Druckprüfung von Rohrleitungen: hydrostatisch oder pneumatisch?

Mit der Druckprüfung von Rohrleitungen endet die Montagephase. Erst sie weist nach, dass die geschweißte und verschraubte Anlage als Ganzes dem Druck standhält und dicht ist. Ohne unterschriebenes Prüfprotokoll darf die Leitung weder gespült noch befüllt oder übergeben werden, und jede Verzögerung verschiebt die gesamte Inbetriebnahme.

Die Wahl des Prüfverfahrens hat handfeste Folgen. Bei der Wasserdruckprüfung lastet tonnenweise Wasser auf den Halterungen, das danach abgelassen werden muss. Die pneumatische Prüfung kommt ohne Wasser aus, doch im verdichteten Gas steckt so viel Energie, dass eine fehlerhafte Naht zu einem schweren Unfall führen kann. Bei JobTech gehören Druckprüfungen fest zu den mechanischen Arbeiten und Inbetriebnahmen für Anlagenhersteller und EPC-Unternehmen in Polen und im Ausland.

Warum die Druckprüfung von Rohrleitungen trotz ZfP nötig ist

Durchstrahlungs-, Ultraschall- und Sichtprüfungen erfassen Schweißnähte, oft nur stichprobenweise. Flanschverbindungen, Armaturengehäuse und Dichtungen prüfen sie nicht, und die Anlage als Ganzes wird dabei nie belastet. Diese Lücke schließt erst die Druckprüfung: Alle Bauteile im Prüfabschnitt stehen gleichzeitig unter einem Druck oberhalb des Auslegungsdrucks.

ASME B31.3 verlangt, dass Wärmebehandlungen vor der Prüfung abgeschlossen sind und die Verbindungen unisoliert bleiben, damit man sie unter Druck besichtigen kann. Anstrich und Isolierung folgen daher erst danach.

Vorbereitung: Prüfpaket und Prüfabschnitt

Für jeden Prüfabschnitt mit ähnlichen Auslegungsdaten wird ein Prüfpaket zusammengestellt, im Projektalltag meist Test Pack genannt. Es enthält R&I-Fließbilder und Isometrien mit eingetragenen Abschnittsgrenzen, den Prüfdruck, den Schweißnahtplan mit ZfP-Status, die Liste der Steckscheiben, Entlüftungen und Entleerungen sowie die Kalibrierscheine der Manometer.

Bei der Abgrenzung geht es vor allem darum, was nicht mitgeprüft werden darf. Pumpen, Verdichter, Regel- und Sicherheitsventile, Berstscheiben und die meisten Messgeräte werden ausgebaut und durch Passstücke ersetzt oder mit Steckscheiben abgetrennt. Federhänger werden blockiert, weil die Halterungen einer Gasleitung nicht für eine wassergefüllte Leitung bemessen sind.

Die Manometer werden so gewählt, dass der Prüfdruck im mittleren Skalenbereich liegt, meist läuft ein Druck- und Temperaturschreiber mit. Bei hohen Anlagen zählt die Wassersäule: Je zehn Meter Höhe steigt der Druck am tiefsten Punkt um etwa ein bar, deshalb legt die Prüfanweisung den Messort fest.

So läuft eine Wasserdruckprüfung ab

Die Wasserdruckprüfung ist nach europäischen wie amerikanischen Regelwerken das Standardverfahren. Nach der Druckgeräterichtlinie und EN 13480-5 gilt der höhere von zwei Werten: das 1,25-Fache der maximalen Belastung bei maximal zulässiger Temperatur oder das 1,43-Fache des maximal zulässigen Drucks PS. ASME B31.3 fordert mindestens das 1,5-Fache des Auslegungsdrucks, umgerechnet mit dem Verhältnis der zulässigen Spannungen bei Prüf- und Auslegungstemperatur.

Auch die Wasserqualität ist vorgegeben. Bei austenitischen Stählen ist der Chloridgehalt meist auf einige zehn mg/l begrenzt, denn in Spalten zurückbleibende Chloride können Lochfraß und Spannungsrisskorrosion auslösen. Gefüllt wird vom tiefsten Punkt aus bei offenen Entlüftungen an den Hochpunkten, bis das Wasser blasenfrei austritt. Eingeschlossene Luft speichert genau die Energie, die man mit Wasser vermeiden will.

