Fehlervermeidung beim Verbinden von Kunststoff ... - Nodig-Bau.de

Technik
Leitungsbau
Fehlervermeidung beim
Verbinden von Kunststoff-
Rohrleitungen
Qualitätssicherung Qualitätsmängel beim Schweißen von Kunststoffen sind nicht nur in
Zeiten wirtschaftlicher Schwierigkeiten unbedingt zu vermeiden. Am Beispiel eines praxiserprobten
Qualitätssicherungskonzeptes wird aufgezeigt, wie Fehler und ihre Ursachen systematisch
vermieden werden können.
Fehler sind Qualitätsmängel, die
nicht allzu selten ein ganzes Bauwerk
in Frage stellen können. In Zeiten
wirtschaftlicher Schwierigkeiten gilt es
deshalb umso dringender, Fehler zu
vermeiden und Fehlerquellen zu eliminieren.
Dies setzt voraus, dass man
sich mit den verwendeten Werkstoffen,
der Konstruktion, den Fügeverfahren
und der Fügetechnik intensiv auseinander
setzt. Qualifikation und Fachwissen
sind also gefragte Werte, die
man allerdings immer seltener vorfindet.
Qualitätssicherung als Mittel zur Fehlervermeidung
ist ein vom Grundsatz
her allgemein anerkanntes und gewünschtes
Hilfsmittel, um sicher zu
Bereich Kunststoffschweißen
stellen, dass die erwarteten und/oder
festgelegten Eigenschaften eines Objektes
oder einer Dienstleistung erfüllt
werden. Auf Baustellen wird der Begriff
Qualitätssicherung seitens der Betroffenen,
z. B. Planer, Auftraggeber, Schweißer,
Fremdüberwacher oder Behörde,
meist sehr unterschiedlich interpretiert,
je nach Interessenslage und vorhandenen
Voraussetzungen.
Qualitätssicherung bedeutet aber nicht
allein nur Prüfung. Vielmehr verbirgt
sich hinter diesem Begriff ein System
von Maßnahmen, das sich als roter Faden
von der Planung über die Materialund
Personalauswahl, Verlegung und
Prüfung bis hin zur Abnahme erstrecken
sollte.
Ausbildung DVGW GW 330
DVS 2212-1 (Großrohr)
DVGW GW 331 (PE-Schweißaufsicht)
Fachbetriebszulassung DVGW GW 301
Werkstoff-/Halbzeugprüfung DIN 8074 / 75
DIN 16963 ff
Fügeverfahren DVS 2207 ff
Fügenahtprüfung DVS 2202-1
DVS 2203 ff
DVS 2206
DVS 2210
Konstruktive Auslegung DVS 2205 ff
Tabelle 1 Wichtige Regelwerke für das Schweißen von PE-Rohren
Die Prüfung von Schweißverbindungen
allein stellt sicherlich eine wichtige Teilkomponente
der Qualitätssicherung
dar. Sie macht aber nur im direkten
Zusammenhang mit entsprechend qualifiziertem
Schweißpersonal, technisch
aktueller und vollständiger Schweißausrüstung,
Verwendung gültiger
Schweißstandards, technisch einwandfreier
Verlegung und entsprechendem
Materialeinsatz einen Sinn. Das aussagekräftige
Prüfen ohne die Einbeziehung
der genannten Punkte ist nicht
sinnvoll lösbar.
Qualitätssicherungskonzept
zur Fehlervermeidung
Die abschließende Beurteilung der
Schweißnahtqualität bei Kunststoffverbindungen
kann grundsätzlich nur
zerstörend vorgenommen werden. Die
bisherigen Versuche, die Schweißnahtqualität
ausschließlich zerstörungsfrei
zu beurteilen, waren unbefriedigend
oder wirtschaftlich nicht tragbar. Deshalb
ist hier ein grundsätzliches Umdenken
im Rahmen eines Qualitätssicherungskonzeptes
notwendig. Die
Qualitätssicherung hat ihren Schwerpunkt
nicht bei der Endabnahme, sondern
im Vorfeld der Schweißungen.
