Die Hydrostatik ist der Wissenschaftszweig, der das Verhalten von Flüssigkeiten in Ruhe untersucht. Der Druck, der durch Beschleunigungen in diesen Flüssigkeiten entsteht, wird als hydrostatischer Druck bezeichnet. Es handelt sich um eine Prüfung zur Bestimmung der Materialfestigkeit und -lebensdauer durch Messung der durch hydrostatischen Innendruck verursachten Verformung von Kunststoff- oder Thermoplastrohren wie Polypropylen (PP), Polyethylen (PE), Polyvinylclorid (PVC) unter konstanter Temperatur und konstantem Druck. Werte wie Temperatur, Druck usw. und andere notwendige Bedingungen sind in Normen wie ISO 1167, BS EN 921 und ASTM D1598 festgelegt.
Warum hydrostatische Innendruckprüfung?
Die Übertragung vieler wichtiger Ressourcen erfolgt heute über Leitungen. Die Robustheit der Rohre ist wichtig für das menschliche Leben, die Verschwendung von Ressourcen und die Vermeidung von Umweltverschmutzung. Aus diesem Grund müssen die hergestellten Rohre den Normen entsprechen, die je nach Einsatzgebiet festgelegt wurden. Damit PE-, PP-, PVC- und PE-RT-Rohre sicher verwendet werden können, müssen die Betriebsbedingungen und die Lebensdauer bei bestimmten Temperatur- und Druckwerten je nach Einsatzgebiet bekannt sein. Um diese Bedingungen zu ermitteln, müssen die Rohre einer hydrostatischen Innendruckprüfung unterzogen werden. Durch den Vergleich der erhaltenen Werte mit den Normen wird festgestellt, ob er für die Verwendung geeignet ist.
Normen
ISO 1167, BS EN 921, ASTM D1598 sind Normen, die im Detail die Regeln für eine hydrostatische Innendruckprüfung und die Bedingungen für die Prüfumgebung und die Prüfelemente beschreiben. Darin werden die Formen der Verbindungselemente und die Anschlussverfahren der Elemente festgelegt. Es wird darauf hingewiesen, dass die Größe der zu prüfenden Probe den Normen ASTM D2122 und ASTM D3567 entsprechen muss. Gemäß den Normen BS EN 921 und D1598 sollte die Genauigkeit der bei der Prüfung zu verwendenden Konditionierungs- und Druckgeräte ± 2 % betragen. Die Temperatur der Umgebung, der Verbindungselemente und der Prüfflüssigkeit sollte 23 Cᵒ betragen. Gemäß der Norm D2122 muss die Länge von Rohren mit einem Durchmesser von 150 mm (6 Zoll) und kleiner mindestens das Fünffache des Außendurchmessers des Rohrs betragen. Bei größeren Rohren sollte dieser Wert mindestens das Dreifache des Außendurchmessers betragen.
Prüfgeräte
Das Prüfsystem besteht aus einem oberen und einem unteren Verschlusskopf, einer Klemme zur Befestigung dieser Köpfe, Befestigungs- und Dichtungselementen, einem Konditionierer, einem Flüssigkeitstank und einer Druckvorrichtung.
Durchführung des Tests
Die nach den Normen ausgewählte Probe wird an beiden Enden mit Verschlusskappen versiegelt. Er wird mit einer Flüssigkeit gefüllt, die mit Hilfe einer Klimaanlage auf die gewünschte Temperatur gebracht wird, bis im Inneren keine Luft mehr vorhanden ist. Anschließend wird der Probekörper für die Prüfung vorbereitet, indem er vollständig in die konditionierte Umgebung eingetaucht und gestützt wird, um zu verhindern, dass er sich aufgrund des Gewichts verzieht. Nach der Norm EN 921 sollten Proben mit einer Wandstärke von weniger als 3 mm 1 Stunde lang konditioniert werden, Proben mit einer Wandstärke von 3-8 mm 3 Stunden lang, Proben mit einer Wandstärke von 8-16 mm 6 Stunden lang und Proben mit einer Wandstärke von mehr als 16 mm 16 Stunden lang. Die Druckhöhe wird mit der Druckmaschine eingestellt und auf die vorbereitete Probe aufgebracht; gleichzeitig wird der Zähler gestartet. Die Veränderung der Verformung der Probe in Abhängigkeit von der Zeit wird aufgezeichnet. Der anzuwendende Druck wird nach der folgenden Formel berechnet:
P = Druck (bar) σ = Hup-Spannung (MPa) D = Rohraußendurchmesser (mm) t = t Dicke (mm)
Die Ringspannung ist die Zugspannung, die entlang des gesamten Umfangs des Rohrs aufgrund des aufgebrachten Drucks entsteht.
Tritt während der Prüfung ein Einstich oder eine Leckage an der Probe auf, wird die Prüfung abgebrochen und die Art der Verformung als spröde oder flexibel aufgezeichnet. Nach EN 921 wird die Prüfung abgebrochen und mit einem neuen Probestück wiederholt, wenn der Fehler näher an den Verschlussköpfen liegt als das 0,1-fache der Länge des Rohrs.
Es sollten Vorsichtsmaßnahmen für den Fall einer Explosion während des Tests getroffen werden, und wenn ein Gas anstelle einer Flüssigkeit verwendet wird, sollte die potenzielle Energiespeicherfähigkeit von Gasen nicht außer Acht gelassen werden. Die zu prüfenden Geräte und die Umgebung müssen frei von Öl und Schmutz sein.
Auswertung der Testergebnisse
Bersten die Rohre, die während der Prüfung dem Druck ausgesetzt sind, nicht innerhalb von 100 Stunden bei 20 Cᵒ und 165 Stunden bei 80 Cᵒ [1], was der in den Normen angegebenen Zeit entspricht, oder wird keine Verformung festgestellt, die über die in den Grafiken ermittelte Verformung hinausgeht, wird entschieden, dass das Rohr für die Verwendung geeignet ist.
Bereiche der Nutzung
Rohre aus Kunststoff und Thermoplasten haben aufgrund der einfachen Verarbeitung, der geringen Kosten, des geringen Wartungsbedarfs und der Korrosionsbeständigkeit ein breites Einsatzgebiet gefunden. Erdgas ist in Netzsystemen weit verbreitet, da es sowohl Abwasser als auch Quellen wie sauberes Wasser und geothermisches Wasser transportieren kann. Außerdem wird es weiterhin zur Bewässerung in der Landwirtschaft eingesetzt. Für den sicheren Einsatz von Kunststoffrohren in diesen Bereichen kommt die hydrostatische Druckprüfung ins Spiel.
Verweise:
[1] – https://topuzplastik.com.tr/testler/