Der Druck wird langsam aufgebaut und über die vorgeschriebene Zeit gehalten (nach ASME B31.3 mindestens zehn Minuten). Danach wird er meist auf Auslegungsdruck abgesenkt, und der Inspektor besichtigt jede Verbindung. Die häufigste Störgröße ist die Temperatur: In einem abgesperrten, wassergefüllten Abschnitt ändern wenige Grad den Druck um mehrere bar, sodass eine sonnenbeschienene Rohrbrücke eine kleine Leckage verdecken kann.

Pneumatische Prüfung: die Energie im verdichteten Gas

Pneumatisch geprüft wird, wo kein Wasser in die Leitung darf: bei Gas- und Instrumentenluftsystemen, Leitungen, die trocken bleiben müssen, im Tieftemperaturbereich und bei großen Nennweiten, deren Halterungen das Wasser nicht tragen. ASME B31.3 legt den Prüfdruck auf das 1,1-Fache des Auslegungsdrucks fest und lässt das Verfahren nur mit Zustimmung des Betreibers zu.

Grund für diese Vorsicht ist die gespeicherte Energie. Wasser ist nahezu inkompressibel; versagt bei der Wasserdruckprüfung eine Verbindung, bleibt es meist bei einem Wasseraustritt. Gas speichert bei gleichem Druck und Volumen hundert- bis tausendfach mehr Energie und setzt sie beim Bersten als Druckwelle und Splitterflug frei. Der Werkstoff muss bei Prüftemperatur sprödbruchsicher sein, und um die Anlage wird ein Sperrbereich festgelegt, etwa nach ASME PCC-2.

Nach einer Vorkontrolle bei geringem Druck wird dieser stufenweise mit Haltezeiten erhöht und vor der Lecksuche mit Lecksuchspray auf Auslegungsdruck abgesenkt. Beim Druckaufbau bleibt das Team außerhalb des Sperrbereichs hinter Schutzwänden.

Kriterium	Wasserdruckprüfung	Pneumatische Prüfung
Prüfmedium	Wasser vorgegebener Qualität	Luft oder Stickstoff
Prüfdruck (ASME B31.3)	Mind. 1,5 × Auslegungsdruck, temperaturkorrigiert	1,1 × Auslegungsdruck
Gespeicherte Energie	Gering	Sehr hoch, bestimmt den Sperrbereich
Hauptgefahren	Überlastete Halterungen, Frost, Korrosion durch Restwasser	Sprödbruch, Druckwelle, Splitter
Lecksuche	Sichtprüfung der Verbindungen, Druckverlauf	Lecksuchspray bei reduziertem Druck
Nach der Prüfung	Entleeren, Trocknen, ggf. Konservieren	Nur Druck ablassen

Nach der Prüfung: Rückbau und Dokumentation in Exportprojekten

Mit der bestandenen Prüfung ist die Arbeit nicht erledigt. Alle Steckscheiben werden anhand der Liste entfernt, Armaturen und Messgeräte wieder eingebaut, die endgültigen Dichtungen gesetzt und die Federhänger freigegeben. Danach geöffnete Verbindungen werden meist bei Betriebsdruck erneut auf Dichtheit geprüft. Eine vergessene Steckscheibe, die erst bei der Inbetriebnahme auffällt, kostet ein Vielfaches eines sauberen Listenabgleichs.

In internationalen Projekten zählt die Dokumentation so viel wie die Prüfung selbst. Erwartet wird ein Protokoll mit den Unterschriften des Auftragnehmers, des Kundenvertreters und oft eines unabhängigen Sachverständigen (TPI), dazu Kalibrierscheine, das Druck- und Temperaturdiagramm und eine abgeschlossene Restpunkteliste. JobTech prüft nach EN 13480, ASME B31.3 und Projektvorgaben wie NORSOK L-004, gemäß dem Prüf- und Inspektionsplan (ITP) des Kunden.

Brauchen Sie eine Druckprüfung vor der Inbetriebnahme?

Geht die Montage auf die Zielgerade, sollten Prüfpakete und Prüfverfahren früh feststehen, damit die Trocknung in den Inbetriebnahmeplan passt. Unser Team sichtet Ihre Unterlagen, erstellt die Prüfanweisungen und führt Wasserdruck- und pneumatische Prüfungen vor Ort durch, in Polen und im Ausland.