Stahl- vs. Aluminium-Tauchflasche | Welche wählen

Stahlflaschen der Klasse 12L / 232 bar tragen mehr Gas und bleiben während des gesamten Tauchgangs abtriebsstark. Eine AL80 (11,1L / 207 bar) aus Aluminium ist leichter, wird jedoch gegen Ende des Tauchgangs auftriebsstark. Wenn die Gaskapazität am wichtigsten ist, wählen Sie Stahl. Für das entspannte Freizeittauchen ist Aluminium die einfachere Option.

Auftrieb

Aluminiumflaschen

Die bekannteste Aluminium-Tauchflasche ist die AL80, hergestellt aus der Aluminiumlegierung 6061-T6. Ihr inneres Wasservolumen ist auf 11,1 Liter festgelegt. Leer an Land wiegt die Flasche selbst etwa 14,3 kg.

Da diese Legierung eine Dichte von nur 2,70 g/cm³ aufweist, müssen die Wände recht dick ausgeführt sein, um einem Betriebsdruck von 207 bar standzuhalten. Bei einer Wandstärke von 12,2 mm wird die Flasche voluminöser und ihr Verdrängungsvolumen steigt auf 15,6 Liter.

Das Ventil besteht üblicherweise aus C36000-Messing mit verchromter Oberfläche. Das Ventil selbst wiegt etwa 0,6 kg. Addiert man die 2,15 kg Druckluft im Inneren einer vollen Flasche, erzeugt der Tank nach dem Einbringen ins Wasser eine Abtriebskraft von etwa 1,1 kg.

• Flaschendurchmesser: 184 mm
• Flaschenlänge: 658 mm
• Luftmasse im vollen Zustand: 2,15 kg
• Material: 6061-T6 Aluminiumlegierung
• Gewindespezifikation: 0,750-14 NPSM
• Maximaler Betriebsdruck: 3000 psi (207 bar)

Während Sie das Gas veratmen, nimmt die Masse im Inneren der Flasche ab. Bei etwa 100 bar erreicht die Flasche allmählich einen neutralen Auftrieb und neigt nicht mehr zum Sinken oder Steigen.

Gegen Ende des Tauchgangs, wenn der Druck auf 50 bar sinkt, hat die Flasche bereits etwa 1,5 kg an Luft verloren. Zu diesem Zeitpunkt erzeugt sie einen Auftrieb von etwa 1,9 kg. Obwohl die Bodenstärke mit 15,6 mm dicker ist als die Seitenwand, wirkt der Großteil des positiven Auftriebs über den mittleren und unteren Bereich des Tanks.

Diese Veränderung neigt dazu, die Hüften des Tauchers anzuheben und die horizontale Trimmung zu stören. Viele Taucher fügen ihrem Bleigurt gezielt 2 bis 3 kg Blei hinzu, um dem positiven Auftrieb entgegenzuwirken, den ein Aluminiumtank gegen Ende des Tauchgangs entwickelt.

Meerwasser hat eine Dichte von 1,025 kg/L, während Süßwasser 1,0 kg/L beträgt. In einem See erzeugt eine Aluminiumflasche etwa 0,4 kg weniger positiven Auftrieb als im Ozean. In Süßwasser können Sie normalerweise etwa 1 kg weniger Blei tragen, was die Dinge einfacher macht.

6061-Aluminiumlegierung enthält etwa 1,0 % Magnesium und 0,6 % Silizium. Diese Kombination verleiht der Flasche eine gute Beständigkeit gegen großflächige Korrosion im Salzwasser. Eine natürliche Oxidschicht von etwa 10 Mikrometern Dicke bildet sich an der Innenwand und hilft, weitere Feuchtigkeitsschäden zu blockieren.

Wird die Flasche zu schnell gefüllt – mehr als 15 bar pro Minute – kann die Wandtemperatur auf 45 °C ansteigen. Durch thermische Ausdehnung erhöht sich das Verdrängungsvolumen um etwa 0,03 Liter. Sobald der Tank im Wasser abkühlt, kann der Innendruck um etwa 10 % abfallen.

• Magnesiumgehalt: 0,8 %–1,2 %
• Siliziumgehalt: 0,4 %–0,8 %
• Kupfergehalt: 0,15 %–0,4 %
• Zugfestigkeit: 310 MPa
• Wärmeleitfähigkeit: 167 W/m·K
• Dichte: 2,70 g/cm³

Bei einem Sicherheitsstopp auf 5 Metern dehnt sich ein 5-mm-Neoprenanzug durch den abnehmenden Druck aus und erzeugt etwa 1,5 kg Auftrieb. Addiert man diesen zu den 1,9 kg positivem Auftrieb der Aluminiumflasche, wird der Taucher mit insgesamt 3,4 kg Kraft nach oben gezogen.

Wenn Sie unterbleit sind, wird es auf den letzten Metern sehr leicht, einen unkontrollierten Aufstieg zu vollziehen. Aluminiumflaschen haben meist einen Flaschenfuß mit flachem Boden aus hochdichtem Polyethylen. Dieser schützt die Basis vor Stößen, sorgt jedoch auch für ein kleines bisschen zusätzliches Verdrängungsvolumen.

