Die Hydrostatik ist die Wissenschaft, die sich mit dem Verhalten ruhender Flüssigkeiten beschäftigt. Der durch Beschleunigungen in diesen Flüssigkeiten entstehende Druck wird als hydrostatischer Druck bezeichnet. Es handelt sich um einen Test zur Bestimmung der Materialfestigkeit und -lebensdauer durch Messung der Verformung, die durch hydrostatischen Innendruck bei konstanter Temperatur und konstantem Druck in Kunststoff- oder thermoplastischen Rohren wie Polypropylen, Polyethylen oder Polyvinylchlorid verursacht wird. Temperatur, Druck und ähnliche Werte sowie weitere Bedingungen werden in einigen internationalen Normen behandelt.
Heutzutage erfolgt der Transport vieler wichtiger Ressourcen über Rohre. Die Haltbarkeit von Rohren ist wichtig für das menschliche Leben, die Ressourcenverschwendung und die Vermeidung von Umweltverschmutzung. Aus diesem Grund müssen die hergestellten Rohre den je nach Einsatzgebiet festgelegten Normen entsprechen. Um Rohre aus Polyethylen (PE), Polypropylen (PP), Polyvinylchlorid (PVC) und hochtemperaturbeständigem Polyethylen (PE-RT) sicher verwenden zu können, müssen deren Arbeitsbedingungen und Lebensdauer bei bestimmten Temperatur- und Druckwerten entsprechend dem Einsatzbereich bekannt sein. Um diese Bedingungen festzustellen, werden die Rohre einer hydrostatischen Innendruckprüfung unterzogen. Die ermittelten Werte werden mit den Normen verglichen, um festzustellen, ob sie für den Einsatz geeignet sind.
Bei den folgenden Normen handelt es sich um Normen, die im Detail erläutern, welche Regeln bei der hydrostatischen Innendruckprüfung einzuhalten sind und welche Bedingungen die Prüfumgebung und Prüfelemente aufweisen müssen:
In diesen Normen werden die Formen der Verbindungselemente und die Verfahren zum Verbinden der Elemente festgelegt. Die Dimensionierung der zu prüfenden Probe muss außerdem den Normen ASTM D2122 und ASTM D3567 entsprechen.
Gemäß den Normen EN 921 und D1598-23 muss die Empfindlichkeit der im Test verwendeten Konditionierungs- und Druckgeräte bei plus/minus 2 Prozent liegen. Die Temperatur der Umgebung, der Armaturen und der Prüfflüssigkeit sollte 23 Grad betragen. Bei Rohren mit einem Durchmesser von 150 mm und kleiner muss die Länge mindestens das Fünffache des Außendurchmessers des Rohres betragen. Bei Rohren mit größerem Durchmesser sollte dieser Wert mindestens das Dreifache des Außendurchmessers betragen.
Das Testsystem besteht aus einer oberen und einer unteren Abdeckung, Klammern zum Befestigen dieser Abdeckungen, Montage- und Dichtungselementen, einem Konditionierer, einem Flüssigkeitstank und einem Druckgerät.
Die normgerecht ausgewählte Probe wird an beiden Enden mit Endkappen verschlossen. Es ist mit Flüssigkeit gefüllt, die mit Hilfe eines Klimageräts auf die gewünschte Temperatur gebracht wird, sodass keine Luft im Inneren verbleibt. Anschließend wird die Probe für den Test vorbereitet, indem sie so gestützt wird, dass sie sich aufgrund des Gewichts nicht verbiegt, und vollständig in die konditionierte Umgebung eingetaucht wird.
Nach der Norm EN 921 müssen Proben mit einer Wandstärke von weniger als 3 mm 1 Stunde, Proben mit einer Wandstärke von 3–8 mm 3 Stunden, Proben mit einer Wandstärke von 8–16 mm 6 Stunden und Proben mit einer Wandstärke von mehr als 16 mm 16 Stunden einer Konditionierung unterzogen werden.
Der Druck wird mit einer Druckmaschine eingestellt und auf die vorbereitete Probe ausgeübt, und der Test wird durch gleichzeitiges Betätigen des Messgeräts gestartet. Die zeitliche Veränderung der Verformung der Probe wird aufgezeichnet. Der auf die Proben anzuwendende Druck wird mit der in der Norm angegebenen Gleichung berechnet:
Wenn während des Tests ein Durchstoß oder eine Undichtigkeit in der Probe auftritt, wird der Test abgebrochen und die Art der Verformung als spröde oder duktil aufgezeichnet. Tritt der Fehler näher an der Verschlusskappe auf als das 921-fache der Rohrlänge, wird gemäß der Norm EN 0,1 die Prüfung abgebrochen und mit einer neuen Probe wiederholt.
Für den Fall einer Explosion während des Tests müssen Vorkehrungen getroffen werden. Wird Gas statt Flüssigkeit verwendet, darf die potenzielle Energiespeicherkapazität der Gase nicht außer Acht gelassen werden. Die zu prüfenden Geräte und die Umgebung müssen frei von Öl und Schmutz sein.
Wenn die bei der Prüfung dem Druck ausgesetzten Rohre nicht innerhalb der in den Normen festgelegten Zeit, nämlich 20 Stunden bei 100 Grad und 80 Stunden bei 165 Grad, platzen oder Werte oberhalb der in den Diagrammen angegebenen Verformung nicht eingehalten werden, gilt das Rohr als gebrauchstauglich.
Kunststoff- und Thermoplastrohre finden breite Anwendung, da sie beispielsweise leicht zu verarbeiten, kostengünstig und wartungsarm sind und keiner Korrosion ausgesetzt sind. Es wird häufig in Netzwerksystemen verwendet, da es Ressourcen wie Erdgas, sauberes Wasser und geothermisches Wasser sowie Abwasser transportieren kann. Darüber hinaus wird es weiterhin zur landwirtschaftlichen Bewässerung eingesetzt. Zur sicheren Verwendung von Kunststoffrohren in diesen Bereichen gehört auch die hydrostatische Druckprüfung.
Kurz gesagt ist die hydrostatische Prüfung die am häufigsten verwendete Methode zum Prüfen von Rohren und Druckbehältern. Durch diesen Test können die Sicherheitsstandards und die Haltbarkeit eines Behälters langfristig gewährleistet werden. Neu hergestellte Teile werden zunächst durch hydrostatische Tests qualifiziert. Anschließend werden sie in regelmäßigen Abständen erneut anhand der entsprechenden Norm überprüft. In einigen Fällen, in denen hydrostatische Tests nicht anwendbar sind, sind pneumatische Drucktests eine akzeptable alternative Methode.
Unsere Organisation, die seit Jahren versucht, Unternehmen aus allen Branchen mit einer breiten Palette von Test-, Mess-, Analyse- und Bewertungsstudien zu unterstützen, verfügt über einen starken Mitarbeiterstamm, der die Entwicklungen in der Welt der Wissenschaft und Technologie aufmerksam verfolgt und sich ständig verbessert. In diesem Zusammenhang werden für Unternehmen auch hydrostatische Innendruckprüfungen angeboten.
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