3R Die beschlossene Wende (Vorschau)

Fachbericht
Fernwärme
7. Die Volumenzunahme der im Scheitelbereich der
Schrumpfzone eingeschlossenen Luft im Muffeninnenraum
kann nicht allein zu der Rissbildung führen
8. Ein langsamer Rissfortschritt von der PE-Innenschale
in die PE-X-Außenschale kann ausgeschlossen werden
9. Die Muffendefekte sind durch „schnellen Rissfortschritt“
entstanden, was auf einen eingeschränkten
Widerstand des PE-X-Schalenwerkstoffs zurückzuführen
ist
10. Die kritische Temperatur, unterhalb der mit „schnellem
Rissfortschritt“ zu rechnen ist, beträgt +4 °C. Oberhalb
von +10 °C ist nicht mehr von „schnellem
Rissfortschritt“ auszugehen. Dazwischen befindet sich
ein Übergangsbereich von +5 bis +9 °C mit sprödem
zu duktilem Bruchverhalten.
Muffendefekte Nr. 4 bis 6
Bevor die Untersuchungsergebnisse des Folienherstellers und
der Prüfstelle zu den Muffendefekten 1 bis 3 eine abschließende
Wertung erfahren, muss über die Muffendefekte 4 bis
6 im März 2008 berichtet werden. Die diesbezüglichen Mantelrohrverbindungen
befinden sich in einem oberirdisch verlegten
Leitungsabschnitt, der einen Bachlauf quert. Bild 4
zeigt diesen Streckenabschnitt, der im März/April 2007 errichtet
wurde. Die Risszonen und Rissverläufe sind identisch
mit denen der Muffendefekte 1 bis 3.
Für die Dauer von 12 Monaten waren zehn von insgesamt
16 Mantelrohrverbindungen in diesem Streckenabschnitt unmittelbar
der Witterung ausgesetzt, eine deutlich längere Zeit
als die Mantelrohrverbindungen mit den Muffendefekten 1
bis 3. Die Frage, ob die drei zuletzt gerissenen Muffen Besonderheiten
gegenüber den anderen Muffen im gleichen
Streckenabschnitt aufwiesen, kann verneint werden.
Die Belastungsvorgänge am Scheitel der Muffen 4 bis 6
waren in jedem Fall die gleichen wie bei den Muffen mit den
Defekten 1 bis 3, es offenbarte sich demzufolge eine eindeutige
Tendenz für Schwachpunkte an der Muffenkonstruktion
bzw. beim Muffenwerkstoff.
Wertung der Untersuchungsergebnisse
Zur Klärung des Sachverhalts enthalten die Untersuchungsergebnisse
des Folienherstellers und der Prüfstelle eine Vielzahl
von Feststellungen mit Hinweisen auf Schwachpunkte.
Aus den Untersuchungsergebnissen des Folienherstellers sind
Ziffer 3) und 4) von Bedeutung, die Prüfstelle liefert weitere
Argumente mit den Ziffern 6), 7), 9) und 10).
Argumente für Schwachpunkte
Das zur Verwendung gelangte Material der äußeren
Muffenschale aus PE-X hat keine ausreichenden Reserven
gegenüber „schnellem Rissfortschritt“, was sich durch das
kritische Temperaturniveau von +4 °C ausdrücken lässt.
Die Konstruktion der Muffen ist anfällig gegen witterungsbedingte
Wärmespannungen, die sich dann verstärken,
wenn sich Hohlräume aufgrund unvollständiger
Ausschäumung im Scheitelbereich der Muffe etabliert
haben.
Folgerungen
Mantelrohrverbindungen in KMR-Systemen, unter
Verwendung des hier betrachteten Muffentyps, dürfen
nicht beliebig lange ungeschützt der Witterung
ausgesetzt werden. Ansonsten besteht Gefahr der
Rissbildung an den Schrumpfzonen des Muffenkörpers.
Sind die Muffen bis zu ihrem Einbau im Erdreich
unversehrt, kann eine nachträgliche Rissbildung
ausgeschlossen werden.
Abhilfe
Kurzfristig: Vorgeschlagen wurde, die Muffen nur dort
einzusetzen, wo eine zügige Erddeckung der verlegten
Leitungsstränge sicherzustellen ist. Zusätzlich sollten die
Mantelrohrverbindungen gegen Einwirkung größerer
Temperaturwechsel durch Abdecken im Scheitelbereich
geschützt werden. Seitens des Bauherrn wurde entschieden,
den oberirdisch verlegten KMR-Leitungsabschnitt
(Bild 3) durchgängig mit einer Ummantelung aus
Blech oder Kunststoff auszustatten.
Mittelfristig: Der Muffentyp muss, sowohl den Werkstoff
der äußeren Schale aus PE-X als auch die Konstruktion
betreffend, eine grundsätzliche Verbesserung
erfahren. Diese Maßnahmen sollten seitens des Folienund
des Muffenherstellers in einem überschaubaren
Zeitraum realisiert werden.
Umgang der Beteiligten mit den
Muffendefekten
Reaktionen des Bauherrn
Da es im weiteren Verlauf der Baumaßnahme nicht möglich
war, dass KMR-Leitungsstrecken mit fertigen Mantelrohrverbindungen
der Witterung entzogen werden können,
wurde das Rohrbauunternehmen angewiesen, für den Rest
der Verlegearbeiten eine einschalige Muffe aus PE-X zu verwenden.
Diese Entscheidung stützte sich auf die Form der
einschaligen Muffe mit harmonischem Übergang an den
Schrumpfzonen. Hierdurch war der konstruktive Schwachpunkt
ausgeschaltet, d. h. Wegfall der deutlichen Krempenbildung
und Wanddickensprung wie auf Bild 2 (siehe Teil 1
in 3R, Ausgabe 6/2011) dargestellt.
Reaktionen der Hersteller
Im Rahmen einer Gesprächsrunde unter Anwesenheit aller
Beteiligten im Okt. 2008, wurden seitens der Hersteller (Folie
und Muffe) Sofortmaßnahmen zur Sicherstellung der uneingeschränkten
Anwendbarkeit des von Defekten betroffenen
Muffentyps zugesagt. Die Sofortmaßnahmen sollten
folgende Veränderungen beinhalten:
1. Die beiden Enden der PE-Innenschale werden mit einem
Winkel von 30° angefast
2. Der beidseitige Schrumpfbereich wird zwecks weicheren
Übergangs um etwa 25 mm verlängert
3. Es wird den Anwendern empfohlen, die Muffen nicht
längere Zeit ungeschützt zu lagern
576 7 / 2011