Hier gilt es, wesentliche Voraussetzungen
zu überprüfen bzw. sicherzustellen.
Dies betrifft einmal den Werkstoffeinsatz.
Die Werkstoffe bzw. Halbzeuge
müssen grundsätzlich für den Einsatz-
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zweck geeignet sein und den allgemein
anerkannten Regeln der Technik entsprechen.
Letzteres wird durch entsprechende
Zertifizierungszeichen (z. B.
DVGW-Zertifizierungszeichen) sichergestellt.
Einsatzmöglichkeiten und Lebensdauer
bei bekannten Voraussetzungen
können mit den vorhandenen
Erfahrungen und Regelwerken meist mit
hinreichender Sicherheit und Genauigkeit
bestimmt und berechnet werden.
Abb. 1 Materialaustritt durch ungleichen
Rohreinschub
Abb. 2 Undichtheit durch mangelhafte
Oxidschichtentfernung
Abb. 3 Undichtheit durch zu
großen Spalt
Grundsätzlich wird eine betriebseigene
Wareneingangskontrolle empfohlen,
um zumindest stichprobenhaft sicherzustellen,
dass die angelieferten Produkte
den geforderten Qualitätsstandards
entsprechen bzw. bei Transport
oder Lagerung nicht nachteilig beeinflusst
worden sind.
Die Qualifikation der Schweißer stellt
einen zentralen Punkt der Qualitätserzeugung
vor Ort dar. Die bisherigen Er-
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fahrungen zeigen, dass fast ausschließlich
handwerkliche Fehler beim Schweißen
– meist durch unqualifiziertes Personal
– Ursache für ungenügende
Schweißnahtqualitäten sind, weshalb
besonders auf die Ausbildung, aber
auch auf die Ausrüstung der Schweißer
geachtet werden muss. Hierzu werden
seit vielen Jahren allgemein anerkannte
Qualifikationsmaßnahmen mit entsprechender
Zertifizierung angeboten.
Für die Kunststoffschweißer erfolgt die
Qualifikation nach der Richtlinie
DVGW-Arbeitsblatt GW 330 und für
Großrohre nach DVS 2212-1. Diese
Maßnahmen werden von DVGW- bzw.
DVS-anerkannten Kursstätten durchgeführt.
Bei der Auswahl von Fremdfirmen
sollten diese Qualifikationen
grundsätzlich verlangt und die Aktualität
der Zertifikate überprüft werden.
Zudem ist sicherzustellen, ob die beauftragte
Fremdfirma auch über die entsprechende
Erfahrung und Ausrüstung
(nicht nur schweißtechnisch!) verfügt.
Eine Zulassung dieser Firmen nach
DVGW-Arbeitsblatt GW 301 in den
entsprechenden Verlegeverfahren und
mit integriertem betrieblichen Qualitätsmanagement
(BQM) kann heute
dafür als Standard angesehen werden.
Ein zusätzlicher Bestandteil der Qualitätssicherung
ist die Überprüfung der
Planungsvorgaben auf Plausibilität und
Durchführbarkeit. Oft genug entstehen
Fehler durch unvermeidbare Improvisation
auf der Baustelle, da z. B. eingeschränkte
Platzverhältnisse oder jahreszeitliche
Witterungseinflüsse nicht
rechtzeitig miteinbezogen wurden.
Es wird deshalb dringend empfohlen,
sich im Vorfeld Gedanken über ein alle
benannten Komponenten umfassendes
Qualitätssicherungskonzept zu machen,
das natürlich in abgewandelter
Form auch für weitere Maßnahmen
verwendet werden kann. Dadurch wird
sichergestellt, dass keine wesentlichen
Punkte im Vorfeld vergessen oder übersehen
werden. Zudem werden alle
Beteiligten „gezwungen“, sich grundlegend
über qualitätssichernde, arbeitstechnische,
ablaufspezifische und auch
finanzielle Problemfelder „sauber“ auseinander
zusetzen. Solche wichtigen
Punkte sind z. B.
