunächst einige Gewindegänge miteinander verbinden lassen. Gewindeprofil, Steigung und Geometrie sind nicht für eine solche Kombination vorgesehen.

Wann sind metallische Dichtungen sinnvoll?

Bei anspruchsvollen Gas- und Hochdruckanwendungen werden häufig metallische Dichtkonzepte verwendet. Dazu gehören beispielsweise definierte Konusverbindungen, metallische Dichtkanten oder dafür vorgesehene metallische Dichtringe.

Der Vorteil liegt darin, dass keine gasdurchlässige Elastomerschicht den eigentlichen Dichtspalt überbrücken muss. Eine metallische Dichtung funktioniert allerdings nur dann zuverlässig, wenn die vorgesehenen Dichtflächen geometrisch einwandfrei zusammenpassen.

Kratzer, Riefen, Partikel oder schräg angesetzte Verschraubungen können unmittelbar einen Leckpfad erzeugen.

Außerdem bedeutet „metallisch dichtend“ nicht automatisch „beliebig oft wiederverwendbar“. Je nach Konstruktion kann sich ein Dichtring bei der Montage plastisch verformen und muss anschließend ersetzt werden.

Entscheidend sind deshalb immer die Herstellervorgaben des konkreten Anschlusses.

Dichtmittel richtig auswählen

Bei Gewinden, für die ein zusätzliches Gewindedichtmittel vorgesehen ist, darf nicht irgendein im Betrieb verfügbares Dichtband oder eine beliebige Dichtpaste verwendet werden.

Das Dichtmittel muss zur Anschlussart, zum verwendeten Werkstoff, zur Temperatur, zum Druck und zum Medium passen. Zusätzlich muss geprüft werden, ob Hersteller beziehungsweise Betreiber dessen Verwendung für die konkrete H₂-Anwendung freigeben.

Zu viel Dichtmittel ist ebenfalls problematisch. Überschüssiges Material kann beim Einschrauben in die Leitung gelangen und Ventile, Düsen oder kleine Messkanäle verunreinigen.

Bei Anschlüssen, die über einen O-Ring, eine Flachdichtung oder einen metallischen Konus abdichten, ist zusätzliches Gewindedichtmittel häufig weder erforderlich noch sinnvoll. Das Gewinde erfüllt dort eine andere Funktion.

Ein bewährter Grundsatz lautet deshalb: Nicht das Gewinde nach Gefühl abdichten, sondern das für den Anschluss vorgesehene Dichtprinzip umsetzen.

Warum Adapterketten problematisch sind

Ein Drucksensor besitzt G 1/4, die Rohrleitung 1/4 NPT und dazwischen wird noch ein Prüfanschluss benötigt. Schnell entsteht aus einer einfachen Messstelle eine Kette aus drei oder vier Adaptern.

Mechanisch kann diese Lösung funktionieren. Für die Dichtheit ist sie jedoch ungünstig.

Jeder zusätzliche Übergang bringt:

• eine weitere Dichtstelle,
• zusätzliche Dichtwerkstoffe,
• weitere Montagefehlerquellen,
• zusätzliches Innenvolumen und
• weitere mögliche Oberflächen für Adsorption beziehungsweise Gastransport.

Hinzu kommt die mechanische Belastung des Sensors. Eine lange Adapterkette vergrößert den Hebelarm. Vibrationen oder Rohrbewegungen können dadurch höhere Kräfte auf den Prozessanschluss des Messgerätes übertragen.

Wenn möglich, sollte deshalb eine direkte Anschlussvariante gewählt werden, die Sensor und Prozessanschluss mit möglichst wenigen Übergängen verbindet.

Anzugsmoment und Montage richtig bewerten

„Noch etwas fester ziehen“ ist keine zuverlässige Methode zur Beseitigung einer Wasserstoffleckage.

Bei einer zu geringen Vorspannung kann die vorgesehene Dichtfläche nicht ausreichend belastet werden. Ein zu hohes Drehmoment kann dagegen Gewinde, Dichtkante, O-Ring oder Sensorgehäuse beschädigen.

Besonders bei kleinen Drucksensoren darf außerdem nicht über das Gehäuse oder den elektrischen Anschluss gegengehalten werden, wenn der Hersteller dafür definierte Schlüsselflächen vorsieht.

