Was ist die häufigste Ursache für undichte Klemmringverschraubungen? Zu festes Anziehen

Eine Druckverbindung zwischen zwei Kupferrohrstücken tropft. Sie haben die Nuss schon einmal zerdrückt; Der Tropfen hörte für ein paar Minuten auf und kam dann wieder zurück. Wenn man es fester anzieht, fängt es schneller an zu lecken. Diese Reihenfolge – festziehen, lecken, wieder festziehen, schlimmeres lecken – kommt dem typischen Bild eines Versagens einer Klemmverschraubung nahe und weist direkt auf die häufigste Ursache in der Branche hin: Die Mutter wurde über den Punkt hinaus angezogen, an dem sich die Klemmhülse wieder erholen kann.

Das ist die direkte Antwort. Von allen Gründen, warum eine Klemmverschraubung undicht ist, steht ein zu festes Anziehen der Mutter ganz oben auf der Liste, gefolgt von einem schlechten Rohrschnitt, einer umgekehrten oder fehlenden Klemmhülse, einem Rohr, das nie die Schulter erreicht hat, und galvanischer Korrosion. Es verdient den ersten Platz aus einem unangenehmen Grund: Es wird durch die eigene Hand des Installateurs verursacht und geschieht genau dann, nachdem das Leck, das es beheben sollte, aufgetreten ist. Im Folgenden wird erklärt, warum ein höheres Drehmoment die Dichtung zerstört statt wiederherzustellen, wie man den Schaden erkennt, wenn er einmal eingetreten ist, und wie korrektes Schneiden, Montieren und Anziehen tatsächlich aussieht.

Wie eine Klemmverschraubung tatsächlich abdichtet

Eine Klemmverschraubung besteht aus drei Funktionsteilen, von denen keines am Gewinde abdichtet. Der Korpus trägt im Inneren eine konische Sitzfläche. Die Ferrule, manchmal auch Kompressionsring, Olive oder Hülse genannt, ist ein kleiner Ring aus Messing oder Stahl, der zwischen der Mutter und dem Körper sitzt. Die Mutter treibt die Klemmhülse axial in den Konus.

Beim Herablassen der Mutter trifft die Zwinge auf den Konus, wird radial nach innen gedrückt und greift in die Außenwand des Rohrs ein. Dieser Biss, eine Presspassung zwischen Ferrule und Rohr, hält den Druck zurück. Es ist nicht der Thread. Das Gewinde hat genau eine Aufgabe: die axiale Vorspannung zwischen Hülse und Sitz aufrechtzuerhalten. Sonst nichts.

Die Konstruktion sorgt bewusst dafür, dass die Zwinge nachgibt, aber nur einmal. Eine Messinghülse verformt sich bei der Montage plastisch und ist danach im Wesentlichen fixiert. Ein zusätzliches Drehmoment in diesem Stadium erhöht überhaupt keine Versiegelungskapazität, da die Versiegelung bereits in dem Moment besteht, in dem sich der Biss bildet. Das zusätzliche Drehmoment wandert lediglich weiter in die Ferrule, das Rohr und den Körperkonus und drückt jeden von ihnen über den Grenzwert hinaus, für den sie dimensioniert sind.

Doppelhülsen-Designs teilen die Arbeit auf: Eine vordere Hülse greift und dichtet ab, eine hintere Hülse unterstützt die Arbeit und hilft, Vibrationen zu absorbieren. Konstruktionen mit einer Aderendhülse verwenden eine Komponente für beide Funktionen, wodurch sie ein zu starkes Anziehen deutlich weniger verzeihen und aus diesem Grund bei schwerfälliger Installation anfälliger für Undichtigkeiten sind. So oder so gibt es eine Decke, und jenseits dieser Decke fängt die Armatur an, sich selbst zu beschädigen.

