Ventile aus Edelstahl Rostfrei
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Die Fachzeitschrift für Nickel und seine Anwendungen |
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Die Ventilkammer am Van Cortland Park enthält zweiunddreißig jeweils 22 |
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Der Tunnel Nr. 3 läuft von der nördlichen Stadtgrenze von New York unter der Bronx hindurch, über die
gesamte Länge von Manhattan Island, unter dem East River und den Boroughs Queens und Brooklyn hindurch sowie
wieder unter dem Fluss zurück nach Staten Island. |
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20 Steigschächte bringen im Verlauf von Tunnel Nr. 3 Trinkwasser zur weiteren Verteilung an die
Oberfläche. Jeder Schaft enthält vier Ventile aus Edelstahl Rostfrei. |
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Zur Gänze aus Edelstahl Rostfrei hergestellte Ventile wurden erstmals im Jahr 1987 während der ersten Phase des Projekts im Wasserverteilungssystem des Tunnels Nr. 3 installiert. |
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Das Motto für die Werkstoffauswahl für das Wassertunnelprojekt von New York City lautete: "Je weniger andere Materialien als Edelstahl Rostfrei in dieser Umgebung, desto besser", erklärt Jessy James, stellvertretender Gruppenleiter der Mechanical/Electric Section I, Division of Waterworks, Design. |
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Um weitere Artikel aus dem Nickel Magazine über die Anwendung nickelhaltiger Werkstoffe im
Wassersektor zu erhalten,
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sind der Grundstein für das Wasserversorgungssystem von New York City. Von Carroll McCormick
Nickel Magazine, März, 2004 -- New York City hat einen gewaltigen Durst nach Wasser, und die Projekte für die Wasserversorgung der Stadt gehen zurück bis ins Jahr 1837. Das jüngste Projekt, ein 6 Milliarden US-Dollar teures, als "Wassertunnel Nr. 3" bekanntes Megaprojekt, wurde im Jahr 1970 gestartet und soll 2020 fertiggestellt werden. Im Rahmen dieses Projekts werden riesige Mengen von nickelhaltigem Edelstahl Rostfrei verwendet.
Die Umweltabteilung von New York City, die für das Management des Projekts verantwortlich ist, benötigte Ventile, die 100 Jahre lang unter Bedingungen einer relativen Feuchtigkeit von 100 % wenig bis gar keine Instandhaltungsarbeiten erfordern würden. Auf der Grundlage von Korrosionsimmersionstests in den 60er Jahren zeichneten sich Edelstahl Rostfrei S30403 und S31600 unter allen für die Beförderung von Trinkwasser geeigneten Werkstoffen durch die beste Korrosionsbeständigkeit, die geringsten Wartungsanforderungen und die günstigsten Lebenszykluskosten aus.
"Da wir die Wasserversorgung der Bürger von New York gewährleisten, können wir uns Ausfälle dieser Systeme nicht leisten. Wir müssen [das künftige System] so widerstandsfähig und korrosionsbeständig gestalten, dass wir kontrollierte Abschaltungen zu Instandhaltungszwecken durchführen können. Ein großer Ausfall wäre katastrophal, und die Kosten für die Ersetzung des Systems sind sehr hoch", erklärt Jessy James, der stellvertretende Gruppenleiter der Abteilung 1 für Mechanik/Elektrik der Abteilung für Wasserwesen.
Edelstahl Rostfrei verdankt seine Korrosionsbeständigkeit und seine lange Lebensdauer einem dünnen Chromoxidfilm, der sich in Anwesenheit von Luft oder Wasser bildet und sich nachbildet, wenn er angekratzt wird. Die Turbulenz und die hohe Geschwindigkeit des Wassers, die für Kohlenstoffstahl so schädlich sind, sind der Haltbarkeit und Leistungsfähigkeit von Edelstahl Rostfrei aufgrund der Anwesenheit dieses Oxidfilms normalerweise förderlich.
Komplett aus Edelstahl Rostfrei hergestellte Ventile wurden im Wasserverteilungssystem Tunnel Nr. 3 erstmals im Jahr 1987 im Rahmen der ersten Phase des Projekts installiert. Weitere Einheiten wurden im Jahr 2003 während der zweiten Phase eingebaut. Die japanische Firma Kubota erzeugte die Edelstahlventile für die erste Phase, die jeweils 10 Tonnen wiegen und einen Öffnungsdurchmesser von 1,22 Metern aufweisen. Die österreichische Firma Voest-Alpine stellte Vorrichtungen der gleichen Größe her, die jeweils 6,4 Tonnen wiegen. Die in der zweiten Phase eingebauten Ventile wurden von der in Argentinien ansässigen Firma Mendoza erzeugt.
