Wasserstoffdiagnostik

Die Wasserstoffdiagnose ist eine moderne, hochsensitive und sichere Methode zur Leckagedetektion in Plattenwärmetauschern. Sie nutzt ein Gemisch aus Wasserstoff (H₂) und Stickstoff (N₂), das sogenannte Formiergas, welches nicht brennbar, nicht explosiv ist und der Sicherheitsnorm ISO 10156 entspricht.

Prinzip der Methode:

• Der Plattenwärmetauscher wird auf der Primär- oder Sekundärseite mit Prüfgas (typischerweise 10 % H₂ und 90 % N₂) befüllt.
• Auf der anderen Seite des Wärmetauschers, wo drucklose Luft zirkuliert, wird mit einem Wasserstoffdetektor die Anwesenheit von Wasserstoffmolekülen überwacht.
• Dank der extrem kleinen Molekülgröße von H₂ lassen sich selbst mikroskopisch kleine Leckagen nachweisen, die mit anderen Methoden oft unentdeckt bleiben.

Vorteile der Methode:

• Hohe Sensitivität – Leckagedetektion im Bereich bis 10⁻⁶ mbar∙l/s.
• Sicherheit – nicht brennbares Gemisch, geeignet für Arbeiten in geschlossenen und betrieblichen Räumen.
• Schnelligkeit und Präzision – Ergebnisse sind sofort verfügbar, die Lokalisierung der Leckage ist exakt.
• Keine Zerstörung der Anlage – die Methode ist schonend und auch für empfindliche Technologien geeignet.

Typische Anwendungen:

• Diagnose von Betriebsleckagen in der Lebensmittel-, Pharma-, Energie- oder Chemieindustrie.
• Dichtigkeitsprüfung nach Überholung oder Service des Wärmetauschers.
• Vermeidung von Kontaminationen zwischen Medien (z. B. Wasser/Dampf, Wasser/Kältemittel, CIP-Medien/Lebensmittel).

Funktionsbeschreibung der Dichtheitsprüfung

Vor der Durchführung der Prüfung muss der Wärmetauscher gereinigt, von den Rohranschlüssen getrennt und entleert werden. Die Reinigung vor der Prüfung wird vom Kunden durchgeführt, beispielsweise mithilfe einer CIP-Station. Das Entleeren des Wärmetauschers erfolgt durch Einblasen von Druckluft in die Primär- und Sekundärseite des Wärmetauschers, sodass der Großteil des enthaltenen Mediums abfließt. Der nächste Schritt ist das Verschließen aller Ein- und Ausgänge des Wärmetauschers mithilfe spezieller Abdeckungen. Die Primärseite wird mit Prüfgas (Wasserstoff-Stickstoff-Gemisch) entsprechend den zulässigen Betriebsdrücken der jeweiligen Platten- und Rohrwärmetauscher beaufschlagt. Die Sekundärseite bleibt drucklos und es zirkuliert Luft. Bestandteil dieses Luftkreislaufs ist ein Membrankompressor, der die Luft in Bewegung versetzt und zudem eine Messstelle, an der die Proben entnommen werden. Liegt am Apparat eine Beschädigung vor (Risse, Korrosion …), können die Wasserstoffmoleküle aus dem normalerweise getrennten Primär- und Sekundärteil hindurchtreten, werden vom Luftstrom mitgerissen und zur Messstelle geführt. Dort werden sie von einem Sensor detektiert und auf dem Messgerät als Konzentration von H₂ = innere Leckage angezeigt.

Einteilung der Dichtheitsprüfung

Der Prüfprozess des Wärmetauschers umfasst zwei separate Teile: 

1. Bestimmung des inneren (intersektionalen) Durchtritts, d. h. mögliche Beschädigungen der Wärmeübertragungsplatten oder -rohre. Die Dauer beträgt je nach Größe des Apparats ca. 2 Stunden pro Sektion. Um ein eindeutiges Ergebnis zu erzielen, werden mindestens 3 Messungen durchgeführt, wobei die Zeit zwischen zwei Messungen vom Volumen der jeweiligen Sektion (des Wärmetauschers) abhängt. 
2. Bestimmung des äußeren Austritts, d. h. mögliche Beschädigungen der Dichtungen, Wärmeübertragungsplatten oder -rohre, Leckagen durch unzureichendes Spannen des Wärmetauschers usw. Die Dauer beträgt ca. 30 Minuten. Sie wird durch Abfahren der Geräteoberfläche mit dem Sensor durchgeführt. Mögliche Leckagen oder Undichtigkeiten werden mit punktgenauer Genauigkeit erfasst, die defekten Stellen sofort lokalisiert und markiert (z. B. mit farbigem Klebeband).

Eigenschaften von Wasserstoff

• Kleinstes Molekül der Welt
• Leichtestes Molekül der Welt
• Sehr geringe Viskosität
• Niedrige Konzentration in der Umgebung (0,5 ppm)
• Umweltfreundlich
• Kostengünstigstes Prüfgas (ca. 1/4 der Kosten von Helium)
• Nicht giftig
• Nicht korrosiv
• Für Lebensmittel zugelassen (E 949)

Allgemeine Anforderungen an die Lebensmittelindustrie

Die Anforderungen internationaler Handelsketten zwingen die Hersteller zunehmend dazu, zusätzliche hohe Akkreditierungsstandards wie IFS (International Food Standard) einzuführen. Hersteller müssen in der Lage sein, während der gesamten Produktionskette ein sicheres Produkt aus physikalischer, chemischer und auch biologischer Sicht zu liefern. Grundlage des Kontrollsystems sollte ein systematischer, umfassender und detaillierter HACCP-Plan (Hazard Analysis and Critical Control Point) sein, der auf der Hygiene-Verordnung (EG) Nr. 852/2004 – allgemeine Vorschriften zur Lebensmittelhygiene – basiert.