Was zu starkes Anziehen mit der Zwinge macht

Sobald die Zwinge sitzt, ist ein weiteres Anziehen nicht mehr sinnvoll, sodass sie sich in mehrere Richtungen gleichzeitig entlädt und jede davon bleibende Schäden hinterlässt.

• Die Ferrule wird radial gequetscht. Sein innerer Rand rollt um, und am äußeren Rand können sich Haarrisse öffnen. Eine gerissene oder gerollte Zwinge kann die Klemmkraft nicht konstant halten, wenn der Systemdruck steigt und fällt.
• Das Rohr ist gerillt. Die Wand wird an der Rille dünner, wodurch eine Spannungserhöhung entsteht. Bei Druckstößen oder Frost-Tau-Wechseln kann der Schlauch im Inneren der Armatur reißen, während die Ferrule genau dort bleibt, wo sie platziert wurde.
• Die Körperverjüngung ist geritzt. Sobald der Konus ausgehöhlt ist, bringt das Ersetzen der Zwinge nichts, da der Sitz, an dem die neue Zwinge anliegt, verändert wurde.
• Das Gewinde der Mutter dehnt sich leicht. Beim Zusammenbau hält es das Drehmoment, aber sobald das System unter Druck gesetzt wird, lässt die Vorspannung nach und die Verbindung beginnt zu lecken, fühlt sich aber unter einem Schraubenschlüssel immer noch fest an.

Dieser letzte Punkt macht ein zu starkes Anziehen so trügerisch. Die Armatur sieht am Tag der Installation möglicherweise noch gut aus und hält unter statischem Druck tage- oder wochenlang perfekt, bevor sie versagt, wenn Temperaturwechsel, Druckschwankungen oder ein einzelner Wasserschlag ihr den Garaus machen. Wenn der Installateur zurückkommt und feststellt, dass die Mutter immer noch fest sitzt, ist die naheliegende Schlussfolgerung, dass das Problem woanders liegt, sodass der Schraubenschlüssel erneut herauskommt oder die gesamte Baugruppe durch etwas teureres ersetzt wird. Keine der Maßnahmen behebt die eigentliche Ursache.

Undichte Klemmverschraubungen: Ursachen gelistet

In der folgenden Tabelle sind die Gründe für Undichtigkeiten an Kompressionsverbindungen nach der Häufigkeit geordnet, mit der sie bei echten Reparaturarbeiten auftreten. Die oberste Reihe ist die Stelle, die ein Monteur bei nässenden Fugen zuerst prüfen sollte; Je weiter unten in der Liste, desto unwahrscheinlicher ist die Erklärung.

Die Beweise lesen: Ist es zu streng?

Den Luxus neuer Teile hat man selten, daher kommt es bei der Diagnose darauf an, was man sieht, wenn die Verbindung geöffnet ist. Zu festes Anziehen hinterlässt deutliche Fingerabdrücke, wenn Sie wissen, wo Sie suchen müssen.

• Der Zwingenbiss. Eine richtig sitzende Ferrule hinterlässt einen sauberen, schmalen Ring auf dem Rohr und kaum etwas anderes um ihn herum. Eine zerdrückte Zwinge zeigt ein breites, helles Band, einen gerollten Innenrand und teilweise feine radiale Risse.
• Die Rille im Rohr. Wenn sich ein Fingernagel in der Rille verfängt, ist diese zu tief. Ein gesunder Biss markiert die Oberfläche, ohne die Wand messbar zu verdünnen.
• Die Nuss. Halten Sie es gegen das Licht und prüfen Sie die Bohrung auf umlaufende Risse. Eine gerissene Mutter hat ihre Elastizitätsgrenze überschritten und muss ersetzt werden.
• Der Ort des Lecks. Wenn zwischen Mutter und Rohr Risse auftreten, bedeutet dies, dass die Zwinge nie geklemmt hat oder dass das Rohr kurz vor der Schulter stand. Wenn zwischen Mutter und Gehäuse Risse auftreten, bedeutet dies, dass der Konus beschädigt ist oder die Zwinge falsch herum sitzt.
• Der Zeitpunkt. Ein Leck beim ersten Druckaufbau ist fast immer ein Montagefehler. Ein Leck, das Monate später auftritt, deutet eher auf Vibrationen, Temperaturwechsel, Korrosion oder Rohrspannung hin.