Stahlflaschen

34CrMo4 Chrom-Molybdän-Stahl hat eine Dichte von 7,85 g/cm³. Da das Material so fest ist, kann die Wandstärke einer Stahlflasche im Bereich von 4 mm bis 5 mm bleiben. Nimmt man die HP100 als Beispiel, umschließt ihr Außendurchmesser von 184 mm ein Innenvolumen von 12,9 Litern.

Eine leere HP100 wiegt 15,4 kg an Land. Addiert man ein 0,6 kg schweres DIN-Ventil, ergibt sich ein Gesamtgewicht von 16 kg. Die Flasche verdrängt etwa 17,5 Liter Meerwasser, was in Wasser mit einer Dichte von 1,025 kg/L eine Auftriebskraft von 17,9 kg erzeugt.

Subtrahiert man 17,9 kg Auftrieb von 16 kg Gewicht, weist selbst eine leere Stahlflasche noch etwa 1,9 kg Abtrieb auf. Selbst ohne verbleibendes Gas sinkt sie weiterhin. Aus diesem Grund kann der Taucher normalerweise mehr als 3,5 kg Blei von der Taille entfernen.

• Material: 34CrMo4 Chrom-Molybdän-Stahl
• Betriebsdruck: 232 bar
• Wandstärke: 4,8 mm
• Dicke der Zinkschicht: 60 Mikrometer
• Flaschenhalsgewinde: M25x2
• Leergewicht: 15,4 kg

Bei 232 bar wiegt die Druckluft im Inneren 3,2 kg. Vollständig untergetaucht steigt das Gesamtgewicht des Tanks auf 19,2 kg, und der Abtrieb unter Wasser erhöht sich auf etwa 5,1 kg. Das verlagert den Schwerpunkt des Ballasts näher an die Wirbelsäule.

Der Schwerpunkt eines Stahltanks liegt etwa 4 cm näher am Ventil als der einer Aluminiumflasche. Unter Wasser sorgt das für eine natürlich ausbalancierte Trimmung. Auf 20 Metern, wenn ein 7-mm-Neoprenanzug etwa 4 kg Auftrieb verliert, gleicht der Abtrieb des Stahltanks diese Veränderung sehr effektiv aus.

Die LP85 Niederdruck-Stahlflasche ist in kaltem Wasser verbreitet. Sie ist für 184 bar ausgelegt und hat ein Innenvolumen von 13 Litern. Leer liegt ihr Auftrieb bei nur etwa -0,1 kg. Gegen Ende des Tauchgangs fühlt sie sich nahezu neutral an.

• LP85-Höhe: 660 mm
• Leergewicht: 14,1 kg
• Luftmasse: 2,5 kg
• Auftrieb voll: -2,6 kg
• Auftrieb bei 50 bar: -0,7 kg
• Durchmesser: 178 mm

Ein technisches Doppelgerät aus zwei HP100-Flaschen hat ein kombiniertes Innenvolumen von 25,8 Litern und kann 5160 Liter Gas fassen. Unter Wasser erzeugt dieses Setup einen stetigen Abtrieb von 10 kg, was bedeutet, dass der Taucher oft gar keinen separaten Bleigurt benötigt.

Ein DIN-Anschluss kann Drücke über 230 bar bewältigen. Im Vergleich dazu kann sich der O-Ring eines INT-Anschlusses (Bügel) unter hohem Druck um etwa 0,2 mm verformen. DIN bleibt auch bei 300 bar gasdicht.

Eine hydrostatische Prüfung erfordert, dass die Flasche mit 348 bar beaufschlagt wird. Der Tank dehnt sich unter Druck leicht aus. Wenn die bleibende Dehnung nach der Druckentlastung 10 % übersteigt, muss die Flasche ausgesondert werden. Jede Prüfung belastet die Metallfasern durch Dehnung.

Stahlflaschen lösen auch das klassische Problem der absinkenden Füße des Tauchers. Bei einem Sicherheitsstopp auf 3 Metern, nachdem das BCD entlüftet wurde, hilft der verbleibende Abtrieb von 1,5 kg, den Taucher stabil im Wasser zu halten. Das eliminiert das bei Aluminiumtanks übliche schwammige Gefühl am Ende des Tauchgangs.

Trockentauchen wird meist mit Stahltanks kombiniert. Luft in einem Trockenanzug kann etwa 6 kg Auftrieb erzeugen. Eine 16 kg schwere Stahlflasche hilft, diesen Auftrieb auszugleichen, wodurch der benötigte Bleigurt von 8 kg auf etwa 4 kg reduziert wird.

• Blei beim Trockentauchen: 4 kg (Stahl) vs. 8 kg (Aluminium)
• Blei beim Nasstauchen: 2 kg (Stahl) vs. 5 kg (Aluminium)
• Boden: gerundeter Boden erfordert einen Standfuß
• Effizienz: 15 % höher

Vergleichstabelle Auftrieb

Süßwasser hat eine Dichte von 1,0 kg/L, während Meerwasser 1,025 kg/L beträgt. Im Süßwasser ist eine Stahlflasche etwa 0,45 kg abtriebsstärker als im Meerwasser. Beim See-Tauchen ermöglicht das meist, das Gewicht an der Taille um weitere 1 kg zu reduzieren.

