So wählen Sie Edelstahlrohre für Flüssigkeitskühlsysteme in KI-Rechenzentren aus

Wenn Sie den Flüssigkeitskreislauf für eine KI- oder Hochleistungsrechenanlage planen, entscheidet die Wahl der Rohrleitung im Stillen darüber, wie zuverlässig dieser Kühlkreislauf in den nächsten zehn Jahren sein wird. Der Ausbau der Rechenkapazitäten hat die Rack-Dichte weit über das hinausgetrieben, was mit Luftkühlung noch bewältigt werden kann, und allein dieser Trend hat die geschlossene Flüssigkeitskühlung von einer Ausnahme zu einer Standardlösung gemacht. Wenn Wasser, Glykol oder dielektrische Flüssigkeit durch jede Rack-Reihe fließt, ist das Material, aus dem die Rohrleitungen bestehen, nicht mehr nur ein Rohstoff, sondern wird Teil Ihrer Strategie zur Gewährleistung der Betriebsverfügbarkeit.

Dieser Leitfaden führt Sie Schritt für Schritt durch die Auswahl von Edelstahlrohren für Flüssigkeitskühlsysteme in KI-Rechenzentren – Sorte für Sorte, Verbindung für Verbindung –, damit Sie Ihrem Auftragnehmer eine Spezifikation vorlegen können, die Druck, chemischen Einflüssen und dem Zahn der Zeit standhält. Außerdem erfahren Sie, inwiefern der allgemeine Trend hin zu Rechenzentren mit hoher Rechenleistung korrosionsbeständige Edelstahlrohre in den Mittelpunkt der Anlagenplanung rückt und wie Sie daraus eine fundierte Materialentscheidung treffen können.

Warum Edelstahl bei der Auswahl von Rohren für die Flüssigkeitskühlung die erste Wahl ist

Da die Rack-Dichte mittlerweile ein Maß erreicht hat, das mit Luftkühlung nicht mehr bewältigt werden kann, setzen Facility-Teams zunehmend auf geschlossene Wasser- und Glykolkreisläufe – und dieser Wandel hat dazu geführt, dass korrosionsbeständiger Edelstahl zum Standardmaterial für den Flüssigkeitskreislauf geworden ist. Drei Eigenschaften sind dafür ausschlaggebend:

• Korrosionsbeständigkeit – 316L ist unempfindlich gegenüber den in den meisten Kreisläufen verwendeten Mischungen aus aufbereitetem Wasser und Propylenglykol, während Kohlenstoffstahl dabei von innen heraus rosten würde.
• Schweißbarkeit – Edelstahl lässt sich durch Orbitalschweißen oder manuelles Schweißen zu leckdichten Leitungen verbinden, sodass Sie sich bei sicherheitskritischen Leitungssträngen nicht auf Steckverbindungen verlassen müssen.
• Sauberkeit – Eine ordnungsgemäß spezifizierte und passivierte Edelstahlleitung bleibt inert, sodass keine Partikel oder Verbindungen in das Kühlmittel gelangen, die später die Kühlplatten verschmutzen.

Für den Teil der Schleife, der zur Anlage und zur CDU gehört, gilt ein Nahtloses Rohr aus Edelstahl Das Programm bietet Ihnen eine saubere, dokumentierbare Grundlage, die der Korrosion standhält, die in diesem Umfeld begünstigt wird.

Lesen Sie sich die Kühlarchitektur durch, bevor Sie Ihre Spezifikationen festlegen

Ihre Auswahl beginnt bei der Architektur, da „Direct-to-Chip“- und „Immersion“-Schleifen unterschiedliche Anforderungen an die Pipe stellen:

Direct-to-Chip-Schleifen (DTC)

DTC befördert Wasser oder Wasser-Glykol-Gemisch von der Kühlmittelverteilungseinheit zu den Kühlplatten der GPUs. Da die Rohrleitung mäßigem Druck, glykolhaltigen Medien und ständigen Temperaturwechseln ausgesetzt ist, werden in der Regel nahtlose Rohre aus 304/316L verwendet, wobei besonders auf Dehnungsfugen und Pumpenanschlüsse geachtet wird.

Tauchschleifen

Bei der ein- oder zweiphasigen Tauchkühlung wird Wasser durch eine dielektrische Flüssigkeit ersetzt, die gegenüber vielen Elastomeren aggressiv wirkt. Der Flüssigkeitsstrom verläuft durch Dichtungen aus Fluorelastomer und PTFE, und dort, wo Metall mit der dielektrischen Flüssigkeit in Berührung kommt, entsteht ein Rohr aus rostfreiem Stahl mit Nickellegierung Das Programm hat sich bewährt, da es sowohl der Einwirkung von Flüssigkeit als auch von hohem Chloridgehalt standhält.

