Das Schadensbild

Bei der Demontage fiel der O-Ring durch seine stark veränderte Oberfläche auf. Das ursprünglich glatte Elastomer war stellenweise aufgequollen, rissig und weich geworden. In einzelnen Bereichen löste sich bereits Material ab. Als Ursache kommt in diesem Fall vor allem die falsche Werkstoffwahl infrage: Verbaut war EPDM, vorgesehen war eine für Methylbromid geeignete FKM-Qualität.

Was am O-Ring zu erkennen ist

Die Schädigung betrifft nicht nur die Oberfläche. Der Ring ist im angegriffenen Bereich sichtbar verdickt und verformt. Die Risse verlaufen unregelmäßig und bilden teilweise ein feines Netz. Daneben finden sich raue, aufgebrochene Stellen, an denen der Werkstoff seine ursprüngliche Festigkeit verloren hat.

Ein solcher O-Ring kann noch geschlossen aussehen und trotzdem nicht mehr zuverlässig abdichten. Durch Quellung verändern sich seine Abmessungen und damit auch die Verpressung in der Nut. Gleichzeitig steigt die Gefahr, dass weiches Material unter Druck in den Dichtspalt gedrückt oder bei der Demontage abgerissen wird.

Warum EPDM hier versagt

EPDM bewährt sich unter anderem bei Wasser, Dampf und zahlreichen wässrigen Medien. Daraus lässt sich jedoch keine allgemeine Chemikalienbeständigkeit ableiten. Gegenüber Methylbromid ist EPDM keine geeignete Standardlösung.

Das Medium kann in den Werkstoff eindringen und sich zwischen den Polymerketten einlagern. Der O-Ring nimmt an Volumen zu und wird weicher. Dieser Vorgang wird als Quellung bezeichnet. Je länger der Kontakt dauert, desto stärker können sich Härte, Festigkeit und Rückstellvermögen verändern.

Hinzu kommt, dass ein O-Ring nicht nur aus dem Grundpolymer besteht. Seine Rezeptur enthält Füllstoffe, Vernetzungsmittel und weitere Hilfsstoffe. Ein unverträgliches Medium kann einzelne Bestandteile herauslösen oder ihre Wirkung verändern. Nach der Entlastung beziehungsweise dem Verdampfen des aufgenommenen Mediums bleibt deshalb häufig keine weiche, gleichmäßige Oberfläche zurück. Stattdessen kann der Werkstoff schrumpfen, verspröden und aufreißen.

Das erklärt auch, warum Quellung und Rissbildung am selben Bauteil auftreten können: Während des Kontakts wird der O-Ring weich und nimmt an Volumen zu. Beim anschließenden Austrocknen entstehen Spannungen, die bereits geschwächte Bereiche weiter öffnen.

Weshalb FKM die passendere Wahl ist

FKM besitzt gegenüber vielen organischen Medien eine deutlich höhere Beständigkeit als EPDM. Die fluorierte Polymerstruktur erschwert das Eindringen zahlreicher Chemikalien und begrenzt dadurch Quellung und Eigenschaftsverlust.

Trotzdem sollte nicht irgendein O-Ring mit der Werkstoffangabe „FKM” eingesetzt werden. FKM umfasst unterschiedliche Rezepturen und Vernetzungssysteme. Für die endgültige Auswahl sind neben dem Medium auch Konzentration, Temperatur, Druck, Einwirkdauer und mögliche Beimengungen entscheidend. Bei gasförmigen Medien spielt zusätzlich die Permeation durch den Werkstoff eine Rolle.

Was bei einem solchen Schaden geprüft werden sollte

Vor dem Einbau eines neuen O-Rings sollten Nut und Dichtflächen gründlich gereinigt werden. Zurückgebliebene Elastomerreste können die neue Dichtung beschädigen oder eine sichere Anlage verhindern.

Außerdem sollte geklärt werden, wie der falsche Werkstoff in die Anwendung gelangt ist. Häufig liegen EPDM- und FKM-O-Ringe in ähnlichen Abmessungen und Farben vor. Ohne eindeutige Kennzeichnung sind Verwechslungen deshalb leicht möglich. Getrennte Lagerplätze, eindeutige Artikelnummern und dokumentierte Materialfreigaben reduzieren dieses Risiko.

Neben der Werkstoffwahl sind folgende Punkte zu kontrollieren:

• Abmessungen und Härte des Ersatz-O-Rings
• Zustand von Nut und Gegenfläche
• vorgesehene Verpressung
• Druck- und Temperaturspitzen
• Zusammensetzung des Mediums
• Dauer des Medienkontakts

Bei einem sicherheitsrelevanten Einsatz sollte der beschädigte Ring für eine Werkstoffanalyse aufbewahrt werden. Schon der Vergleich von Masse, Abmessungen und Härte mit einem unbenutzten Referenzteil kann wichtige Hinweise auf Quellung und Eigenschaftsverlust liefern.

Fazit