Haltbarkeit und Korrosion

Vergleich von Haltbarkeit und Wartung

4130 Chrom-Molybdän-Stahl hat eine Brinellhärte von etwa 200 bis 240, was ihn sehr widerstandsfähig gegen Verformungen durch Stöße macht. Im Vergleich dazu hat die 6061-T6 Aluminiumlegierung eine Härte von nur etwa 95. Beim Verladen am Dock oder beim Tauchen vom Boot aus ist es wesentlich wahrscheinlicher, dass eine Aluminiumflasche Kratzer oder Dellen von bis zu 0,5 mm Tiefe bekommt.

Da Stahl eine Zugfestigkeit von bis zu 100.000 PSI aufweist, bleibt die Wandstärke einer Stahlflasche üblicherweise zwischen 4 mm und 5 mm. Aluminium fehlt diese Festigkeit, daher muss die Wandstärke auf etwa 11 mm bis 12 mm ansteigen. Dieser strukturelle Unterschied bedeutet, dass Aluminium bei Kontakt mit scharfen Gegenständen viel anfälliger für sichtbare Oberflächenbeschädigungen ist.

Nach CGA C-6.1-Standards fällt eine Aluminiumflasche bei der jährlichen Sichtprüfung (VIP) durch, wenn ein Kratzer mehr als 10 % der Wandstärke – etwa 1,2 mm – überschreitet. Der zulässige Verschleiß bei Stahl ist zwar geringer, aber Stahl ist von vornherein auch viel schwieriger zu beschädigen.

Unter feuchten Bedingungen bildet Stahl Fe₂O₃ (Eisenoxid), was als loser, rötlich-brauner Rost erscheint. Dieser Rost frisst sich immer tiefer in das Metall und kann innerhalb von nur einem Jahr Krater von mehr als 1 mm Tiefe erzeugen. Sobald sich innere Korrosionslöcher ausgebreitet haben, sinkt die Druckfestigkeit der Flasche rapide.

Aluminium hingegen bildet eine passive Al₂O₃ (Aluminiumoxid)-Schicht, wenn es Sauerstoff ausgesetzt ist. Dieser Film ist nur etwa 0,01 Mikrometer dick, haftet aber fest auf der Metalloberfläche. Selbst bei Salzwassernebel blockiert er eine tiefere Oxidation, weshalb Korrosion bei Aluminium meist als oberflächliches weißes Pulver bestehen bleibt.

Der Gummi-Standfuß an der Basis einer Stahlflasche ist einer der Schwachpunkte bei der Wartung. Restliches Meerwasser kann sich zwischen Standfuß und Metall ansammeln und eine geschlossene Mikroumgebung bilden. Wenn das Wasser verdunstet, bleiben Salzkristalle zurück, die in Kombination mit elektrochemischen Potenzialunterschieden innerhalb von sechs Monaten einen Ring aus tiefem Rost am Boden der Flasche erzeugen können.

Obwohl Aluminium wesentlich besser mit Salzwasser umgeht, birgt es das Risiko von SLC (Spannungsrisskorrosion). Nach etwa 10.000 Füllzyklen kann der Bereich des Halsgewindes unter wiederholter Belastung mikroskopische Materialermüdung entwickeln. Dieser Schaden ist für das bloße Auge nicht sichtbar und erfordert meist eine Wirbelstromprüfung zur Erkennung.

Aluminiumflaschen, die nach 1989 aus der Legierung 6061 hergestellt wurden, sind wesentlich sicherer. Ältere Legierungen vom Typ 6351 waren aufgrund ihrer Mikrostruktur und ihres Bleigehalts anfälliger für Halsrisse unter langfristigem Hochdruck. Jeder, der eine gebrauchte Aluminiumflasche kauft, sollte den auf die Schulter gestempelten Legierungscode überprüfen.

Die innere Trockenheit einer Stahlflasche hat enorme Auswirkungen auf die Lebensdauer. Wenn eine Füllstation es versäumt, Filter rechtzeitig zu wechseln, und die Druckluft mehr als 50 mg/m³ Wasserdampf enthält, kann innerhalb von etwa 3 Monaten sichtbarer Innenrost auftreten. Professionelle Tauchshops halten den Taupunkt üblicherweise unter -40 °C.

Die hydrostatische Prüfung ist das endgültige Maß für die Haltbarkeit einer Flasche. Der Prüfdruck wird auf das 1,5-fache des Betriebsdrucks erhöht. Für eine 300-bar-Stahlflasche bedeutet das 450 bar während der Prüfung. Die Prüfung misst, ob die bleibende Dehnung 10 % des ursprünglichen Volumens überschreitet.