Für die Montage sind deshalb die Werte und Verfahren des jeweiligen Komponentenherstellers maßgeblich. Existiert ein festgelegtes Anzugsmoment, sollte dieses mit geeignetem Werkzeug umgesetzt werden.

Nach einem erfolglosen Dichtversuch sollte die Verbindung nicht unbegrenzt weiter angezogen werden. Sinnvoller ist es, sie druckfrei zu demontieren und Dichtflächen, Gewinde und Dichtelemente zu kontrollieren.

Was bedeutet eine Leckrate?

Die Aussage „die Verbindung ist dicht“ ist technisch nur dann eindeutig, wenn festgelegt wurde, welche Leckrate maximal zulässig ist und mit welchem Prüfverfahren sie bestimmt wird.

Eine Leckrate beschreibt vereinfacht eine Gasmenge beziehungsweise einen Gasdurchsatz, der pro Zeit durch eine Leckstelle austritt.

In der Leckmesstechnik werden beispielsweise Einheiten wie:

• Pa·m³/s oder
• mbar·l/s

verwendet.

Eine sehr niedrige messbare Leckrate stellt deutlich höhere Anforderungen an Prüfgerät und Prüfaufbau als eine einfache Kontrolle auf größere Montageleckagen.

Deshalb sollte eine H₂-Messstelle nicht mit einem beliebig gewählten Grenzwert bewertet werden. Zulässige Leckrate, Prüfdruck, Prüfgas und Prüfverfahren müssen aus der technischen Spezifikation, dem Anlagenkonzept beziehungsweise den anzuwendenden Regelwerken abgeleitet werden.

Dichtheitsprüfung über Druckabfall

Eine vergleichsweise einfache Methode besteht darin, ein definiertes Volumen unter Druck zu setzen, von der Druckquelle zu trennen und den Druckverlauf über eine festgelegte Zeit zu beobachten.

Unter stark vereinfachten Bedingungen kann der Gasverlust näherungsweise über Volumen, Druckänderung und Zeit betrachtet werden:

Q ≈ V × Δp / Δt

Diese Betrachtung setzt jedoch unter anderem ein konstantes Prüfvolumen und ausreichend stabile Temperaturbedingungen voraus.

Genau hier liegt eine wichtige Einschränkung des Verfahrens. Wird ein Gas komprimiert, verändert sich zunächst seine Temperatur. Kühlt das eingeschlossene Gas anschließend ab, fällt der Druck auch ohne externes Leck.

Ein kleiner Druckabfall unmittelbar nach dem Befüllen ist deshalb noch kein sicherer Nachweis einer Undichtheit.

Für belastbare Druckabfallprüfungen sollten:

• Temperatur und Prüfdruck stabilisiert sein,
• das abgeschlossene Prüfvolumen bekannt sein,
• Ventile und Prüfinstrumente selbst ausreichend dicht sein und
• Druck- und Temperaturmessgeräte eine ausreichende Auflösung besitzen.

Der Vorteil der Methode ist ihre einfache Umsetzung. Ihr Nachteil: Sie zeigt zunächst nur, dass das Gesamtsystem Gas verliert beziehungsweise sein Druck sich verändert. Die konkrete Leckstelle lässt sich damit nicht direkt lokalisieren.

Helium- und Wasserstoff-Leckprüfung

Für deutlich kleinere Leckagen werden Tracergasverfahren eingesetzt. Dabei wird ein geeignetes Prüfgas verwendet und mit einem dafür vorgesehenen Detektor nach austretendem Gas gesucht beziehungsweise eine quantitative Leckrate bestimmt.

Helium wird für empfindliche Leckprüfungen häufig eingesetzt, weil spezielle Leckdetektoren sehr geringe Konzentrationen selektiv erfassen können.

Ein solcher Test kann insbesondere bei neu montierten Sensoren, Ventilen, Adaptern oder kompletten Baugruppen wesentlich empfindlicher sein als eine reine Druckabfallprüfung.

Auch ein für Wasserstoff beziehungsweise ein geeignetes H₂-Prüfgas ausgelegtes Detektionssystem kann zur lokalen Prüfung verwendet werden, sofern Prüfverfahren und Sicherheitskonzept dies vorsehen.

