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Grabenlose Verlegung mit PE - Nodig-Bau.de

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Leitungsbau<br />

<strong>Grabenlose</strong> <strong>Verlegung</strong> <strong>mit</strong> <strong>PE</strong><br />

Leitungsrehabilitation ■ Hauptaufgabe für die Betreiber <strong>de</strong>r Rohrleitungsnetze ist es, die<br />

Substanz <strong>de</strong>r Infrastruktur auf konstant hohem Niveau zu halten bzw. wie<strong>de</strong>r auf einen hohen<br />

technischen Standard zu bringen. Rehabilitationsstrategien unter Einbeziehung <strong>de</strong>r vorhan<strong>de</strong>nen<br />

Substanz sind gefor<strong>de</strong>rt. <strong>Grabenlose</strong> Verfahren sind hier auf <strong>de</strong>m Vormarsch. Je nach<br />

Verfahren gilt es, in Abhängigkeit vom Einsatzgebiet Materialentscheidungen zu treffen.<br />

Mittlerweile nimmt die Kunststoffpenetration über alle Anwendungen stetig zu. Da Kunststoff<br />

aber nicht gleich Kunststoff ist, gilt es hier zu sortieren.<br />

Traditionelle Werkstoffe,wie Steinzeug,<br />

Beton, Stahl o<strong>de</strong>r Guss gaben<br />

jahrzehntelang <strong>de</strong>n Ton an.<br />

Die Verdrängung dieser traditionellen<br />

Werkstoffe durch leistungsfähige Kunststoffe<br />

steigt jedoch stetig. Zusammen<br />

<strong>mit</strong> <strong>de</strong>m Institut für Rohrleitungsbau<br />

Ol<strong>de</strong>nburg (IRO) führt die Wavin<br />

GmbH daher eine Seminarreihe durch,<br />

bei <strong>de</strong>r über <strong>de</strong>n Werkstoff Polyethylen<br />

und grabenlose Einbauverfahren in<br />

Theorie und Praxis berichtet wird.<br />

<strong>Grabenlose</strong> Einbauverfahren<br />

für Polyethylenrohre<br />

Für <strong>de</strong>n grabenlosen Rohrleitungsbau<br />

wer<strong>de</strong>n unterschiedlichste Verfahren<br />

angeboten. Die Verfahren beinhalten<br />

unterschiedliche Anfor<strong>de</strong>rungen an<br />

Rohre und <strong>de</strong>ren Werkstoffeigenschaften.<br />

Im Folgen<strong>de</strong>n sind die gängigsten<br />

Einbauverfahren <strong>mit</strong> <strong>de</strong>m jeweiligen<br />

Anfor<strong>de</strong>rungsprofil für <strong>PE</strong>-Rohre dargestellt.<br />

Den Verfahrensbeschreibungen<br />

sind Verweise auf das jeweilige<br />

DVGW-Merkblatt beigefügt. Weitere<br />

Details für Planung, Ausführung und<br />

Qualitätssicherung können <strong>de</strong>n jeweiligen<br />

DWA- und RSV-Merkblättern<br />

entnommen wer<strong>de</strong>n.<br />

Langrohrlining<br />

Das älteste Verfahren für die grabenlose<br />

Sanierung von Rohrleitungen ist das<br />

Langrohrlining (Abb. 1). Beim Langrohrlining<br />

wird über eine <strong>Bau</strong>grube<br />

ein neuer Rohrstrang in die alte Rohrleitung<br />

eingezogen. Dabei können<br />

Rohre aus unterschiedlichen Materialien<br />

verwen<strong>de</strong>t wer<strong>de</strong>n. Vorraussetzung<br />

sind zugfeste Verbindungen innerhalb<br />

<strong>de</strong>s Rohrstranges. Der Betreiber <strong>de</strong>r<br />

Leitung bekommt im Ergebnis ein eigenständiges<br />

tragfähiges neues Rohr<br />

22<br />

und kann es <strong>de</strong>mentsprechend wie bei<br />

einer Neuverlegung abschreiben. Bei<br />

<strong>de</strong>r Planung ist für dieses Verfahren<br />

die erfor<strong>de</strong>rliche Rohrhydraulik zu<br />

prüfen, da <strong>de</strong>r Rohrquerschnitt verringert<br />

wird. Der Platzbedarf für eine<br />

Langrohrlining-Maßnahme ist relativ<br />

groß. Für <strong>de</strong>n Einzug sind <strong>Bau</strong>gruben<br />

zu errichten, da<strong>mit</strong> <strong>de</strong>r Rohrstrang unter<br />

Beibehaltung <strong>de</strong>r maximal möglichen<br />

Biegeradien eingezogen wer<strong>de</strong>n<br />

kann. Bei <strong>de</strong>n Vorarbeiten ist durch eine<br />

Kalibrierung sicherzustellen, dass<br />

<strong>de</strong>r innere Querschnitt an je<strong>de</strong>r Stelle<br />

in <strong>de</strong>r vorhan<strong>de</strong>nen Trasse groß genug<br />

ist. Die Lining-Rohre wer<strong>de</strong>n entwe-<br />

<strong>de</strong>r auf Ringbun<strong>de</strong>n o<strong>de</strong>r als Einzelrohre<br />