• die Festlegung des Qualitätsniveaus
(siehe dazu DVS 2202-1),
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Leitungsbau
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Technik
Leitungsbau
Abb. 4 Undichtheit durch Rohreinfall
• der Prüfungsumfang einschließlich
zerstörender Prüfungen (wie häufig
und welche Prüfungen durchgeführt
werden sollen; wer bezahlt),
• der Umfang und die Art der Dokumentation
(Schweißprotokolle, Rohrbuch,
Prüfungsergebnisse, Besonderheiten
...),
• die Bereitstellung (und Anwendung!)
von Sonderausrüstung/-maßnahmen
(wie z. B. Beheizung bei Temperaturen
< 5 °C, Witterungsschutz usw.)
und nicht zuletzt
• die Festlegung des Vorgehens, wenn
gegen die Vereinbarungen verstoßen
wurde.
Dieses Vorgehen sollte eigentlich grundsätzlich
erfolgen und erfordert keinen
unzumutbaren zeitlichen oder finanziellen
Aufwand. Die damit erzeugte
Sicherheit ist dabei sehr hoch. Die stichprobenartigen
Kontrollen auf der Baustelle
dienen dann lediglich der Über-
Abb. 5 Undichtheit durch verspannten
Einbau
prüfung der Einhaltung der Vereinbarungen
und sind nicht mehr durch
Auseinandersetzungen über „vorausgesetzte“
Qualitätsstandards bzw. eigene
Vorstellungen von Qualität, Prüfung und
Bedingungen geprägt. Wichtig ist die regelmäßige
stichprobenhafte Kontrolle
vor Ort, die zum einen überraschend
und zum anderen unter Einbeziehung aller
Beteiligten erfolgen sollte. Nur wenn
alle wissen, was verlangt wird, ist auch
die Einhaltung von Vorgaben möglich.
Grundlagen für die Qualitätssicherung
Die DVS-Regelwerke stellen die allgemein
anerkannten Regeln der Technik
für das Fügen von Kunststoffen dar. Sie
sind deshalb grundsätzlich für alle diesbezüglichen
Arbeiten verpflichtend. Sie
beinhalten alle wesentlichen Punkte im
Bereich Kunststoffschweißen und sind
– schweißtechnisch gesehen – in den
DVGW-Richtlinien enthalten (Tab. 1).
Bereich Fehler Abhilfe
Tabelle 2 Häufige Fehler und deren Vermeidung im Vorfeld der Schweißarbeiten
Fehlerquellen
Viele Fehler entstehen bereits im Vorfeld
der Schweißung durch Nichtbeachtung
grundlegender Dinge (Tab. 2).
Diese Fehler können auch durch eine
gute Schweißung im Nachhinein nicht
mehr ausgeglichen werden.
Aus den bisherigen auf Baustellen
gewonnenen und gutachterlichen Erfahrungen
haben sich beim Heizelementstumpfschweißen
hauptsächlich
folgende Fehler herauskristallisiert:
• Ovalität (keine Rundungsschellen)
• Versatz durch (unterschiedlichen)
Rohreinfall (kein Abschneiden der
Rohrenden)
• falsche Schweißparameter (keine aktuellen
Schweißparameter, Unkenntnis,
fehlende Parameterkontrolle
(Temperatur-, Druckmessung))
• keine ausreichenden Halterungen/
Ausrüstung („Sparmaßnahmen“)
• zu kurze Abkühlzeit (Termindruck)
• schlechtes bzw. falsches Reinigen
(Späne, Staub, verdreckte Lappen)
• schlechter Zustand der Heizelemente
(Kratzer, Verbrennungen, Fremdmaterial
usw.)
Durch diese Fehler wird die Schweißnahtqualität
grundsätzlich in Frage gestellt.
Es handelt sich hier durchweg um
handwerkliche, leicht vermeidbare Fehler,
die aus Unkenntnis oder Schlamperei
gemacht werden.