Wichtig ist jedoch: Helium- und Wasserstoffmesswerte dürfen nicht automatisch als identische Leckraten interpretiert werden. Gasart, Prüfdruck, Temperatur, Dichtwerkstoffe und Messverfahren beeinflussen das Ergebnis.

Für eine quantitative Abnahme muss daher eindeutig definiert sein, welches Prüfgas verwendet wird und auf welchen Grenzwert sich die Spezifikation bezieht.

Leckage oder Permeation?

Nicht jeder nachweisbare Gastransport bedeutet, dass zwischen zwei Metallteilen ein sichtbarer Spalt vorhanden ist.

Bei polymeren Dichtwerkstoffen können Gasmoleküle in den Werkstoff eindringen, ihn durchwandern und auf der gegenüberliegenden Seite wieder austreten. Dieser Vorgang wird als Permeation bezeichnet.

Für die Bewertung einer H₂-Messstelle ist die Unterscheidung wichtig:

• Leckage: Gas strömt durch einen vorhandenen Spalt beziehungsweise Leckpfad.
• Permeation: Gas wird im Dichtwerkstoff gelöst und diffundiert durch das Material.

Beide Vorgänge können bei einer empfindlichen Messung als Gasverlust erscheinen.

Ein langsamer und reproduzierbarer Gasdurchtritt durch einen dafür vorgesehenen Dichtwerkstoff muss deshalb anders bewertet werden als eine schlecht montierte Verschraubung mit lokalem Leckpfad.

Gerade bei sehr niedrigen zulässigen Leckraten muss das Dichtkonzept daher bereits bei der Konstruktion berücksichtigt werden. Eine nachträgliche Verschärfung des Prüfgrenzwertes kann dazu führen, dass das gewählte Dichtprinzip grundsätzlich nicht mehr zur Anforderung passt.

Spülung, Druckentlastung und Entlüftung

Dichtheitsarbeiten an Wasserstoffanlagen dürfen nur von entsprechend qualifiziertem Personal nach dem vorgesehenen Anlagen- und Sicherheitsverfahren durchgeführt werden.

Vor dem Öffnen einer Messstelle muss sichergestellt sein, dass der betreffende Abschnitt sicher druckentlastet und der verbleibende Wasserstoff entsprechend dem Anlagenkonzept entfernt beziehungsweise verdrängt wurde.

Bei Inbetriebnahme und Wartung werden dafür häufig definierte Inertgas-Spülsequenzen vorgesehen. Das Spülgas, die Anzahl beziehungsweise Dauer der Spülschritte und die zulässigen Restkonzentrationen sind jedoch anlagenspezifisch und dürfen nicht pauschal festgelegt werden.

Ebenso wichtig ist die Entlüftungs- beziehungsweise Abblaseführung. Gas darf nicht unkontrolliert in einen geschlossenen Arbeitsraum abgegeben werden.

Nach einer Montage sollte eine Messstelle deshalb zunächst entsprechend der vorgesehenen Prüfanweisung kontrolliert werden, bevor Wasserstoff in den betreffenden Anlagenabschnitt eingeleitet wird.

Typische Fehlerbilder

Beobachtung	Mögliche Ursache	Sinnvolle Prüfung
Leckdetektor reagiert direkt am Gewinde	Falsches Dichtprinzip, beschädigtes Gewinde oder ungeeignetes Dichtmittel	Anschluss druckfrei demontieren und Gewinde sowie Herstellerangaben prüfen
G-Anschluss wird trotz stärkerem Anziehen nicht dicht	Fehlende oder beschädigte Dichtung beziehungsweise Dichtfläche	Vorgesehene Dichtgeometrie kontrollieren
Messstelle wird erst nach Einbau mehrerer Adapter undicht	Zusätzliche Dichtstelle oder mechanische Verspannung	Jeden Übergang einzeln prüfen und Adapterkette reduzieren
Druck sinkt unmittelbar nach dem Befüllen	Temperaturausgleich des Prüfgases möglich	Stabilisierungszeit und Temperaturverlauf berücksichtigen
Druck sinkt auch nach Temperaturstabilisierung kontinuierlich	Leckage oder Gastransport im System möglich	Lokale Lecksuche durchführen
Empfindlicher Lecktest zeigt sehr kleinen konstanten Gasdurchtritt	Permeation durch polymeres Dichtelement möglich	Dichtkonzept und zulässige Leckrate prüfen
Verbindung wird nach erneutem starken Anziehen schlechter	Dichtfläche oder Dichtelement möglicherweise beschädigt	Demontieren, prüfen und beschädigte Teile ersetzen