geliefert. Ringbun<strong>de</strong> stehen <strong>de</strong>rzeit<br />

bis maximal DN 180 Millimeter<br />

zur Verfügung. Der Einzug erfolgt <strong>mit</strong><br />

einer Zugwin<strong>de</strong>. Die Zugkraft ist dabei<br />

auf die maximal zulässige Zugkraft <strong>de</strong>s<br />

einzuziehen<strong>de</strong>n Rohres zu begrenzen<br />

und kontinuierlich zu dokumentieren.<br />

Am Rohrstrang können Gleitkufen angebracht<br />

wer<strong>de</strong>n, die für einen <strong>de</strong>finierten<br />

Ringraum sorgen und die Mantelreibung<br />

verringern. Nach <strong>de</strong>m Einzug<br />

wird <strong>de</strong>r vorhan<strong>de</strong>ne Ringraum in<br />

<strong>de</strong>r Regel verfüllt, um die Lage <strong>de</strong>s Rohres<br />

zu sichern und um die äußeren<br />

Kräfte kraftschlüssig zu übertragen.<br />

GmbH<br />

Wavin<br />

Abb. 1 Beim Langrohrrelining wird über eine <strong>Bau</strong>grube ein neuer Rohrstrang<br />

Glanert,<br />

in die alte Rohrleitung eingezogen. Quelle:


Für das Verfahren sollten Polyethylenrohre<br />

<strong>mit</strong> Schutzeigenschaften verwen<strong>de</strong>t<br />

wer<strong>de</strong>n. So können etwaige Beschädigungen<br />

an <strong>de</strong>r äußeren Oberfläche<br />

während <strong>de</strong>s Einziehvorganges<br />

und Schä<strong>de</strong>n durch langfristig entstehen<strong>de</strong><br />

Punktbelastungen vermie<strong>de</strong>n<br />

wer<strong>de</strong>n. Weitere Details zu <strong>de</strong>m Verfahren<br />

können <strong>de</strong>m DVGW-Merkblatt<br />

GW 320/1 entnommen wer<strong>de</strong>n.<br />

Berstlining<br />

Beim Berstlining wird die alte Rohrleitung<br />

zerstört und <strong>mit</strong> einem Aufweitkörper<br />

radial verdrängt. Im gleichen<br />

Arbeitsgang wird ein neues Rohr in die<br />

alte Trasse eingezogen. Es wird zwischen<br />

statischen und dynamischen<br />

Berstverfahren unterschie<strong>de</strong>n. Bei <strong>de</strong>m<br />

dynamischen Berstverfahren unterstützt<br />

die Zugkraft einer Seilwin<strong>de</strong> <strong>de</strong>n<br />

Berst- und Einziehvorgang. Die Berstmaschine<br />

wird pneumatisch betrieben<br />

und zertrümmert das Altrohr. Bei <strong>de</strong>m<br />

statischen Berstverfahren erfolgt die<br />

Krafteinleitung für <strong>de</strong>n Berst- und Einziehvorgang<br />

in Rohrlängsrichtung <strong>mit</strong><br />

einer hydraulisch betriebenen Zugeinrichtung.<br />

Die Berstlafette ist über ein<br />

Gestänge <strong>mit</strong> <strong>de</strong>m Aufweitungs- und<br />

Berstkörper verbun<strong>de</strong>n. Beim Berstprozess<br />

wird in <strong>de</strong>r Regel <strong>mit</strong> einem so<br />

genannten Überschnitt gearbeitet, um<br />

erstens die Mantelreibung zu reduzieren<br />

und zweitens ein möglichst gleichmäßiges<br />

Anlagern <strong>de</strong>s umgeben<strong>de</strong>n<br />

Erdreiches um die neue Rohrleitung<br />

zu erreichen.<br />

Ein großer Vorteil <strong>de</strong>s Berstlinings ist,<br />

dass bei <strong>de</strong>r Installation ein neues, für<br />

sich eigenständig-tragfähiges Rohr verbaut<br />

wird. Weiterhin bleibt bei diesem<br />

Verfahren <strong>mit</strong> <strong>de</strong>m neu eingebrachten<br />

Rohr <strong>de</strong>r volle hydraulische Querschnitt<br />

erhalten, da das Altrohr verdrängt<br />

wird. Oftmals ist es sogar möglich,<br />

<strong>de</strong>n verfügbaren Querschnittsbereich<br />

durch einen weiteren Arbeitsschritt<br />

zu erweitern. Dabei wird im<br />

Anschluss an das Bersten, das Produktenrohr<br />

hinter einem größeren<br />

Aufweitkörper angebracht.<br />

Die Anfor<strong>de</strong>rungen an ein Neurohr<br />

sind vergleichsweise hoch. Während<br />

<strong>de</strong>s Einziehens können jedoch Altrohrsegmente<br />

äußere Beschädigungen<br />

wie z. B. Riefen hervorrufen. Langfris-<br />

Jahresmagazin 12/2007<br />

tig können außen anliegen<strong>de</strong> Altrohrsegmente<br />

zu Punktlasten führen. Das<br />

neue Rohr wird dabei auf <strong>de</strong>r Innnenseite<br />

<strong>de</strong>r Rohrwandung durch Spannungen<br />

beschädigt. Ein Polyethylenrohr,<br />

das für das Berstlining eingesetzt<br />

wird, sollte <strong>de</strong>shalb hierfür ausreichen<strong>de</strong><br />