Solange keine tiefe Oxidation auftritt, haben Stahlflaschen eine extrem lange Ermüdungslebensdauer. Einige bleiben mit sehr geringen Dehnungswerten 40 Jahre im Dienst. Aluminium neigt hingegen dazu, den TÜV im Laufe der Zeit aufgrund von Materialkriechen und Ermüdung nicht zu bestehen. Viele Aluminiumtanks werden nicht wegen Korrosion ausgemustert, sondern weil das Material schlichtweg altert.

Es besteht ein elektrochemischer Potenzialunterschied zwischen einer Aluminiumflasche und einem Messingventil. Im Salzwasser kann dies galvanische Korrosion auslösen. Wenn bei der Montage des Ventils kein sauerstoffkompatibles Schmiermittel verwendet wird, können sich die Aluminiumgewinde wie eine Opferanode verhalten, was zu festgefressenen Ventilen oder Undichtigkeiten führt.

Die Reparatur der externen Beschichtung ist besonders für Stahl wichtig. Eine feuerverzinkte Schicht bietet etwa 80 Mikrometer Schutz. Wenn blankes, dunkles Metall zum Vorschein kommt, sollte es sofort mit einer zinkreichen Grundierung mit mindestens 90 % Zinkanteil nachgestrichen werden. Bei Aluminium passiviert sich das freiliegende Metall auch dann, wenn der gesamte Lack abgetragen ist, innerhalb von Millisekunden wieder und muss meist nicht häufig nachlackiert werden.

Die bessere Wärmeleitfähigkeit von Stahl hilft auch beim Füllen. Kompressionswärme leitet sich schneller durch die Stahlwand ab, was den Druckverlust nach dem Abkühlen verringert. Eine Aluminiumflasche, die in einer warmen Umgebung schnell auf 200 bar gefüllt wird, kann abkühlen und nur noch bei etwa 180 bar liegen.

Was den Werterhalt angeht, verhält sich Stahl eher wie ein langfristiges Wirtschaftsgut. Eine gut gewartete Stahlflasche erzielt auf dem Gebrauchtmarkt oft noch etwa 70 % ihres ursprünglichen Kaufpreises. Aluminium hat einen viel klareren, ermüdungsbedingten Ausmusterungshorizont; sobald es 15 Dienstjahre überschreitet, sinkt sein realer Restwert schnell gegen Null.

Bei einer Langzeitlagerung sollte eine Stahlflasche einen Restdruck von mindestens 20 bar behalten. Das hält den Innendruck über dem atmosphärischen Druck und verhindert das Eindringen feuchter Luft. Ein Restdruck wird auch für Aluminium empfohlen, jedoch ist Aluminium weit weniger empfindlich gegenüber gelegentlicher Feuchtigkeit im Inneren.

Für Taucher, die in trockenen Klimazonen leben und überwiegend in Süßwasserseen tauchen, ist der Wartungsaufwand für Stahlflaschen relativ gering. In tropischen Inselumgebungen hingegen ist die wartungsärmere Natur von Aluminium ein echter Vorteil.

Wie Sie wählen sollten

Eine Aluminum 80 (11,1 Liter) verhält sich im Wasser wie ein dynamisch wechselndes Gewicht. Bei 200 bar hat sie einen negativen Auftrieb von etwa 0,73 kg. Wenn der Restdruck auf 35 bar fällt, erzeugt sie einen positiven Auftrieb von etwa 1,9 kg. Um während des Sicherheitsstopps stabil zu bleiben, benötigt man etwa 2,6 kg zusätzliches Blei, nur um diesen Auftrieb auszugleichen.

Eine 12-Liter-Hochdruck-Stahlflasche (HP100) verhält sich sehr anders. Voll geladen hat sie einen negativen Auftrieb von etwa 3,8 kg und bleibt selbst bei fast leerem Zustand noch etwa 0,3 kg negativ. Sie hilft dabei, den Taucher den gesamten Tauchgang über unten zu halten, anstatt ihn zu zwingen, zusätzliches Blei mitzuführen, um eine schwimmende Flasche zu kontrollieren.

6061-T6-Aluminium hat eine Dichte von 2,7 g/cm³; um 207 bar standzuhalten, sind die Wände daher meist etwa 12,2 mm dick. 4130 Chrom-Molybdän-Stahl mit einer Dichte von 7,8 g/cm³ benötigt nur etwa 4,8 mm Wandstärke. Das macht eine Stahlflasche im Durchmesser 10 bis 15 mm schmaler als eine vergleichbare Aluminiumflasche.

Die Wahl von Stahl ermöglicht es, mehr Gas mitzuführen, ohne das äußere Volumen zu erhöhen. Eine 10-Liter-Stahlflasche ist etwa 50 mm kürzer als eine 11-Liter-Aluminiumflasche. Diese kompakte Größe verhindert, dass der Flaschenboden gegen die Rückseite der Beine stößt. In Wracks oder Höhlen erleichtert das schmalere Profil zudem die Fortbewegung.