Empfohlener Prüfablauf

1. Komponenten identifizieren: Sensor, Ventil, Kupplung und sämtliche Adapter eindeutig erfassen.
2. Anschlussdaten prüfen: Gewindegröße, Gewindeart und vorgesehenes Dichtprinzip bestimmen.
3. H₂-Eignung kontrollieren: Werkstoffe, Dichtelemente, Druckbereich und Temperaturbereich anhand der Herstellerdaten prüfen.
4. Adapter minimieren: Unnötige Übergangsstücke aus der Messkette entfernen.
5. Dichtflächen kontrollieren: Kratzer, Schmutz, beschädigte Gewinde oder bereits deformierte Dichtungen ausschließen.
6. Vorschriftsmäßig montieren: Herstellervorgaben zu Dichtmitteln, Einschraubtiefe und Anzug berücksichtigen.
7. Prüfabschnitt sicher vorbereiten: Prüfmedium und Prüfdruck nach der anwendbaren Prüfvorschrift wählen.
8. Stabilisieren: Bei Druckabfallprüfungen Temperatur- und Druckausgleich abwarten.
9. Gesamtdichtheit bewerten: Druckverlauf beziehungsweise Gesamtleckrate erfassen.
10. Leck lokal eingrenzen: Bei Bedarf geeignetes lokales beziehungsweise Tracergas-Leckverfahren einsetzen.
11. Ergebnis bewerten: Messwert mit dem für genau dieses Prüfverfahren definierten Grenzwert vergleichen.
12. Dokumentieren: Prüfgas, Prüfdruck, Temperatur, Dauer, Messgerät und Ergebnis festhalten.

Praxisbeispiel an einem H₂-Prüfstand

An einem Wasserstoff-Prüfstand soll ein neuer Drucksensor installiert werden. Der Sensor besitzt einen G 1/4-Prozessanschluss, während die vorhandene Leitung über einen 1/4-NPT-Anschluss verfügt.

Für den Umbau wird zunächst ein vorhandener NPT-auf-G-Adapter verwendet. Um die Einbaulage des Sensors zu verbessern, kommt zusätzlich eine Reduziermuffe hinzu.

Nach der Montage zeigt die erste Druckhalteprüfung einen langsamen Druckverlust.

Der Sensor selbst wird zunächst verdächtigt. Bei einer lokalen Lecksuche liegt die höchste Gaskonzentration jedoch nicht am Sensor, sondern am Übergang zwischen dem zweiten Adapter und dem ersten Anschluss.

Bei der Demontage zeigt sich, dass das verwendete G-Gewinde über eine vorgesehene Dichtfläche abdichten sollte. An dieser Stelle wurde jedoch keine passende Dichtung eingesetzt. Stattdessen war versucht worden, die Verbindung ausschließlich durch stärkeres Anziehen des Gewindes abzudichten.

Die Messstelle wird anschließend neu aufgebaut. Eine direkte Adapterlösung mit dem korrekten Dichtkonzept ersetzt die bisherige Adapterkette. Die Dichtflächen werden geprüft und die Verbindung entsprechend den jeweiligen Montagevorgaben montiert.

Nach erneuter Prüfung bleibt die Messstelle innerhalb des festgelegten Grenzwertes.

Der entscheidende Punkt war damit nicht die Anzahl der Gewindegänge und auch nicht ein zu geringes Anzugsmoment. Das falsche Verständnis des Dichtprinzips hatte die Undichtheit verursacht.

Dichtheitsprüfung dokumentieren

Eine Aussage wie „Messstelle geprüft – dicht“ ist für eine spätere Bewertung nur begrenzt hilfreich.

Insbesondere bei Prüfständen, Serienanlagen und qualitätsrelevanten Wasserstoffsystemen sollten mindestens folgende Angaben dokumentiert werden:

• eindeutige Identifikation der Messstelle,
• eingesetzte Sensoren, Ventile und Adapter,
• Gewinde- und Dichtungsarten,
• Prüfmedium beziehungsweise Tracergas,
• Prüfdruck,
• Temperatur beziehungsweise Umgebungsbedingungen,
• Stabilisierungs- und Prüfzeit,
• verwendetes Leckprüfgerät,
• gemessene Leckrate beziehungsweise Druckänderung und
• angewendeter Abnahmekriterien.