Spannungsrissbeständigkeiten<br />

aufweisen. Weitere Details zum Verfahren<br />

liefert das DVGW-Merkblatt<br />

GW 323.<br />

Pflugverfahren<br />

Pflugverfahren eignen sich für <strong>de</strong>n Einbau<br />

von Druckrohren (Abb. 2). Die<br />

Verfahrensgruppe beinhaltet das Verlegepflugverfahren<br />

<strong>mit</strong> Einbaukasten<br />

und das Nachziehpflugverfahren. Der<br />

Bo<strong>de</strong>n wird dabei <strong>mit</strong> einem Pflugschwert<br />

statisch o<strong>de</strong>r dynamisch verdrängt.<br />

Das Pflugverfahren kann nur in<br />

verdrängungsfähigen Bö<strong>de</strong>n verwen<strong>de</strong>t<br />

wer<strong>de</strong>n. Es wird zwischen selbstfahren<strong>de</strong>n<br />

Pflügen und seilgezogenen<br />

Pflügen unterschie<strong>de</strong>n. Beim Verlegepflugverfahren<br />

wird <strong>de</strong>r Rohrstrang<br />

über einen Einbaukasten direkt auf <strong>de</strong>r<br />

Sohle <strong>de</strong>s hergestellten Schlitzes abgelegt.<br />

Beim Nachziehpflugverfahren<br />

wird <strong>de</strong>r Rohrstrang direkt am Pflugschwert<br />

angekoppelt und in gleichem<br />

Arbeitsgang eingezogen.<br />

Beim Verlegepflugverfahren besteht<br />

nur bedingt die Möglichkeit, die eingebauten<br />

Rohre <strong>mit</strong> einer <strong>de</strong>finierten<br />

Bettung zu umhüllen. Zur Vermeidung<br />

von Langzeitschä<strong>de</strong>n durch eventuelle<br />

Punktlasten, empfiehlt sich hier <strong>de</strong>r<br />

Einsatz von Rohren <strong>mit</strong> Schutzeigenschaften.<br />

Beim Nachziehpflug-Verfahren<br />

besteht zusätzlich die Gefahr von<br />

Riefenbildungen. Hier sollten Rohre<br />

<strong>mit</strong> ausreichen<strong>de</strong>n Spannungsriss- und<br />

Punktlastbeständigkeiten verwen<strong>de</strong>t<br />

wer<strong>de</strong>n. Nähere Details zum Pflugverfahren<br />

sind im DVGW-Merkblatt<br />

GW 324 enthalten.<br />

Fräsverfahren<br />

Das Fräsverfahren gehört nicht zu <strong>de</strong>n<br />

grabenlosen Verlegeverfahren. Es ist in<br />

diesem Fachbericht aufgeführt, da die<br />

durch das Fräsen hergestellten schmalen<br />

Rohrgräben nicht betreten wer<strong>de</strong>n<br />

können. Auf Grund <strong>de</strong>r nicht <strong>de</strong>finierten<br />

Bettung entstehen daher zusätzliche<br />

Belastungen für das eingebaute<br />

Rohr.<br />

23


Quelle: H. Dokters, Würzburg 10/2006, Wavin GmbH<br />

Leitungsbau<br />

Abb. 2 Pflugverfahren <strong>mit</strong> <strong>PE</strong> RC<br />

Das Fräsverfahren kann bei steinigen<br />

bzw. felsigen <strong>Bau</strong>grün<strong>de</strong>n (Bo<strong>de</strong>nklasse<br />

3-6 nach DIN 18300) eingesetzt wer<strong>de</strong>n.<br />

Das Verfahren erlaubt die Herstellung<br />

sowohl von Gefälle- als auch<br />

von Druckleitungen. Es wird zwischen<br />

Verfahren <strong>mit</strong> Einbaukasten und Verfahren<br />

ohne Einbaukasten unterschie<strong>de</strong>n.<br />

Bei <strong>de</strong>n automatisierten Verfahren<br />

<strong>mit</strong> Einbaukasten wird <strong>mit</strong> <strong>de</strong>r Fräsund<br />