Eine weitere praktische Angewohnheit, die es wert ist, beibehalten zu werden: Bürsten Sie Seifenwasser oder eine handelsübliche Lecksuchflüssigkeit um die Verbindung herum und setzen Sie sie unter Druck. Die Blasen aus einer langsamen Oberfläche nässen viel früher als eine Pfütze unter der Armatur.

So installieren Sie eine Klemmverschraubung, damit sie nicht ausläuft

Der Ablauf ist nicht kompliziert, aber jeder Schritt muss richtig ausgeführt werden.

1. Schneiden Sie das Rohr mit einem Rohrschneider und nicht mit einer Bügelsäge ab. Der Schnitt muss rechtwinklig zur Achse erfolgen. Grate am Rohrende, insbesondere im Inneren, halten die Dichtfläche offen.
2. Entgraten Sie sowohl die Innen- als auch die Außenkante. Nicht zu stark anfasen: Eine starke Innenfase verringert die Oberfläche, auf der die Zwinge greifen muss.
3. Markieren Sie die Einstecktiefe am Rohr mit einem Marker. Zuerst am Fittingkörper messen. Wenn der Schlauch kurz stoppt, sitzt die Ferrule zu weit vorne und die Dichtungslänge reicht nicht aus.
4. Schieben Sie die Mutter und dann die Klemmhülse in der richtigen Reihenfolge und Ausrichtung auf das Rohr. Eine einzelne Ferrule hat eine definierte Richtung, wobei die konische Fläche zum Körper zeigt. Wenn es verkehrt herum montiert wird, dichtet es nicht ab und beschädigt den Konus.
5. Schieben Sie das Rohr vollständig hinein und ziehen Sie die Mutter von Hand bis zum Anschlag fest.
6. Ziehen Sie mit zwei Schraubenschlüsseln, einem zum Halten des Gehäuses und einem für die Mutter, die angegebene Anzahl Umdrehungen fest. Bei Messing-Klemmringverschraubungen ist dies normalerweise eine viertel bis halbe Umdrehung nach handfestem Anziehen. Ausführungen aus Edelstahl und Doppelklemmhülsen tolerieren mehr, in der Regel dreiviertel bis eineinhalb Umdrehungen, wobei die Angaben des Herstellers Vorrang haben.
7. Unter Druck setzen und mit Lecksuchflüssigkeit prüfen. Wenn Sie Blasen sehen, machen Sie den Druck ab und lösen Sie die Verbindung. Fügen Sie nicht einfach mehr Drehmoment hinzu, da dies den Schaden nur verschlimmert.

Die Vierteldrehungsregel klingt wie eine Vermutung und wird oft auch so gelehrt, hat aber eine physikalische Grundlage: Sie gibt ungefähr den Winkel an, der erforderlich ist, um eine Zwinge vom Kontakt zum Biss zu bringen, und sie ist eher ein Indikator für das Drehmoment als eine exakte Zahl. Kleine Messinganschlüsse mit einer Größe von bis zu etwa einem Viertel Zoll dichten im Allgemeinen innerhalb einer Viertelumdrehung ab, nachdem sie handfest angezogen wurden, während bei größeren Größen möglicherweise eher eine halbe Umdrehung erforderlich ist. Wandstärke und Materialhärte verschieben die Zahl, weshalb die vom Hersteller veröffentlichte Zahl jede Faustregel übertrifft. Wenn Sie stattdessen mit einem Drehmomentschlüssel arbeiten, verwenden Sie die Drehmomenttabelle des Lieferanten, anstatt einen Wert zu erfinden. Jeder, der eine gemischte Charge von Verbindungen zusammenbaut oder einen Vorgang für eine Werkstatt dokumentiert, profitiert von den standardisierten Beschreibungen von Arten von Klemmverschraubungen und deren Installation .