Dadurch lassen sich Messstellen nach Reparaturen oder Umbauten wesentlich besser vergleichen. Auch schleichende Veränderungen an Dichtungen oder Verschraubungen werden leichter erkennbar.

Welche Produkte und Lösungen eignen sich?

H² MINIMESS-Kupplungen für definierte Prüf- und Servicepunkte

Unter H² MINIMESS-Kupplungen bietet ICS Prüf- und Serviceanschlüsse für gasförmige Wasserstoffanwendungen an.

Ein definierter Messanschluss kann gegenüber einer ständig neu geöffneten Rohrverschraubung einen wesentlichen praktischen Vorteil bieten: Druckmessgeräte, Sensoren oder geeignete Serviceschläuche können an einem dafür vorgesehenen Zugang angeschlossen werden, ohne jedes Mal eine Prozessverschraubung demontieren zu müssen.

Bei der Auswahl müssen konkrete Baureihe, zulässiger Wasserstoffdruck, Dichtwerkstoff und Einschraubanschluss zur jeweiligen Anwendung passen.

UNIK 5000H – Drucksensor für Wasserstoffanwendungen

Der UNIK 5000H ist speziell für Druckmessungen in Wasserstoffanwendungen ausgelegt. Die medienberührten Werkstoffe sind für H₂-Anwendungen vorgesehen und es stehen unterschiedliche Druckbereiche, Ausgangssignale sowie Prozessanschlussoptionen zur Verfügung.

Gerade bei der Planung einer neuen Messstelle ist es sinnvoll, eine geeignete Anschlussvariante des Sensors möglichst direkt auf das vorhandene Rohr- beziehungsweise Ventilsystem abzustimmen. Dadurch lassen sich unnötige Adapter vermeiden.

HT-H2-Serie mit unterschiedlichen Prozessanschlüssen

Auch die HT-H2-Serie ist für Wasserstoffanwendungen vorgesehen und bietet verschiedene Prozessanschlüsse, darunter NPT- und G-Ausführungen.

Bei einer Neuplanung kann deshalb bereits bei der Sensorauswahl berücksichtigt werden, welcher Anschluss am Prozess tatsächlich vorhanden ist. Ein passender Sensoranschluss ist meist günstiger als eine nachträglich aufgebaute Kette mehrerer Gewindeadapter.

Weitere geeignete Komponenten für Wasserstoffproduktion, -speicherung, -prüfung und -überwachung finden Sie unter H² Wasserstoff-Anwendungen.

ICS Schneider Messtechnik unterstützt bei der Auswahl von wasserstoffgeeigneten Drucksensoren, Prüfanschlüssen, Adaptionen und kompletten Messstellen sowie bei der technischen Abstimmung von Prozessanschluss, Druckbereich und Dichtkonzept.

Fazit

Eine scheinbar fest verschraubte Wasserstoff-Messstelle ist nicht automatisch gasdicht. Entscheidend ist nicht nur das Gewinde, sondern das vollständige Dichtprinzip der Verbindung.

NPT- und G-Gewinde dürfen deshalb weder verwechselt noch nach demselben Verfahren abgedichtet werden. Während bei konischen Rohrgewinden die Gewindeverbindung selbst Teil des Dichtkonzeptes ist, benötigen zylindrische Anschlüsse in der Regel eine definierte zusätzliche Dichtfläche beziehungsweise ein dafür vorgesehenes Dichtelement.

Adapterketten sollten möglichst vermieden werden. Jede zusätzliche Verbindung erhöht die Zahl möglicher Leckstellen und kann gleichzeitig die mechanische Belastung des Sensors vergrößern.

Bei der Dichtheitsprüfung muss außerdem zwischen Druckverlust, lokalem Leck und Permeation unterschieden werden. Eine reine Druckabfallprüfung eignet sich gut zur Bewertung eines Gesamtsystems, kann kleine Lecks jedoch nur begrenzt lokalisieren und reagiert empfindlich auf Temperaturänderungen.

Empfindliche Tracergasverfahren ermöglichen deutlich kleinere Leckagen zu erkennen. Prüfgas, Prüfdruck und zulässige Leckrate müssen dabei jedoch eindeutig festgelegt sein.