Verlegeeinheit zunächst ein<br />

schmaler Rohrgraben hergestellt. Das<br />

Rohr wird danach <strong>mit</strong> Hilfe eines Einbaukastens<br />

installiert. Mit <strong>de</strong>r nachfolgen<strong>de</strong>n<br />

Wie<strong>de</strong>rverfüll- und Verdichtungseinheit<br />

wird <strong>de</strong>r Graben verfüllt<br />

und verdichtet. Bei <strong>de</strong>m Fräsverfahren<br />

ohne Einbaukasten wird die<br />

Fräseinheit als Baggerersatz verwen<strong>de</strong>t.<br />

Die beim Fräsen hergestellten<br />

schmalen Rohrgräben können nicht<br />

betreten wer<strong>de</strong>n. Da<strong>mit</strong> kann eine voll-<br />

24<br />

Stun<strong>de</strong>n<br />

10.000<br />

9.000<br />

8.000<br />

7.000<br />

6.000<br />

5.000<br />

4.000<br />

3.000<br />

2.000<br />

1.000<br />

0<br />

MD/<strong>PE</strong><br />

80<br />

Punktbelastungstest<br />

HD/<strong>PE</strong><br />

80<br />

ständige Sandümhüllung nicht kontrolliert<br />

wer<strong>de</strong>n und es besteht langfristig<br />

die Gefahr von Punktlasten. Es<br />

empfehlen sich daher Rohre <strong>mit</strong><br />

Schutzeigenschaften, die entsprechend<br />

spannungsrissbeständig sind. Das<br />

Fräsverfahren ist im DVGW-Merkblatt<br />

GW 324 näher beschrieben.<br />

HDD – Horizontales<br />

Spülbohrverfahren<br />

Beim Horizontal Directional Drilling<br />

(HDD) wird ein Rohrstrang in eine<br />

vorher geplante Trasse grabenlos eingebaut.<br />

Das Verfahren ist exakt steuerbar<br />

und ermöglicht <strong>de</strong>n in offener <strong>Bau</strong>weise<br />

schwierigen Einbau, z. B. unterhalb<br />

von Flussbetten o<strong>de</strong>r in geschützten<br />

Räumen wie Naturschutzgebieten.<br />

Im ersten Arbeitsgang wird ein Bohrgestänge<br />

in <strong>de</strong>n Bo<strong>de</strong>n entlang <strong>de</strong>r geplanten<br />

Trasse eingespült. Im Folgen-<br />

<strong>PE</strong>/PP<br />

Abb. 4 Ergebnisvergleich aus Punktlastversuchen<br />

<strong>PE</strong> 100<br />

Wavin<br />

TS<br />

Quelle Abb. 2: R. Mrva, Wavin GmbH; Abb. 3: Wavin GmbH<br />

Abb. 3 Compact Pipe Kanalsanierung<br />

<strong>de</strong>n erweitern ein o<strong>de</strong>r mehrere Aufweitvorgänge<br />