Eine 300-bar-Stahlflasche mit 12 Litern Innenvolumen kann etwa 3300 Liter Gas aufnehmen. Eine normale 200-bar-Aluminiumflasche ähnlicher Klasse fasst nur etwa 2200 Liter. Dieser Unterschied von 1100 Litern kann einem Taucher mit durchschnittlichem Verbrauch 15 bis 20 Minuten mehr Zeit auf 20 Metern verschaffen.

DIN-Ventile sind bei Stahlflaschen üblich und unterstützen 300-bar-Hochdruck-Gewindeanschlüsse. Aluminiumflaschen werden häufiger mit Bügelventilen (Yoke) kombiniert, die meist auf 232 bar begrenzt sind. Bei einem DIN-System sitzt der O-Ring geschützt im Ventilkörper, wodurch Dichtungsversagen durch Stöße deutlich weniger wahrscheinlich ist.

Aluminium trägt weiterhin das Risiko von SLC (Spannungsrisskorrosion). Obwohl die 6061-Legierung stabiler ist als die ältere 6351, können sich nach etwa 10.000 Füllzyklen mikroskopische Risse um das Flaschenhalsgewinde bilden. Stahl hat einen höheren Elastizitätsmodul und kann denselben Ausdehnungs- und Kontraktionszyklus sicher über 40 Jahre oder länger tolerieren.

Salzwasser ist der natürliche Feind von Stahl. Sobald die 80–100 Mikron dicke Zinkschicht beschädigt ist, beginnt blanker Stahl roten Rost zu bilden. Aluminium hingegen bildet bei Kratzern innerhalb von Millisekunden eine selbstheilende Aluminiumoxidschicht, was den Wartungsaufwand in salzhaltigen, tropischen Umgebungen reduziert.

Eisenoxid (Fe₂O₃), das sich im Inneren einer Stahlflasche bildet, ist pulverförmig und kann abblättern, was möglicherweise den 20-Mikron-Filter in einem Lungenautomaten verstopfen kann. Das weiße Oxidationspulver, das sich im Inneren einer Aluminiumflasche bildet, haftet stärker und gelangt normalerweise nicht mit dem Luftstrom in das Atemsystem.

Der Wassergehalt in der Druckluft hat einen großen Einfluss auf die Lebensdauer. Wenn die Kompressorfilter gesättigt sind und die Feuchtigkeit über 50 mg/m³ steigt, kann bereits nach 90 Tagen sichtbare Lochfraßkorrosion im Inneren einer Stahlflasche beginnen. Professionelle Füllstationen halten die Feuchtigkeit durch Taupunktüberwachung unter 20 mg/m³.

Eine neue Stahlflasche kostet typischerweise 450 bis 600 USD. Eine Standard-Aluminiumflasche wird meist für 200 bis 280 USD verkauft. Wenn man 50-mal im Jahr taucht, hat Stahl langfristig geringere Gesamtkosten, da er ein halbes Jahrhundert in Betrieb bleiben kann, während viele Aluminiumflaschen nach 15 bis 20 Jahren ausgemustert werden, wenn sie die belastungsabhängigen Prüfungen nicht mehr bestehen.

Die hydrostatische Prüfung wird alle 60 Monate durchgeführt. Die Flasche wird mit Wasser gefüllt und auf das 1,5-fache des Betriebsdrucks gebracht. Wenn die dauerhafte Ausdehnung 10 % des ursprünglichen Volumens überschreitet, muss die Flasche entsorgt werden.

Der Temperaturanstieg während des Füllens beeinflusst ebenfalls das nutzbare Gas. Stahl leitet Wärme besser ab als Aluminium, daher ist der Druckabfall nach dem Abkühlen geringer. Eine Aluminiumflasche, die schnell auf 200 bar gefüllt wird, kann sich auf 45 °C erwärmen, dann im Wasser abkühlen und auf nur noch 175 bar absinken, wodurch etwa 12 % des nutzbaren Gases verloren gehen.

Kaltwassertaucher in 7-mm-Neoprenanzügen oder Trockentauchanzügen stehen vor großen Auftriebsproblemen. Ein dicker 7-mm-Anzug kann etwa 5 kg Auftrieb erzeugen. Eine 15-Liter-Stahlflasche kann etwa 4 kg negativen Unterwasserauftrieb bieten, wodurch man zwei Bleiblöcke vom Gürtel entfernen kann, was die Tarierung erheblich verbessert.

Gebrauchte Aluminiumflaschen, die vor 1989 hergestellt wurden, sollten mit Vorsicht betrachtet werden. Viele wurden aus einer 6351-Legierung gefertigt und erfordern eine jährliche Wirbelstromprüfung, um nach Rissen im Flaschenhals zu suchen. Moderne Stahlflaschen benötigen meist nur eine jährliche VIP-Inspektion (Sichtprüfung).

Ein Gummiboden ermöglicht es, eine 14,5 kg schwere Stahlflasche sicher aufrecht abzustellen. Aluminiumflaschen haben öfter einen abgerundeten Boden und können auf einem sich bewegenden Bootsdeck leichter umkippen. Sobald sie fallen, kann der schwere Flaschenkörper eine große Scherkraft auf das Ventil ausüben und Präzisionskomponenten beschädigen.