Witterungseinflüsse • Feuchtigkeit durch Regen, Reif, Taupunkt • Zelte
(Sperrschichtbildung) • Beheizung
• Kälte < 5 °C • Abdeckung
• kein/ungleicher Temperaturangleich
• Wind/Zugluft (Abkühlung der Heizelemente)
• ....
• Zelt/Verschließen der Rohrenden
Ausrüstung unvollständige Ausrüstung • Aktualisierung und Pflege der
schlechter / veralteter Zustand der Ausrüstung Ausrüstung
aktuelle Schweißparameter • DVS-Richtlinien, Hersteller-
... angaben
Wareneingangskontrolle • keine visuelle Kontrolle (Kratzer, Kerben,
Rohreinfall ...)
• keine Maßkontrolle (Ovalität, Versatz ...)
• ...
• Wareneingangskontrolle
Halbzeuge • ungenügende Reinigung (Verschmutzung,
Trennschicht)
• ordnungsgemäßes Reinigen
Lagerung, Transport • Beschädigungen • ordnungsgemäßes Lagern,
• Verschmutzung
• ...
Transportieren
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Das Heizwendelschweißverfahren gilt
als eines der am leichtesten zu beherrschenden
Fügeverfahren. Da es jedoch
technisch recht anspruchsvoll ist, sind
entsprechende Kenntnisse gerade deshalb
unabdingbar. Zudem müssen die
Vorgaben der Hersteller und – wie bei
den anderen Schweißverfahren auch –
die Richtlinien genau eingehalten werden.
Folgende Fehler finden sich leider
recht häufig:
• kein Anzeichnen der Einstecktiefe,
Folge: keine Kontrollmöglichkeit der
erforderlichen Einstecktiefe (Abb. 1)
• mechanische Rohroberflächenbearbeitung
(keine, schlechte, zu viel,
falsche Geräte) (Abb. 2 + Abb. 3)
• Ovalität (keine Rundungsschellen)
• kein Abschneiden der eingefallenen
Rohrenden (Abb. 4)
• schräges Abschneiden der Rohrenden
• schlechte bzw. falsche Reinigung
(Schmutz, Öle, Fremdmaterial, Feuchtigkeit)
• verspannter Einbau (keine Halterungen,
„Elefantenzähne“) (Abb. 5)
• zu wenig Energieeintrag (Generatorprobleme)
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Berstlining -
der Durchbruch in
der Rohrerneuerung
• Doppelschweißung (ohne bzw. zu wenig
Zwischenabkühlung: Brandgefahr!)
Auch hier handelt es sich um durchweg
handwerkliche Fehler, die jeder
ausgebildete Schweißer zu vermeiden
lernt. Diese Fehler beeinträchtigen die
Schweißnahtqualität nachhaltig.
Zusammenfassung
Die mit Abstand meisten Fehler beim
Schweißen von Kunststoffen werden
durch unqualifiziertes Personal, schlechte
bzw. unvollständige Ausrüstung und
die Nichtbeachtung der vorhandenen
Regelwerke verursacht. Die Gefahr, dass
die Schweißnähte auf Grund handwerklicher
Mängel vorzeitig versagen müssen,
ist sehr groß. Die Schäden führen
zum Ausfall von Anlagen, Preisminderung,
zu Reparaturkosten bei gleichzeitiger
Bindung des Personals für die
Reparaturarbeiten, zu Ärger und Imageverlust.
Wie die Beispiele gezeigt haben,
lassen sich diese Kosten in sehr
vielen Fällen leicht vermeiden, wenn
man statt in die Reparaturen in die Aus-
Technik
Leitungsbau
bildung und Ausrüstung investieren
würde. Die Kosten dafür sind vergleichsweise
unbedeutend. Zudem erscheinen
vermiedene Schäden leider
nicht in der Bilanz.
Die derzeitige wirtschaftliche Lage und
die immer strenger werdende Gesetzgebung
und Sicherheitsanforderungen
verbieten es eigentlich, minderwertige
Qualität abzuliefern. Zudem werden
dadurch die hervorragenden Möglichkeiten
und die Lebensdauer, die der
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