<strong>de</strong>n Bohrkanal, sodass<br />

genügend Platz für <strong>de</strong>n zukünftigen<br />

Rohrstrang vorhan<strong>de</strong>n ist. Der Bohrkanal<br />

wird dabei <strong>mit</strong> einer Spülflüssigkeit<br />

(In <strong>de</strong>r Regel Bentonit <strong>mit</strong> einigen<br />

Additiven) gestützt. Mit <strong>de</strong>m letzten<br />

Aufweitvorgang wird gleichzeitig<br />

das Produktenrohr eingezogen.<br />

Insbeson<strong>de</strong>re bei Richtungsän<strong>de</strong>rungen<br />

wird das Rohr an <strong>de</strong>r Bohrlochwand<br />

entlang gezogen. Daher kann<br />

es zu Riefenbildungen und da<strong>mit</strong> zu<br />

Beschädigungen an <strong>de</strong>r äußeren Seite<br />

kommen. Langfristig können Punktlasten<br />

auf die Rohre einwirken und diese<br />

dann zusätzlich belasten. Daher sollten<br />

für dieses Verfahren Polyethylenrohre<br />

<strong>mit</strong> Schutzeigenschaften eingesetzt<br />

wer<strong>de</strong>n, die ausreichend riss-<br />

und punktbelastungsbeständig sind<br />

FNCT (Full Notch Creap Test)<br />

10.000<br />

9.000<br />

8.000<br />

7.000<br />

6.000<br />

5.000<br />

4.000<br />

3.000<br />

2.000<br />

1.000<br />

0<br />

700<br />

8.760<br />

■ <strong>PE</strong> 100 ■ Wavin TS<br />

Abb. 5 Ergebnisvergleich aus FNCT<br />

Jahresmagazin 12/2007<br />

Quelle: H. Dokters, Würzburg 10/2006, Wavin GmbH


(Abb. 4 + 5). Weitere Verfahrensinformationen<br />

können <strong>de</strong>m DVGW- Merkblatt<br />

GW 321 entnommen wer<strong>de</strong>n.<br />

Close-fit-Verfahren<br />

Es wird zwischen werkseitig vorverformten<br />

Rohren (Compact Pipe) und<br />

vor Ort im Querschnitt reduzierten<br />

Rohren (Swagelining) unterschie<strong>de</strong>n.<br />

Bei bei<strong>de</strong>n Verfahren wird ein vorverformtes,<br />

selbsttragen<strong>de</strong>s <strong>PE</strong>-Rohr in<br />

eine vorhan<strong>de</strong>ne Leitung eingezogen.<br />

Das vorverformte <strong>PE</strong>-Rohr legt sich<br />

nach <strong>de</strong>m Einziehen ganz eng (close fit)<br />

an die alte Leitung an. Es entsteht kein<br />

zu verfüllen<strong>de</strong>r Ringraum.<br />

Das Compact Pipe wird im Werk als<br />

Standard <strong>PE</strong>-Rohr un<strong>mit</strong>telbar nach<br />

<strong>de</strong>r Extrusion in C-Form gefaltet. Der<br />

im Vergleich zum run<strong>de</strong>n Rohr verringerte<br />

Querschnitt führt zu einem einfachen<br />

Einziehen <strong>de</strong>s Rohres in die Altleitung.<br />

Druck und Wärme sorgen im<br />

Anschluss dafür, dass sich das in<br />

C-Form gefaltete Rohr über <strong>de</strong>n Memory-Effekt<br />

<strong>de</strong>s <strong>PE</strong>-HD Materials aufweitet<br />

und sich close fit an die Altleitung<br />

anschmiegt. Durch das Falten verringert<br />

sich <strong>de</strong>r Querschnitt um ca. 35<br />

Prozent. Alle einragen<strong>de</strong>n Hin<strong>de</strong>rnisse<br />

innerhalb <strong>de</strong>r alten Leitung sind vor<br />

<strong>de</strong>m Einzug zu entfernen. Die Gefahr<br />

von äußeren Beschädigungen bzw.<br />

nachträglichen Punktlasten besteht<br />

hier nicht. Daher wird Compact Pipe<br />

aus Standard <strong>PE</strong> 80- bzw. <strong>PE</strong> 100-Material<br />

gefertigt. Während <strong>de</strong>s Einziehvorganges<br />

ist die Zugwin<strong>de</strong> auf die maximal<br />

zulässige Zugkraft zu begrenzen.<br />

Bei <strong>de</strong>r Sanierung von Kanälen wer<strong>de</strong>n<br />

die vorhan<strong>de</strong>nen Schächte für <strong>de</strong>n Einzug<br />

genutzt, bei Druckrohrleitungen<br />

sind <strong>Bau</strong>gruben erfor<strong>de</strong>rlich. Durch<br />

das Einziehen von <strong>de</strong>r Trommel eignet<br />

sich Compact Pipe beson<strong>de</strong>rs bei beengten<br />

Platzverhältnissen (Abb. 3).<br />

Beim Swagelining wird <strong>de</strong>r einzuziehen<strong>de</strong><br />

kreisrun<strong>de</strong> Querschnitt vor Ort<br />

durch ein Gesenk hindurch gezogen.<br />

Dieses befin<strong>de</strong>t sich un<strong>mit</strong>telbar vor<br />

<strong>de</strong>r <strong>Bau</strong>grube. Bei Wegnahme <strong>de</strong>r Zugkraft<br />

entspannt sich das Rohr durch<br />

Zurück<strong>de</strong>hnen auf die Ursprungsgröße.<br />

Für <strong>de</strong>n Einbau ist die kontinuierliche<br />

Kontrolle <strong>de</strong>r Temperatur, <strong>de</strong>r Zuggeschwindigkeit<br />