Taucher, die das ganze Jahr über international reisen, profitieren meist mehr von Aluminiumflaschen. Eine 15 kg schwere Stahlflasche durch Flughäfen zu tragen, verbraucht das Freigepäck zu schnell. Taucher mit eigenem Transportmittel und einem festen Tauchplatz vor Ort sind besser damit beraten, in 4130 Chrom-Molybdän-Stahl zu investieren, aufgrund der präziseren Tarierung und des langfristigen Werts.

Einschränkungen der Füllstation spielen ebenfalls eine Rolle. Viele ältere Kompressoren in Resorts erreichen nur 225 bar. Wenn man eine 300-bar-Stahlflasche in ein solches Resort mitbringt, reduziert sich das tatsächlich gespeicherte Gas eventuell auf nur 70 % der Nennkapazität.

Bei langfristiger Lagerung sollte eine Stahlflasche einen Druck von 20 bis 30 bar beibehalten. Dieser positive Innendruck verhindert, dass feuchte Außenluft eindringt. Aluminiumflaschen sollten ebenfalls Restdruck aufweisen, sind aber aufgrund ihrer besseren natürlichen Korrosionsbeständigkeit deutlich weniger anfällig für die Lagerung bei niedrigem Druck.

Größe und Kapazität

Wandstärke und Abmessungen

Unter einem Betriebsdruck von 207 bar benötigt 6061-T6-Aluminium eine Wandstärke von etwa 12,3 mm, um die internen Spannungen sicher zu verteilen. Chrom-Molybdän-Stahl hat eine viel höhere Streckgrenze, daher benötigt eine 237-bar-Hochdruck-Stahlflasche nur etwa 4,1 mm Wandstärke. Bei einem Standard-Außendurchmesser von 184 mm hat dieser Unterschied enorme Auswirkungen auf das nutzbare interne Gasvolumen.

Eine AL80-Aluminiumflasche hat ein tatsächliches Innenvolumen von 11,1 Litern und eine Gesamtlänge von 658 mm. Im Vergleich dazu fasst eine HP100-Hochdruck-Stahlflasche 12,9 Liter intern, während sie nur 610 mm lang ist. Sie ist 48 mm kürzer, bietet aber 1,8 Liter mehr Innenraum und etwa 25 % mehr Gas.

Da Aluminium weniger stabil ist, müssen Hersteller den Boden deutlich dicker machen. Der Boden einer AL80 überschreitet oft 25 mm. Stahlflaschen werden meist mit einem kaltgezogenen, abgerundeten Boden hergestellt, der die Wandstärke gleichmäßiger verteilt. Bei gleichem Verdrängungsvolumen im Wasser kann Stahl mehr komprimiertes Gas transportieren.

• AL80-Durchmesser: 184 mm, Verdrängung etwa 15,5 Liter
• HP100-Durchmesser: 184 mm, Verdrängung etwa 14,8 Liter
• LP85-Durchmesser: 178 mm, Verdrängung etwa 14,1 Liter
• AL40-Sidemount-Flaschen-Durchmesser: 133 mm, Länge 625 mm
• HP120-Durchmesser: 184 mm, Länge 711 mm
• 3000-psi-Aluminiumflaschen-Füllfaktor: 7,0 scf/L
• 3442-psi-Stahlflaschen-Füllfaktor: 7,7 scf/L

Der Unterschied zwischen Flaschengewicht und Verdrängung bestimmt die Unterwasserlast. Eine leere AL80 wiegt 14,3 kg. Im Süßwasser zeigt die Auftriebsberechnung bei vollem Zustand einen negativen Auftrieb von etwa 0,7 kg. Bei 35 bar wird sie etwa 1,9 kg positiv auftriebig. Der Taucher muss zusätzliches Blei mitführen, um diesen Auftrieb zu unterdrücken.

Eine HP100 wiegt 15,4 kg im leeren Zustand. Wenn sie voll ist, hat sie einen negativen Auftrieb von 3,8 kg. Selbst bei 35 bar bleibt sie etwa 0,9 kg negativ. Sie entwickelt nie die Tendenz, nach oben zu schwimmen. Als Ergebnis kann der Taucher das Bleigewicht um etwa 2,8 kg reduzieren, was die Last für den unteren Rücken verringert.

Die Flaschenlänge beeinflusst auch die Wasserlage (Trim). Mit 658 mm kann eine Aluminiumflasche für Taucher unter 170 cm Körpergröße unbequem sein. Beim Flossenschlag können der Hinterkopf oder die zweite Stufe leicht gegen das Ventil stoßen. Eine 610 mm lange Stahlflasche hebt den Schwerpunkt an und positioniert ihn näher an die Lunge, was die horizontale Wasserlage erleichtert.

