Das Langzeitverhalten von PVC-U-Rohren mit unterschiedlicher ...

Bild 21: Zeitstandverhalten Rohr 8 bei Auswertung nach ISO DIS 9080:1997
Da ein Ziel des Prüfprogramms jedoch der Nachweis einer Gebrauchstauglichkeit von mehr als 100 Jahren
war, wie er für Pb-stabilisierte PVC-U-Trinkwasserversorgungsleitungen schon geführt wurde [20], sind
die beiden beschriebenen Extrapolationsmethoden noch durch die Anwendung der Arrhenius-Beziehung
überprüft worden.
7.3.3 Verfahren nach Arrhenius
Nach der von Arrhenius gefundenen Beziehung ist die Reaktionsgeschwindigkeit chemischer Vorgänge
eine Funktion der Aktivierungsenergie und steigt mit zunehmenden Temperaturen an:
K exp. (A/kt) oder lnk o – A/T + H oder 1/T = a + b lnt (4)
mit: T = absolute Temperatur in K
A = Aktivierungsenergie
H = Konstante
a = R/A lnk o
b = R/A
k o = Reaktionsgeschwindigkeitskonstante (für 100 % Ausbeute)
t = Reaktionszeit = Z
Die Bedeutung des Arrhenius-Gesetzes für das Zeitstand-Innendruckverhalten beruht darauf, dass sich
aus bei hohen Temperaturen, d.h. mit hoher Aktivierungsenergie und damit „schnell“ ermittelten Ergebnissen
die bei niedrigen Temperaturen, d.h. mit geringer Aktivierungsenergie, erst nach langen Einwirkungszeiten
zu erwartenden Ergebnisse durch Extrapolation bestimmen lassen.
Die Übertragung auf das Zeitstandverhalten von Werkstoffen gelang Larson und Miller 21 welche bei der
Untersuchung des Zeitstandsverhaltens warmfester Stähle feststellten, dass die dabei auftretenden Rissgeschwindigkeiten
der Arrhenius-Beziehung folgten. Wenige Jahre später wurde die Larson-Miller-
Gleichung von Gloor 22 für die Ermittlung des Zeitstandsverhaltens von PE eingesetzt. Schließlich konnte
Retting 23 zeigen, dass auch die Bewegungs- und Umlagerungsvorgänge im PVC dem Arrhenius-
Gesetz folgen.
Wendet man die Arrhenius-Beziehung auf die durchgeführten Zeitstand-Innendruckversuche an, kann
man die bei gleichen Prüfspannungen und wenigstens 3 verschiedenen Prüftemperaturen erreichten
Standzeiten als Parameter für die Reaktionszeit und die absolute Temperatur in die Gleichung einsetzen.
Dazu wurden zunächst für die in Frage kommenden Prüfspannungen: 5 N/mm 2 bei 80°C, 75°C und 70°C;