Die meisten neuen Anlagen sind weder das eine noch das andere – sie nutzen „Direct-to-Chip“ für die Rechenleistung, herkömmliches Kaltwasser für die unterstützende Infrastruktur und Reservekapazitäten für die Immersionskühlung. Diese hybride Realität ist an sich schon ein Zeichen dafür, wie schnell Kapazitäten für beschleunigtes Rechnen aufgebaut werden, und sie bedeutet, dass Ihr Rohrleitungsplan mehr als ein Fluid- und Druckregime auf derselben Etage unterstützen muss.

Die Legierung an die Betriebsbedingungen anpassen

Die von Ihnen gewählte Güteklasse legt die Mindestanforderungen für alle weiteren Parameter fest. Nutzen Sie die folgende Tabelle als Ausgangspunkt und gleichen Sie die Angaben anschließend mit Ihren Flüssigkeits-, Temperatur- und Druckwerten ab:

Für die korrosivsten Grenzflächen gilt: a 254SMO-Edelstahlrohr bietet Ihnen eine Beständigkeit der 6Mo-Klasse in einer Ausführung, die sich nach wie vor wie herkömmlicher Edelstahl schweißen und dokumentieren lässt. Wenn Sie Duplex-Festigkeit in Rohrform benötigen, ist ein SAF2507-Duplex-Stahlrohr ist eine gängige Spezifikation für den Einsatz unter höheren Belastungen.

Edelstahlrohre aus den Sorten 304 und 316L – die Arbeitspferde der meisten Kühlkreisläufe in Anlagen und CDU-Anlagen.

Die Korrosionsbeständigkeit ist das entscheidende Auswahlkriterium

In den technischen Datenblättern werden die chemischen Zusammensetzungen aufgeführt; was man im Einsatz jedoch tatsächlich bekämpft, ist Korrosion. Drei Faktoren bestimmen die Lebensdauer von Rohren stärker als die Bezeichnung der Legierung:

• Chloridkontrolle – freies Chlorid ist die häufigste Ursache für Lochfraß bei 316L. Eine strenge Wasseraufbereitung und eine gründliche Reinigungsspülung bei der Inbetriebnahme sind ebenso wichtig wie die Wahl der richtigen Stahlsorte.
• Glykolkonzentration und Temperatur – eine höhere Konzentration und wärmere Kreisläufe wirken aggressiver auf Elastomere und Dichtungen ein; daher muss jeder Steckverbinder für den Einsatz mit Glykol ausgelegt sein und darf nicht lediglich als “wasserverträglich” gekennzeichnet sein.”
• Passivierung und Sauberkeit – eine ordnungsgemäß passivierte Oberfläche ist widerstandsfähig gegen Korrosionsbildung; wird dieser Schritt übersprungen, riskiert man einen vorzeitigen Versagen an einer Schweißnaht oder einer Verbindung.

Wenn die Schleife aggressiven chemischen Einflüssen oder einem hohen Chloridgehalt ausgesetzt ist, sollten Sie auf eine Duplex-Edelstahlrohr Entweder die Range-Serie oder eine 6Mo/Nickel-Variante, anstatt 316L über seine Grenzen hinaus zu belasten.

Maßtabellen, Wandstärken und Dimensionierung

Die Wandstärke ist keine Schätzung. Sie ergibt sich aus dem Auslegungsdruck und der Auslegungstemperatur des Kreislaufs sowie der zulässigen Spannung der von Ihnen gewählten Legierung – in der Regel wird dies anhand der Norm ASME B31.9 für Rohrleitungen in der Gebäudetechnik überprüft. In der Regel werden bei Edelstahlrohren mit einem Durchmesser von 1 bis 4 Zoll die Nennweiten SCH 10 oder SCH 40 gewählt, wobei die Dimensionierung eher auf Durchfluss und Druckabfall als auf mechanische Belastung ausgerichtet ist. Entnehmen Sie die genauen Abmessungen den hydraulischen Spezifikationen des CDU- oder Kältemaschinenherstellers; dimensionieren Sie einen Kühlkreislauf nicht anhand von Faustregeln aus dem HLK-Bereich, da die Druckabfälle und Arbeitszyklen hier anders sind.