• Dicke der internen Stahlbeschichtung: etwa 20 bis 50 Mikron
• Dicke der Aluminiumoxidschicht: etwa 10 bis 15 Mikron
• Jedes 1-kg-Bleigewicht liefert im Meerwasser etwa 0,9 kg negativen Auftrieb
• Die hydrostatischen Ausdehnungsgrenzen von Stahlflaschen liegen typischerweise unter 10 %
• Berstscheiben bei Aluminium sind auf etwa das 1,5-fache des Betriebsdrucks eingestellt
• Die jährliche Inspektion bei Stahl konzentriert sich besonders auf Oxidationslöcher in den Halsgewinden

Auch die Herstellungsmethode setzt der Kapazität Grenzen. Aluminiumflaschen werden kaltstranggepresst, was die Spannungen in der Nähe des Halses konzentriert. Stahlflaschen werden heiß formgepresst und geschlossen, was die Spannungen gleichmäßiger verteilt. Deshalb kann Stahl sicher 3442 psi oder mehr bewältigen und so mehr Gasmoleküle im gleichen Außenvolumen unterbringen.

Bei gleicher Atemfrequenz bietet eine HP100 etwa 15 Minuten mehr Grundzeit als eine AL80. Dies resultiert aus den zusätzlichen 22,6 Kubikfuß Gas. In der Tiefe, wo sich der Gasverbrauch pro Minute schnell multipliziert, reduziert diese Reserve den Aufstiegsdruck und Stress.

Der Standarddurchmesser von 184 mm erleichtert zudem die Verleihlogistik. Die meisten BCD-Backplate-Spanngurte sind für diese Größe ausgelegt. Wenn man auf eine 203 mm große Stahlflasche wechselt, muss die Gurtlänge meist angepasst werden. Die meisten technischen Doppelgeräte verwenden Stahlflaschen, da ihr schlankeres Profil den seitlichen Widerstand verringert.

Niederdruck-Stahlflaschen (LP-Serie) folgen einer anderen Designphilosophie. Eine LP85 arbeitet nur mit 2400 psi, aber da ihr Innenvolumen größer ist, liefert sie dennoch 85 Kubikfuß Gas bei nur 165 bar. Anstatt sich auf sehr hohen Druck zu verlassen, nutzt sie mehr Innenraum, um den Unterschied auszugleichen.

• Die interne Wasserkapazität ist als WC (Water Capacity) gekennzeichnet
• Aluminiumflaschen geben meist eine minimale Wandstärke an
• Stahlflaschen listen oft REE (Rejection Elastic Expansion) beim Nenndruck auf
• Jeweils 100 bar verbrauchtes Gas reduzieren das Gewicht einer AL80 um etwa 1,3 kg
• Bei gleichem Druck unterscheidet sich die Kompressibilität von Trimix von reiner Luft
• Ein 232-bar-DIN-Anschluss ist druckfester als ein 200-bar-Bügelanschluss

Druck und Dichte

Der Standardbetriebsdruck einer AL80 beträgt 3000 psi bzw. 207 bar. Ihr internes Wasservolumen beträgt 11,1 Liter. Bei vollem Druck enthält sie etwa 2297 Liter freie Luft.

Eine HP100-Hochdruck-Stahlflasche arbeitet mit 3442 psi bzw. 237 bar. Obwohl ihr Gehäuse kompakt aussieht, beträgt ihr echtes internes Wasservolumen 12,9 Liter. Wenn sie voll ist, enthält sie 3057 Liter Luft – etwa 33 % mehr.

Gas lässt sich nicht unendlich perfekt linear komprimieren. Sobald man über 200 bar hinausgeht, beginnt die Speichereffizienz leicht abzuweichen. Da sich Luftmoleküle unter sehr hoher Kompression gegenseitig abstoßen, ist der tatsächliche Gasinhalt bei 237 bar etwa 1 % bis 2 % geringer, als theoretische Berechnungen vermuten lassen. Dieser Spielraum sollte bei der Gasplanung für tiefe Tauchgänge berücksichtigt werden.

Auf 20 Metern erreicht der Umgebungsdruck 3 bar. Jeder Atemzug verbraucht dreimal so viele Gasmoleküle wie an der Oberfläche. Mit einer AL80 wird eine Atemfrequenz von 20 Litern pro Minute an der Oberfläche zu 60 Litern pro Minute in der Tiefe, was eine Gesamtausdauer von weniger als 38 Minuten ergibt.

Mit einer HP100 in derselben Tiefe erkauft man sich mit den zusätzlichen 760 Litern komprimiertem Gas etwa 12 zusätzliche Minuten. Auf 30 Metern wird diese Reserve zu einem echten Puffer gegen Strömung und Stress. Aber dichteres Gas stellt auch höhere Anforderungen an die Leistung des Lungenautomaten.