und <strong>de</strong>r Zugkraft ent-<br />

Jahresmagazin 12/2007<br />

schei<strong>de</strong>nd. Die Gefahr von äußeren Beschädigungen<br />

wie Kratzer <strong>de</strong>r Riefen<br />

o<strong>de</strong>r langfristigen Punktlasten besteht<br />

beim Swagelining. Auch hier empfehlen<br />

sich Rohre <strong>mit</strong> Schutzeigenschaften,<br />

da <strong>de</strong>r kreisrun<strong>de</strong> Lining-Rohr-<br />

Querschnitt nur geringfügig verjüngt<br />

wird und die Gefahr von Riefenbildungen<br />

gegeben ist. Zu <strong>de</strong>n Close-fit-<br />

Einbauverfahren liefert das DVGW-<br />

Merkblatt GW 320-2 nähere Informationen.<br />

Grundlagen zu Polyethylenrohren<br />

Polyethylenrohre wer<strong>de</strong>n seit 50 Jahren<br />

hergestellt. Bis vor wenigen Jahren fan<strong>de</strong>n<br />

sie ausschließlich Anwendung in<br />

Versorgungsleitungen. Später kam <strong>de</strong>r<br />

Einsatz in Freispiegelleitungen dazu.<br />

Dem Markt stehen heute <strong>PE</strong>-Rohre <strong>mit</strong><br />

unterschiedlichen Eigenschaften und<br />

in verschie<strong>de</strong>nen Rohrkonstruktionen<br />

für nahezu alle Anwendungen im Bereich<br />

<strong>de</strong>r Ver- und Entsorgungstransportsysteme<br />

zur Verfügung. Die Vorteile<br />

<strong>de</strong>s Werkstoffes sind so vielfältig,<br />

wie seine unterschiedlichen Verwendungen<br />

im <strong>PE</strong>–Rohrbereich. Das leichte<br />

Gewicht bringt Handlingvorteile. Die<br />

Festigkeitseigenschaften führten dazu,<br />

dass <strong>PE</strong> ein Standardwerkstoff in <strong>de</strong>r<br />

Versorgung gewor<strong>de</strong>n ist. Die chemische<br />

Resistenz gegenüber <strong>de</strong>n meisten<br />

Laugen und Säuren führt zu Vorteilen<br />

bei Industrieanwendungen. Die Verschweißbarkeit<br />

von <strong>PE</strong> bringt dauerhaft<br />

dichte Systeme. Der Werkstoff <strong>PE</strong><br />

wird in Festigkeiten klassifiziert. So<br />

sind schon durch die Namensgebungen,<br />

die Festigkeiten für <strong>PE</strong> 80 (<strong>mit</strong> einer<br />

Biegezugfestigkeit von 8N/mm 2 )<br />

bzw. <strong>PE</strong> 100 (<strong>mit</strong> einer Biegezugfestigkeit<br />

von 10 N/mm 2 ) angegeben. Da<br />

Thermoplaste wie Polyethylene auch<br />

Kriecheigenschaften zeigen, galt lange<br />

Zeit die fehlen<strong>de</strong> Spannungsrissbeständigkeit<br />

als Nachteil. Standard-Polyethylenrohre<br />

sind <strong>de</strong>shalb grundsätzlich<br />

<strong>mit</strong> einer Sandumhüllung zu versehen.<br />

Seit einigen Jahren stehen nunmehr<br />

spezielle <strong>PE</strong>-100-Typen zur<br />

Verfügung, die auf Grund ihrer Molekülstrukturen<br />

ausreichend spannungsrissbeständig<br />

sind. Für alle Einbauvarianten,<br />

bei <strong>de</strong>nen während <strong>de</strong>r<br />

Installation Riefen entstehen können<br />

o<strong>de</strong>r es während <strong>de</strong>s Betriebs zu Punktlasten<br />

auf <strong>de</strong>m Rohr kommen kann,<br />

empfehlen sich die so genannten<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

25


Leitungsbau<br />

<strong>PE</strong>-RC (Resistance to crack) -Werkstoffe<br />

(Abb. 4 + 5).<br />

Lebensdauer von <strong>PE</strong> Rohren<br />

Zur Prüfung <strong>de</strong>r Festigkeit wird eine<br />

Rohrprobe im Zeitstand-Innendruckversuch<br />

getestet. Dabei wird <strong>de</strong>r Prüfling<br />

unter Innendruck-Belastung in ein<br />

80 °C heißes Wasserbad gebracht.<br />

Während <strong>de</strong>s Versuchs wird dann <strong>de</strong>r<br />

Druckverlust über die Zeit gemessen.<br />

Der Versuch erlaubt die Prognostizierung<br />

<strong>de</strong>r Lebensdauer <strong>de</strong>s geprüften<br />

<strong>PE</strong>-Rohres unter unterschiedlichen<br />

Betriebsbedingungen. Maßgebliche<br />

Einflussfaktoren sind dabei Temperatur<br />

und Innendruck. Die DIN 8074 bietet<br />

als Grundlage für die Bemessung<br />

von Druckrohren entsprechen<strong>de</strong> Tabellenwerke,<br />

in <strong>de</strong>nen für unterschiedliche<br />

Belastungen die voraussichtliche<br />

Lebensdauer abgelesen wer<strong>de</strong>n kann.<br />

Die Prognostizierung <strong>de</strong>r Lebensdau-<br />

er <strong>mit</strong> Hilfe von Zeitstand-Innendruckversuchen<br />

ist durch die Praxis bewiesen<br />

wor<strong>de</strong>n [KRV Nachrichten Ausgabe<br />

1-2007, 50 Jahre Polyethylen].<br />

Rohre <strong>mit</strong> Schutzeigenschaften müssen<br />

nicht nur <strong>de</strong>m Innendruck standhalten,<br />

son<strong>de</strong>rn zusätzlich verhin<strong>de</strong>rn,<br />

dass ein Riss über einen äußeren Einfluss<br />

entsteht bzw. sich fortpflanzt. Mit<br />

<strong>de</strong>m FNCT (Full Notch Creep Test)<br />

wer<strong>de</strong>n genau diese Eigenschaften getestet.<br />

Eine Rohrprobe wird dabei um-<br />

Tabelle 1 Zuordnung von <strong>PE</strong>-Rohren für unterschiedliche Verlegeverfahren<br />

