Das Kunststoff‑Zentrum SKZ hat gemeinsam mit Partnern aus der Gaswirtschaft ein neues Prüf‑ und Bewertungskonzept zur Zustandsbewertung erdverlegter Polyethylen‑(PE‑)Gasrohre entwickelt. Das Konzept entstand im Rahmen eines vom DVGW (Deutscher Verein des Gas‑ und Wasserfaches e. V.) geförderten Forschungsvorhabens und basiert auf Untersuchungen an Kleinstproben.
Minimalinvasive Analytik ermöglicht praxisnahe Bewertungen im Netzbetrieb
Der Zustand von PE Rohren lässt sich mit dem neuen Ansatz anhand von Kleinstproben aus dem laufenden Betrieb bewerten. Die Methodik ermöglicht eine minimalinvasive Zustandsbewertung ohne Entnahme ganzer Rohrsegmente und liefert belastbare Entscheidungsgrundlagen für Weiterbetrieb, Monitoring und Instandhaltung von Gasnetzen.
Hoher Bedarf durch Energiewende und Alterung der Netze
Vor dem Hintergrund der Energiewende und des zunehmenden Einsatzes wasserstoffhaltiger Gase gewinnt die zuverlässige Bewertung bestehender Gasverteilnetze weiter an Bedeutung. Insbesondere bei älteren Netzen sind Materialdokumentationen häufig unvollständig, während etablierte Zustandsbewertungen bislang meist mit der Entnahme ganzer Rohrsegmente und entsprechendem Aufwand verbunden sind.
Entwicklung geeigneter Prüf- und Probenverfahren
Im Fokus der Arbeiten standen daher die Entwicklung geeigneter Verfahren zur Entnahme und Präparation von Kleinstproben sowie die Übertragung etablierter werkstofftechnischer Prüfmethoden auf diese Proben. Untersucht wurden insbesondere die für den Langzeitbetrieb relevanten Versagensmechanismen langsames Risswachstum und thermo‑oxidativer Abbau. Hierzu kamen unter anderem der Strain‑Hardening‑Test, Zugversuche sowie ortsaufgelöste Messungen der Oxidations‑Induktionszeit über die Rohrwanddicke zum Einsatz.
Die Methodik wurde an Referenzrohren sowie an Rohrmaterialien aus dem realen Netzbetrieb unterschiedlicher PE‑Typen, Dimensionen und Betriebszeiten angewendet. Auf Basis der Ergebnisse wurde ein modulares Prüfprogramm abgeleitet, das je nach Fragestellung und verfügbarer Probenmenge unterschiedliche Untersuchungstiefen ermöglicht.
Validierung an Referenz- und Praxisrohren
„Mit dem Ansatz lassen sich zustandsrelevante Informationen aus sehr kleinen Proben gewinnen, die im Netzbetrieb ohnehin anfallen oder mit geringem Aufwand entnommen werden können“, betont Dr. Mirko Wenzel, Expert Scientist am SKZ. „Damit steht Netzbetreibern ein praxisnahes Werkzeug zur Verfügung, das bestehende Prüfkonzepte sinnvoll ergänzt und den Aufwand für die Probeentnahme signifikant reduziert.“
Weitere Informationen zur Forschungsgruppe Bauteileigenschaften
Minimalinvasive Analytik ermöglicht praxisnahe Bewertungen im Netzbetrieb
Der Zustand von PE Rohren lässt sich mit dem neuen Ansatz anhand von Kleinstproben aus dem laufenden Betrieb bewerten. Die Methodik ermöglicht eine minimalinvasive Zustandsbewertung ohne Entnahme ganzer Rohrsegmente und liefert belastbare Entscheidungsgrundlagen für Weiterbetrieb, Monitoring und Instandhaltung von Gasnetzen.
Hoher Bedarf durch Energiewende und Alterung der Netze
Vor dem Hintergrund der Energiewende und des zunehmenden Einsatzes wasserstoffhaltiger Gase gewinnt die zuverlässige Bewertung bestehender Gasverteilnetze weiter an Bedeutung. Insbesondere bei älteren Netzen sind Materialdokumentationen häufig unvollständig, während etablierte Zustandsbewertungen bislang meist mit der Entnahme ganzer Rohrsegmente und entsprechendem Aufwand verbunden sind.
Entwicklung geeigneter Prüf- und Probenverfahren
Im Fokus der Arbeiten standen daher die Entwicklung geeigneter Verfahren zur Entnahme und Präparation von Kleinstproben sowie die Übertragung etablierter werkstofftechnischer Prüfmethoden auf diese Proben. Untersucht wurden insbesondere die für den Langzeitbetrieb relevanten Versagensmechanismen langsames Risswachstum und thermo‑oxidativer Abbau. Hierzu kamen unter anderem der Strain‑Hardening‑Test, Zugversuche sowie ortsaufgelöste Messungen der Oxidations‑Induktionszeit über die Rohrwanddicke zum Einsatz.
Die Methodik wurde an Referenzrohren sowie an Rohrmaterialien aus dem realen Netzbetrieb unterschiedlicher PE‑Typen, Dimensionen und Betriebszeiten angewendet. Auf Basis der Ergebnisse wurde ein modulares Prüfprogramm abgeleitet, das je nach Fragestellung und verfügbarer Probenmenge unterschiedliche Untersuchungstiefen ermöglicht.
Validierung an Referenz- und Praxisrohren
„Mit dem Ansatz lassen sich zustandsrelevante Informationen aus sehr kleinen Proben gewinnen, die im Netzbetrieb ohnehin anfallen oder mit geringem Aufwand entnommen werden können“, betont Dr. Mirko Wenzel, Expert Scientist am SKZ. „Damit steht Netzbetreibern ein praxisnahes Werkzeug zur Verfügung, das bestehende Prüfkonzepte sinnvoll ergänzt und den Aufwand für die Probeentnahme signifikant reduziert.“
Weitere Informationen zur Forschungsgruppe Bauteileigenschaften