• Bei 3000 psi beträgt die Luftdichte etwa 254 kg/m³
• Bei 3442 psi steigt die Luftdichte auf etwa 291 kg/m³
• Ausgehend von 20 °C erhöht jeder 1 °C Temperaturanstieg den Flaschendruck um etwa 0,6 %
• DIN-Ventile sind typischerweise für 232 bar oder 300 bar ausgelegt
• Bei Bügel-Systemen (Yoke) über 232 bar steigt das Risiko für einen O-Ring-Blowout um etwa 40 %
• Die Entnahme von 1000 Litern Gas aus einer 237-bar-Flasche erzeugt eine sehr hohe interne Last für den Regler

Schnellfüllkompressoren erzeugen viel Wärme. Direkt nach einer 3000-psi-Füllung kann eine Flasche bis zu 45 °C heiß sein. Wenn man damit direkt in 25 °C warmes Meerwasser springt, zieht das Abkühlen die Anzeige auf etwa 2750 psi zurück, wodurch effektiv etwa 8 % der Füllung verloren gehen.

Stahl leitet diese Wärme viel schneller ab, besonders wenn er während des Füllens im Wasser gekühlt wird. Er neigt dazu, mit den vollen 3442 psi ins Wasser einzusteigen. Aluminium verhält sich mit seinen 12 mm dicken Wänden eher wie ein Isolator, weshalb viele Füllstationen leicht überfüllen, um den späteren Druckabfall auszugleichen.

Die LP-Stahlfamilie verhält sich wieder anders. Eine LP85, die nur auf 2400 psi bzw. 164 bar gefüllt wird, erreicht dennoch 85 Kubikfuß Gas. Auf Inseln in Südostasien, wo alte Kompressoren Probleme haben, ist das wichtig: Niederdruckflaschen lassen sich viel leichter vollständig füllen.

• Die LP85 hat ein Innenvolumen von 13,8 Litern, etwa 24 % größer als eine AL80
• Bei 2000 psi trägt eine LP85 immer noch etwa 1700 Liter
• Bei gleichem Druck trägt eine HP100 immer noch etwa 1770 Liter
• Bei schwachen Füllstationen kann eine Niederdruckflasche 15 % mehr nutzbares Gas liefern
• Bei 237 bar bleibt der Sauerstoff-Partialdruck in der Luft bei etwa 0,5 bar, was noch weit unter den Toxizitätsgrenzen liegt

Auch das Gasgewicht spielt physisch eine Rolle. Eine HP100 mit 3057 Litern Luft enthält etwa 3,8 kg Gas. Während man es unter Wasser verbraucht, verschwindet diese Last allmählich. Wenn man diese Änderung bei der Bleimenge nicht berücksichtigt, kann die Flasche einen beim Aufstieg wie ein Ballon nach oben ziehen.

Jenseits von 40 Metern erschwert dichtes Gas das Atmen spürbar. Eng zusammengepresste Luftmoleküle strömen in hochgradig turbulenten Wirbeln durch die zweite Stufe. Erfahrene Taucher, die in die Tiefe gehen, bevorzugen oft Hochdruck-Stahlflaschen in Kombination mit strömungsoptimierten Atemreglern, um den Kohlendioxidgehalt und das Gefühl des Atemwiderstands zu verringern.

Die Herstellung einer 3442 psi Hochdruck-Stahlflasche erfordert 34CrMo4 Chrom-Molybdän-Stahl. Dessen Zugfestigkeit ist etwa dreimal so hoch wie die von Aluminiumlegierungen. Er kann die Gesamtausdehnung selbst unter extremem Innendruck unter 10 % halten. Aluminiumflaschen, die über Jahre hinweg 3000 psi halten, neigen wesentlich eher zu mikroskopischen Verformungen an den Flaschenhalsgewinden.

• Jede 1000 Liter verbrauchte Luft erhöhen den Auftrieb des Tauchers um etwa 1,2 kg
• Eine AL80 bei 50 bar kann mit etwa 2 kg Auftrieb ziehen
• Eine HP100 weist beim gleichen Restdruck immer noch ein Abtriebsgewicht von etwa 0,9 kg auf
• Das dichte Gas in einer Hochdruck-Stahlflasche reduziert die benötigte Bleimenge
• Bei 3442 psi enthält jeder Kubikfuß Luft etwa 1,2 Hundert Billiarden Gasmoleküle

Bei der Wahl einer Flasche müssen Sie auch die Füllstation berücksichtigen. Wenn eine Tauchbasis nur bis 200 bar füllt, ist der Hochdruckvorteil einer HP100 weitgehend verschwendet und Sie verlassen sich größtenteils auf deren zusätzliches Innenvolumen von 1,8 Litern. In dieser Situation bieten eine LP108 oder eine große Aluminiumflasche unter Umständen eine bessere praktische Tauchzeit.

Schauen Sie auf die Prägung an der Flaschenschulter und suchen Sie die Zeile mit der Aufschrift Service Pressure. Wenn dort 3442 steht und Sie sie mit einem leistungsfähigen Atemregler kombinieren, können Sie bequem 10 Minuten länger auf 20 Metern nach Nacktschnecken suchen.

Und wenn Sie eine Flasche haben, die lange Zeit unbenutzt herumstand, füllen Sie diese niemals blind. Überprüfen Sie die eingeprägten Daten. Wenn die letzte Sichtprüfung länger als 1 Jahr oder die letzte Druckprüfung länger als 5 Jahre zurückliegt, lassen Sie sie vor der Verwendung von einer qualifizierten Prüfstelle kontrollieren.