Verbindungsmethode und Dichtheitsprüfung

Eine Rohrschleife ist nur so stark wie ihre Verbindungsstellen. Mit Edelstahl lassen sich vollständig verschweißte, leckagefreie Leitungen bauen, weshalb dieses Material bei sicherheitskritischen Kühlkreisläufen dominiert:

• Das Orbitalschweißen oder manuelle Schweißen sorgt für gleichmäßige, prüfbare Verbindungen an nahtlosen Rohren.
• Flansch- oder Hygieneanschlüsse sind an Anlagenschnittstellen sinnvoll, an denen der Kreislauf für Wartungsarbeiten unterbrochen werden muss.
• Zugelassene Dehnungsfugen aus Gummi oder Metall gleichen thermische Ausdehnungen und Pumpenschwingungen aus – Standardteile für HLK-Anlagen verschleißen im Dauerbetrieb schneller, als man erwarten würde.

Für Arbeiten mit kleinem Durchmesser in Verteilern und Probenahmestellen eignet sich unser Nahtlose Rohre aus Edelstahl ASTM A270 Diese Zeile sorgt dafür, dass diese kleinen Verbindungen konsistent und übersichtlich bleiben.

Treffen Sie keine Entscheidungen, die Sie nicht rückgängig machen können

Manche Entscheidungen lassen sich nach der Inbetriebnahme leicht korrigieren; andere sind praktisch schon am Tag des Betonierens endgültig. Behandeln Sie diese als Planungsentscheidungen und nicht als Anpassungen vor Ort:

• Das Material von Dehnungsfugen ist dauerhaft – eine EPDM-Fuge, die an einer Stelle verlegt wurde, an der später dielektrische Flüssigkeit fließen könnte, muss entfernt und ersetzt werden. Sollte später auch nur die Möglichkeit eines Eintauchens bestehen, ist für alle Leitungsabschnitte, durch die dielektrische Flüssigkeit fließen könnte, PTFE oder FKM vorzuschreiben.
• Der Abstand zwischen Verankerungen und Führungselementen ist bautechnisch festgelegt – Rohrverankerungen werden an den Stahlbau geschweißt; ihre Versetzung stellt eine bauliche Änderung dar und ist keine einfache Anpassung der Rohrleitung.
• Bei der Dimensionierung von Pumpenanschlüssen ist eine Sicherheitsmarge erforderlich – ein Anschluss, der bei 45 PSI gerade noch ausreicht, ist für ein aufgerüstetes System mit 60 PSI nach einer Kapazitätserweiterung nicht mehr geeignet.

So unterstützt Kaixin Ihr Kühlrohrleitungs-Programm

Kaixin (Wenzhou Kaixin Metal Co., Ltd.) ist ein Hersteller von Edelstahlrohren und -leitungen direkt ab Werk, der Kunden in mehr als 130 Ländern beliefert und über ein nach ISO 9001 zertifiziertes Qualitätsmanagementsystem sowie eigene Produktions-, Prüf- und F&E-Abteilungen verfügt. Wir arbeiten mit MEP-Bauunternehmen, Konstrukteuren und Beschaffungsteams zusammen, um sie bei der Auslegung, der Anpassung an kundenspezifische Maße und der schnellen Lieferung zu unterstützen – und das trotz der engen Zeitpläne, die diese Projekte erfordern. Unser Sortiment reicht von nahtlosen Rohren der Typen 304/316L bis hin zu Duplex- und Nickellegierungen.

Zur Prüfung bereitgestellte Bündel nahtloser Rohre aus Nickellegierung – dokumentierte Qualität für Kreisläufe mit aggressiven Betriebsbedingungen.

Jede Bestellung wird mit Werksprüfzeugnissen versandt, sodass Sie genau die von Ihnen angegebene Legierung erhalten. Außerdem kann unser Team Ihre Loop-Bedingungen prüfen, bevor Sie die Stückliste endgültig festlegen. Diese Kombination aus interner Qualitätskontrolle und rückverfolgbarer Dokumentation ermöglicht es dem Team vor Ort, seine Materialauswahl auch noch Jahre nach der Installation zu begründen.

Häufig gestellte Fragen

Weiterführende Ressourcen

Erstellen Sie Ihre Spezifikation weiter anhand unserer vorhandenen technischen Bibliothek:

• ASTM A270 Nahtlose Rohre aus Edelstahl
• Warum sollten Sie sich für einen bewährten Hersteller von nahtlosen Edelstahlrohren entscheiden?
• Unterschied zwischen UNS32750 und UNS32760
• Warum Edelstahlrohre der Sorten 304 und 316 häufiger verwendet werden als andere Sorten