Wenn es nicht zu fest angezogen wird: Vibration, Temperaturwechsel und Korrosion

Nicht jedes defekte Gelenk ist auf eine schwere Hand am Schraubenschlüssel zurückzuführen. Es gibt eine zweite Gruppe von Fehlermodi, die weniger häufig, aber real sind und die normalerweise Monate oder Jahre nach der Installation und nicht am Tag der Inbetriebnahme auftreten.

Vibration wirkt auf eine Armatur auf zwei Arten gleichzeitig. Dadurch wird die Mutter allmählich abgeschraubt, wodurch die Vorspannung verringert wird, und der Kontakt zwischen Hülse und Rohr wird beschädigt, wodurch das Metall abgenutzt wird, das für die Abdichtung sorgte. Das Ergebnis ist ein langsames Auslaufen, das auf der Geräteseite einer Rohrstrecke in der Nähe eines Kompressors, einer Pumpe, eines Motors oder eines Hydraulikaggregats auftritt, während die Verbindungen in der Mitte der Rohrstrecke trocken bleiben. Wenn das Rohr so ​​gestützt wird, dass es keiner Vibrationsbelastung ausgesetzt ist, wird das Rohr normalerweise stabilisiert.

Der Temperaturwechsel erfolgt durch wiederholte Ausdehnung und Kontraktion. Messing dehnt sich etwa halb so stark aus wie Stahl, weshalb sich bei Mischmaterialverbindungen die Vorspannung jedes Mal ändert, wenn das System auf Temperatur kommt. Nach einigen tausend Zyklen hält die Ferrule das Rohr nicht mehr mit der gleichen Kraft wie beim Einbau. Ein Leck, das nur auftritt, wenn das System heiß ist und stoppt, sobald es abkühlt, ist ein Temperaturwechsel, der sich ankündigt.

Galvanische Korrosion ist die langsame und leise Variante. Wenn ein Messinganschluss in ein Aluminium- oder Edelstahlbauteil eingeschraubt wird und Feuchtigkeit vorhanden ist, treibt der Potenzialunterschied zwischen den beiden Metallen einen kleinen Strom an, der das weniger edle Metall auffrisst. Sie sehen weiße oder grüne Ablagerungen, Lochfraß und einen Spalt, der sich an der Dichtfläche öffnet. Bei der Lösung handelt es sich nicht einfach um eine Neuanpassung; ohne Isolierung oder Materialwechsel verläuft der Austausch auf die gleiche Weise.

Daneben treten Druckpulsation und Wasserschlag auf. Ein vorübergehender Anstieg kann den Systemdruck kurzzeitig auf ein Vielfaches des stabilen Arbeitswerts ansteigen lassen, und jeder Anstieg belastet die Ferrule etwas weiter über den eingestellten Wert hinaus. Irgendwann gibt es.

Material, Standard und Toleranz: Die Variablen, die Sie nicht sehen können

Die Zuverlässigkeit einer Klemmverschraubung entscheidet sich schon lange bevor jemand zum Schraubenschlüssel greift. Für die meisten Verbindungen wird standardmäßig Messing verwendet, da es sich sauber bearbeiten lässt, Angriffen durch Trinkwasser standhält und sich beim Abdichten vorhersehbar verformt. Hydraulikanschlüsse aus Edelstahl Sie verarbeiten zwar aggressive Medien und höhere Temperaturen, erfordern aber mehr Kraft zum Abdichten und verzeihen dementsprechend eine schwerfällige Montage weniger. Aluminium ist das weichste der drei Materialien und verformt sich unter Drehmoment am leichtesten.