Abb. 6 Beim Schweißen von <strong>PE</strong> wer<strong>de</strong>n die Schweißflächen durch Temperatur<br />

und Druck stoffschlüssig verbun<strong>de</strong>n.<br />

laufend <strong>mit</strong> einer Kerbe versehen. Unter<br />

Einwirkung von einer 80 °C warmen<br />

Arkopallösung wird die Probe<br />

nun unter konstanter Zugspannung gehalten.<br />

Der FNCT wird grundsätzlich<br />

im so genannten TypeTest (einmalig)<br />

durchgeführt. Bei Rohren für die so<br />

genannten Black Box-Verfahren (z. B.<br />

Berstlining, HDD), sollte darauf geachtet<br />

wer<strong>de</strong>n, dass zusätzlich je<strong>de</strong><br />

Rohstoff-Charge diesem Test unterzogen<br />

wird (siehe lückenlose Qualitätsüberwachung<br />

bei Wavin TS DOQ ).<br />

Belastungs-Bereiche LOW MIDDLE HIGH<br />

Rohraufbau Einschicht Zweischicht Dreischicht<br />

(spez. Wavin Produkte)<br />

Schutzeigenschaften Nein Ja Ja<br />

Qualitätssicherung nicht chargenbezogen nicht chargenbezogen chargenbezogen<br />

Typetest Typetest FNCT Prüfung <strong>mit</strong><br />

<strong>mit</strong> FNCT Folgeprüfung Abnahmezeugnis 3.1interne<br />

QS- 2700/3300 Std. 2700/3300 Std.<br />

Überprüfung<br />

Verlegeverfahren offene <strong>Verlegung</strong> Close-fit-Lining Pflügen, Fräsen, Berstlining,<br />

im Sandbett im Altrohr Relining, Horizontalspülsandbettfreie<br />

Bohrverfahren, sand-<br />

<strong>Verlegung</strong> bettfreie <strong>Verlegung</strong><br />

San<strong>de</strong>inbettung nötig ja nein nein nein<br />

Bewegung im Bo<strong>de</strong>n nein nein nein ja<br />

Produkt <strong>PE</strong>-Classic Compact Pipe SafeTech RC n TS DOQ<br />

Querschnitt kreisförmig c-förmig kreisförmig kreisförmig<br />

Material <strong>PE</strong> 80/100 <strong>PE</strong> 100/ <strong>PE</strong> 100 RC <strong>PE</strong> 100/<strong>PE</strong> 100 RC<br />

Markteinführung Ca.1970 Ca. 1990 2006 2000<br />

Nennweiten 32 – 630 100 – 500 90 – 450 32 – 450<br />

DA [mm]<br />

SDR (unter Beachtung 11 – 17.6 17 – 32 11 – 17 11 – 17<br />

W 400-2)<br />

Lebensdauer [Jahre] 100 100 100<br />

Medien Abwasser, Trinkw., Gas Abwasser, Trinkw., Gas Abwasser, Trinkw., Gas<br />

Anlieferung 12 m, 20 m und 100 m Trommel-Ware 12, 20 m und 100 m 12 m, 20 m und 100 m<br />

Ringbun<strong>de</strong> bis 600 m Ringbun<strong>de</strong> Ringbun<strong>de</strong><br />

Preisfaktoren/Meter ca. 1,0 ca. 1,5 ca. 1,5 ca. 2,0<br />

26 Jahresmagazin 12/2007<br />

Quelle: K. D. Stanko, Wavin GmbH


Verbindungstechnik<br />

Thermoplastische Kunststoffe schmelzen<br />

bei Erwärmung auf und erstarren<br />

wie<strong>de</strong>r bei Abkühlung. <strong>PE</strong>-Rohre können<br />

daher geschweißt wer<strong>de</strong>n. Da sich<br />

<strong>PE</strong> aber grundlegend von an<strong>de</strong>ren<br />

(metallischen) Werkstoffen unterschei<strong>de</strong>t,<br />

bestehen erhebliche Unterschie<strong>de</strong><br />

zu sonst üblichen Schweißund<br />

Verlegetechniken. Beim Schweißen<br />

von <strong>PE</strong> wer<strong>de</strong>n die Fügepartner<br />

(Schweißflächen) unter Anwendung<br />

von Temperatur und Druck stoffschlüssig<br />

verbun<strong>de</strong>n. Grundsätzlich<br />

wird zwischen <strong>de</strong>m Heizelemente-<br />

Stumpfschweißen und <strong>de</strong>m Heizwen<strong>de</strong>lschweißen<br />

unterschie<strong>de</strong>n. Die wesentlichen<br />

Einflussgrößen auf das<br />

Schweißen sind Schweißtemperatur,<br />

Schweißkraft und Schweißzeit. Alle<br />

drei Größen müssen auf <strong>de</strong>n jeweiligen<br />

Werkstoff und das verwen<strong>de</strong>te Rohr<br />

bzw. <strong>de</strong>n Fitting abgestimmt wer<strong>de</strong>n.<br />

Für das Heizelemente-Stumpschweißen<br />

gelten die Richtwerte nach DVS<br />

2207-1. Heizwen<strong>de</strong>lschweiß-Fittinge<br />

wie Muffen o<strong>de</strong>r Anbohrarmaturen<br />

wer<strong>de</strong>n <strong>mit</strong> einem Barco<strong>de</strong> ausgeliefert.<br />