Aus der Vogelperspektive gesehen weist das Projekt Tunnel Nr. drei 99 geplante Tunnelkilometer auf (siehe Diagramm auf dieser Seite). Er verläuft von der nördlichen Grenze von New York City aus unter der Bronx, unter der Insel Manhattan, unter dem East River sowie unter den Stadtteilen Queens und Brooklyn und schließlich wieder unter dem Fluss nach Staten Island.
Tunnel Nr. 3 beginnt etwa 90 Meter unter der Oberfläche, wo er an Tunnel anschließt, die Wasser aus Reservoirs nördlich der Stadt führen. Während seines Verlaufs nach Süden sinkt er auf eine Tiefe von mehr als 240 Metern ab. In seinem gesamten Verlauf verfügt der Tunnel über mehr als 20 Steigschächte, die Wasser für die Verteilung an die Oberfläche bringen. Jeder dieser im Durchmesser 1,2 Meter messenden Schächte ist mit 5 Millimeter dickem Blech aus Edelstahl Rostfrei verkleidet.
Eine typische Steigschachtkonfiguration weist vier jeweils 1,2 Meter messende Steigventile in jeder Verteilungskammer auf. Bis zum Jahr 2020 werden laut James insgesamt 20 Steigventile aus Edelstahl Rostfrei und 34 Verteilungsventile aus Edelstahl Rostfrei installiert sein.
Während jeder Steigschacht mit einer Ventilkammer ausgestattet ist, zeichnet sich die unter dem Van Cortland Park befindliche Ventilsteuerkammer unter der Bronx durch eine ungewöhnliche Größe und Funktion sowie durch enorme Ventile aus. Sie wurde 1998 in Betrieb genommen, befindet sich 60 Meter unter der Oberfläche und ist 37 Meter lang und 18 Meter breit.
Siebzehn Rohrleitungen führen Wasser in die verschiedenen Stadtteile. Das Wasser kann durch jede Rohrleitung auch in die Gegenrichtung befördert werden, und jede der Rohrleitungen ist mit einem ober- und einem unterstromigen Drosselventil mit Vieteldrehung ausgestattet. Jedes der 32 Ventile wiegt 22 Tonnen, ist 2,82 Meter hoch und etwa 5,08 Meter lang und hat eine Durchlassöffnung mit einem Durchmesser von 2,44 Metern. Jedes der Ventile weist ein vertragsgemäßes Durchflussvolumen von 1,4 Milliarden Litern pro Tag sowie eine Notfallkapazität von 6,0 Milliarden Litern pro Tag auf.
Die Ventilkörper bestehen in diesem Fall aus gegossenem und bearbeitetem Kohlenstoffstahl, während die Schließkomponenten aus Edelstahl Rostfrei S30403 gefertigt sind. Die Schließkomponenten bestehen aus einer 17,8 Millimeter dicken und im Durchmesser 2,44 Meter messenden Scheibe, die sich auf einer Welle aus massivem Edelstahl Rostfrei dreht.
Die Ventile wurden im Jahr 1975 von der im japanischen Osaka ansässigen Firma Kubota erzeugt, wobei die Werkstoffe damals aufgrund der Ergebnisse von Korrosionsimmersionstests im Roundout Reservoir im Bundesstaat New York ausgewählt wurden. Mit Hilfe dieser Tests sollte festgestellt werden, welche Legierungen eine voraussichtliche Lebensdauer von 100 Jahren gewährleisten konnten. Zu diesem Zweck wurden verschiedene Legierungen, darunter Aluminium- und Mangan-Bronzelegierungen, Messing, Bronze und Kupfer-Nickel-Legierungen, für einen Zeitraum von 10 - 13 Jahren in Wasser eingetaucht. Nur die Muster aus Edelstahl Rostfrei und einige Legierungen auf Nickelbasis überstanden diesen Test im Wesentlichen ohne Korrosion. Edelstahl Rostfrei jedoch erwies sich als kostengünstigste Variante.
Die neuen Ventile aus Edelstahl Rostfrei im Tunnel Nr. 3 stellen spektakuläre Beispiele für die Anwendung von Edelstahl Rostfrei in Trinkwasseranwendungen dar.
Die 17 Venturi-Wassermesser der Ventilkammer unter dem Van Cortland Park sind mehr als 4,6 Meter lang,
haben Durchflussöffnungen mit einem Durchmesser von 182,9 Millimetern und einen maximalen Innendurchmesser
von 2,44 Metern und bestehen ebenfalls komplett aus S30403, wie auch alle Zubehörteile, Stäbe und Schrauben,
mit denen die Komponenten verbunden sind. Andere Steigschächte sind mit 914 Millimeter-Ventilen mit
Ventilkörpern aus Kohlenstoffstahl ausgestattet.
Carroll McCormick ist ein in Montreal ansässiger freier Mitarbeiter.
FOTOS/ILLUSTRATIONEN: New York City Department of the Environment
 Mike Laidlaw, P.Eng. |