Der Gewindestandard ist die zweite unsichtbare Variable und diejenige, die in der Branche am häufigsten verwechselt wird. BSPP-, NPT- und metrische Gewinde sehen ähnlich aus und fangen oft aneinander an, aber ihre Formen unterscheiden sich und sie dichten nicht zusammen. Erzwingen Sie eine Fehlanpassung, und die Mutter klemmt nach ein paar Umdrehungen oder läuft ohne Abdichtung ganz nach unten. Überprüfen Sie die Markierung am Gehäuse anhand des Gewindes am Anschluss, bevor Sie etwas zusammenbauen.

Toleranz ist die dritte und am wenigsten intuitive Variable. Rohraußendurchmesser, Ferruleninnendurchmesser und Konuswinkel haben jeweils ein Toleranzband und die drei sind übereinander angeordnet. Eine Ferrule an der Obergrenze ihrer Bohrungstoleranz an einem Rohr an der Untergrenze ihrer Durchmessertoleranz benötigt zum Abdichten deutlich mehr Drehung; Die umgekehrte Kombination kann fast sofort zu tief beißen. Je fester ein Hersteller diese Bänder während der Bearbeitung hält, desto größer ist der Bereich der Spanndrehungen, der im Einsatz immer noch eine einwandfreie Verbindung ergibt. Aus diesem Grund können sich zwei Beschläge, die nach derselben Zeichnung gebaut wurden, in der Hand völlig unterschiedlich verhalten. Bei Klemmverschraubungen aus Messing ist es diese Dimensions- und Oberflächendisziplin, die ein Teil, das beim ersten Mal abdichtet, von einem Teil trennt, das beim dritten Versuch undicht wird.

Reparieren oder ersetzen: Eine praktische Entscheidungsregel

Sobald die Verbindung geöffnet ist, haben Sie ein paar Sekunden Zeit, um zu entscheiden, ob Sie reparieren oder ersetzen möchten, und die Entscheidung hängt fast ausschließlich vom Zustand des Rohrs und der Hülse ab und nicht davon, wie viel Zeit Sie haben.

• Wenn das Rohr nur eine oberflächliche Markierung aufweist und die Zwinge weder Risse noch Verformungen aufweist, lässt sich die Verbindung normalerweise durch erneuten Zusammenbau mit der richtigen Windungszahl wiederherstellen.
• Wenn die Rille im Rohr tief genug ist, um einen Fingernagel zu fangen, schneiden Sie den Abschnitt ab, schneiden Sie das Ende erneut ab und beginnen Sie erneut. Wenn man eine dünne Wand überdeckt, wird aus einem Weinen ein Ausbruch.
• Wenn die Zwinge Risse aufweist, gerollt oder sichtbar verformt ist, ersetzen Sie sie. Eine gesetzte Zwinge kann nicht wieder eingesetzt werden und hält keinen zweiten Biss.
• Wenn der Körperkegel Riefen aufweist, ersetzen Sie die gesamte Armatur. Der Konus ist die Referenzfläche und ohne ihn dichtet keine Ferrule richtig ab.
• Wenn dieselbe Verbindung nach zwei korrekten Installationen zweimal undicht ist, ersetzen Sie sie. Ein dritter Versuch endet selten anders und kostet mehr Arbeit als das Teil.

Eine Angewohnheit ist wichtiger als jede dieser Regeln: Beheben Sie niemals eine undichte Kompressionsverbindung, indem Sie sie weiter anziehen. Machen Sie den Druck ab, öffnen Sie es und sehen Sie sich an, was Ihnen die Ferrule und das Rohrende tatsächlich sagen. Das Festziehen ist ein Montageschritt, keine Reparaturmethode.