Dieser enthält alle Parameter <strong>de</strong>s<br />

verwen<strong>de</strong>ten Fittings. Der Barco<strong>de</strong><br />

wird vor <strong>de</strong>m Schweißen eingelesen<br />

und direkt an <strong>de</strong>n Schweißautomaten<br />

weitergeleitet. Geschweißte Polyethylenrohre<br />

gelten als längskraftschlüssig<br />

(Abb. 6). Für Liningmaßnahmen wird<br />

grundsätzlich das Heizelemente-<br />

Stumpfschweißen angewen<strong>de</strong>t, da<strong>mit</strong><br />

ein glattwandiger Rohrstrang ohne<br />

Überstand im Muffenbereich entsteht.<br />

Das richtige Polyethylenrohr<br />

für das richtige Verfahren<br />

Für je<strong>de</strong> Anwendung von <strong>PE</strong>-Rohren<br />

sind die Anfor<strong>de</strong>rungen unterschiedlich.<br />

Die Industrie hat daher Polyethylenrohre<br />

<strong>mit</strong> unterschiedlichen Kon-<br />

Autoren:<br />

Dipl.-Ing. Ralf Glanert<br />

Wavin GmbH<br />

Industriestr. 20<br />

49767 Twist<br />

Tel.: 05936 12-428<br />

Fax: 05936 12-393<br />

E-Mail: ralf_glanert@wavin.<strong>de</strong><br />

Internet: www.wavin.<strong>de</strong><br />

Jahresmagazin 12/2007<br />

struktionen entwickelt und diese klassifiziert.<br />

In Tabelle 1 ist die Zuordnung<br />

von <strong>PE</strong>-Rohren für unterschiedlichste<br />

Verlegeverfahren zu sehen. Entsprechen<strong>de</strong><br />

Beanspruchungsklassen<br />

helfen zu unterschei<strong>de</strong>n: die Belastungsklassen<br />

Low für normale, niedrige<br />

Ansprüche, Middle für <strong>mit</strong>tlere Ansprüche<br />

und High für höchste Ansprüche<br />

an das verwen<strong>de</strong>te Rohr.<br />

Zusammenfassung<br />

Die genannten grabenlosen <strong>Bau</strong>verfahren<br />

wer<strong>de</strong>n sich weiter durchsetzen.<br />

Durch diese neuen, sandbettfreien Verlegetechniken<br />

reduzieren sich die Beeinträchtigungen<br />

für Anwohner erheblich.<br />

Langfristige, offene <strong>Bau</strong>maßnahmen<br />

<strong>mit</strong> entsprechen<strong>de</strong>m LKW-<br />

Verkehr wer<strong>de</strong>n dabei vermie<strong>de</strong>n.<br />

Auch die direkten finanziellen Aufwendungen,<br />

z. B. für <strong>Bau</strong>straßen o<strong>de</strong>r<br />

für einen Bo<strong>de</strong>naustausch können entfallen.<br />

Die aufgeführten <strong>Bau</strong>techniken erfor<strong>de</strong>rn<br />

jedoch auch belastungsfähige <strong>PE</strong>-<br />

Rohre, die unter <strong>de</strong>n gefor<strong>de</strong>rten Bedingungen<br />

ihre volle Lebenserwartung<br />

bringen. Die Wavin GmbH berücksichtigt<br />

kurz- und langfristige Belastungsfaktoren<br />

für <strong>PE</strong>-Rohre durch die<br />

Einsortierung <strong>de</strong>r Produkte in die Belastungsklassen<br />

Low – Middle – High.<br />

Dem vor Ort einzusetzen<strong>de</strong>n <strong>Bau</strong>verfahren<br />

ist da<strong>mit</strong> ein<strong>de</strong>utig das richtige<br />

<strong>PE</strong>-Rohr zuzuordnen, um eine langfristige<br />

Betriebssicherheit zu sichern.<br />

Literatur<br />

[1] Dr. Alain Ritter, Georg Fischer Rohrleitungssysteme<br />

AG: 50 Jahre Kunststoff-Know-How<br />

[2] Wavin GmbH, Twist: Technisches Handbuch<br />

Druckrohrsysteme, Sept. 2005<br />

[3] Dipl.-Ing. Schulte: „50 Jahre Rohrsysteme aus<br />

HD<strong>PE</strong>“, KRV Nachrichten, 1/2007<br />

Dipl.-Ing. Fre<strong>de</strong>rik Lipskoch<br />

Wavin GmbH<br />

Industriestr. 20<br />

49767 Twist<br />

Tel.: 05936 12-374<br />

Fax: 05936 12-393<br />

E-Mail: fre<strong>de</strong>rik_lipskoch@wavin.<strong>de</strong><br />

Internet: www.wavin.<strong>de</strong><br />

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