Die zuverlässigste H₂-Messstelle entsteht deshalb bereits bei der Planung: geeigneter Sensoranschluss, möglichst wenige Adapter, eindeutiges Dichtprinzip, wasserstoffgeeignete Komponenten, fachgerechte Montage und eine dokumentierte Dichtheitsprüfung.

Häufige Fragen zur Dichtheit von Wasserstoff-Messstellen

Kann ich einen G- und einen NPT-Anschluss direkt miteinander verschrauben?

Nein. Die Gewindesysteme besitzen unterschiedliche Geometrien und Dichtkonzepte. Auch wenn sich zwei Bauteile scheinbar einige Gewindegänge miteinander verbinden lassen, ist daraus keine fachgerechte druckdichte Verbindung abzuleiten. Es sollte ein dafür vorgesehener Adapter verwendet werden.

Muss ein G 1/4-Gewinde mit Gewindedichtband abgedichtet werden?

Nicht grundsätzlich. Bei vielen G-Anschlüssen erfolgt die Abdichtung über eine separate Dichtfläche, Flachdichtung, einen O-Ring oder eine andere definierte Geometrie. Maßgeblich ist der konkrete Anschluss des Herstellers.

Kann ich eine undichte Verbindung einfach stärker anziehen?

Das ist keine zuverlässige Lösung. Übermäßiges Anziehen kann Gewinde, Dichtflächen, Dichtungen oder den Sensor beschädigen. Die Verbindung sollte nach den vorgesehenen Montagewerten und dem korrekten Dichtprinzip aufgebaut werden.

Warum fällt der Druck unmittelbar nach einer Druckbeaufschlagung?

Das komprimierte Gas kann sich während und nach der Befüllung thermisch verändern. Ein Druckabfall während des Temperaturausgleichs muss deshalb nicht automatisch ein Leck bedeuten. Für eine belastbare Bewertung sollte die Stabilisierung berücksichtigt werden.

Was ist der Unterschied zwischen Druckabfallprüfung und Leckratenmessung?

Eine Druckabfallprüfung bewertet die Druckänderung eines abgeschlossenen Systems über die Zeit. Eine quantitative Leckratenmessung bestimmt dagegen den Gasdurchsatz durch eine Leckstelle beziehungsweise das Prüfsystem und kann mit empfindlichen Tracergasverfahren wesentlich kleinere Lecks erfassen.

Warum wird Helium für Leckprüfungen verwendet?

Helium lässt sich mit geeigneten Leckdetektoren sehr empfindlich und selektiv nachweisen. Deshalb eignet es sich für die Lokalisierung und quantitative Erfassung kleiner Lecks. Ein Helium-Prüfergebnis darf jedoch nur entsprechend der dafür festgelegten Prüf- und Abnahmemethode bewertet werden.

Ist jede messbare Wasserstoffabgabe automatisch eine mechanische Undichtheit?

Nein. Bei polymeren Dichtungen kann Gas auch durch den Dichtwerkstoff permeieren. Bei sehr niedrigen Grenzleckraten muss deshalb unterschieden werden, ob ein lokaler Leckpfad oder materialbedingter Gastransport vorliegt.

Warum sind viele Adapter bei einer H₂-Messstelle ungünstig?

Jeder Adapter erzeugt mindestens eine zusätzliche Verbindung und damit eine weitere potenzielle Leckstelle. Gleichzeitig nehmen Innenvolumen, Montageaufwand und mechanischer Hebelarm zu. Eine direkte Anschlusslösung ist daher meist vorzuziehen.

Welcher Leckraten-Grenzwert gilt für eine Wasserstoff-Messstelle?

Es gibt keinen universellen Wert für sämtliche Anwendungen. Der zulässige Grenzwert muss entsprechend Anwendung, Druck, Komponenten, Prüfverfahren, Anlagenanforderungen und den jeweils anzuwendenden technischen Regelwerken festgelegt werden.

Sollte die Dichtheitsprüfung vor dem ersten Wasserstoffbetrieb erfolgen?

Ja. Neu montierte oder veränderte Anlagenabschnitte sollten entsprechend dem vorgesehenen Prüf- und Inbetriebnahmeverfahren auf Dichtheit kontrolliert werden, bevor Wasserstoff in den betreffenden Abschnitt eingeleitet wird.