Worauf Sie bei der Beschaffung von Klemmringverschraubungen achten sollten

Beim Kauf von Klemmringverschraubungen ist das Datenblatt nur der Ausgangspunkt. Die Zwinge ist der Ort, an den die Fragen gestellt werden sollen. Fragen Sie, aus welchem ​​Material es besteht, wie es gegebenenfalls wärmebehandelt wird, ob es aus derselben Produktionscharge wie die Karosserie stammt und wie seine Abmessungen überprüft werden. Eine Aderendhülse, deren Bohrung nur einen Bruchteil der Breite aufweist, wird in den Händen eines Installateurs zu einer Armatur, die immer wieder leckt, und kein Einkaufsmanager kann vorhersagen, um welche Verbindung es sich handelt. Die Werkstatt erinnert sich.

Bestehen Sie bei Druckluftbremssystemen für Nutzfahrzeuge, die für Nordamerika bestimmt sind, darauf, dass Armaturen die DOT-Kennzeichnung tragen. Druckluftbremsprodukte, die nach den Anforderungen des US-Verkehrsministeriums gebaut und entsprechend gekennzeichnet sind, geben Ihnen eine nachverfolgbare Basislinie, und in einem Bremskreis ist eine leckende Verbindung eher ein Sicherheitsproblem als ein Wartungsproblem. Die gleiche Disziplin gilt für Bremsleitungen aus Kupfer: solide Messingkörper, korrekt geformte Aderendhülsen, gleichmäßige Endbearbeitung.

Die Konsistenz der Chargen ist wichtiger als die Qualität einer einzelnen Probe. Die ersten hundert Beschläge lassen sich gut zusammenbauen; Das Fünftausendstel gelingt nur, wenn Abmessungen und Oberflächenbeschaffenheit Los für Los überprüft werden und Prüfberichte auf Anfrage erstellt werden können. Auf der Käuferseite wird diese Konsistenz eher erkauft als erhofft. Ein Lieferant, der Material- und Abmessungsberichte pro Charge bereitstellen kann und eine Probemenge versendet, damit Ihre eigenen Monteure das Anziehgefühl an einer echten Rohrstrecke überprüfen können, erspart Ihnen sechs Monate lang Reklamationen vor Ort. Gerade hier ist eine Regelung ohne Mindestbestellmenge sinnvoll: Nicht, damit man einzelne Teile kaufen kann, sondern damit die Werkstatt die Verbindung zusammenbauen kann, bevor die Großbestellung aufgegeben wird.

Was ist also die häufigste Ursache für undichte Klemmringverschraubungen? Es liegt daran, dass die Mutter zu weit gedreht ist. Dieser einzelne Fehler ist für mehr nässende Gelenke verantwortlich als jede andere Ursache zusammen, und er ist besonders frustrierend, weil er selbstverschuldet ist und oft nach dem Leck auftritt, das er beheben sollte. Eine gequetschte Zwinge, ein gerilltes Rohr und ein eingekerbter Konus sind seine Markenzeichen und nach dem Öffnen der Verbindung innerhalb von Sekunden erkennbar. Vibrationen, Temperaturschwankungen, Korrosion und eine Nichtübereinstimmung der Gewindestandards spielen eine Rolle, aber sie sind die zweite Stufe, die Erklärungen, nach denen Sie greifen, sobald ein zu starkes Anziehen ausgeschlossen ist.

Das Mittel ist unscheinbar. Schneiden Sie das Rohr rechtwinklig ab, entgraten Sie es, markieren Sie die Einstecktiefe, richten Sie die Klemmhülse richtig aus, ziehen Sie die Mutter handfest an und wenden Sie dann die angegebenen Umdrehungen an. Üben Sie Druck aus, überprüfen Sie die Verbindung mit Seifenwasser und wenn sie immer noch nässt, nehmen Sie sie auseinander, anstatt mehr Kraft auszuüben. Eine Klemmverschraubung ist eine gute Abdichtung. Es ist billig, kann nachgefertigt werden und hält einem hohen Druck stand. Es hat nur deshalb einen schlechten Ruf, weil man dem Instinkt, ihm noch eine Runde zu geben, kaum widerstehen kann.