Qualitätskontrollprozesse in Rohrsystemen und akkreditierte Prüflaboratorien

Qualitätskontrollprozesse in Rohrsystemen und akkreditierte Prüflaboratorien

Fortschrittliche Infrastruktur- und Supraskruktursysteme müssen eine Beständigkeit von weit über einem halben Jahrhundert gegen geotechnische Belastungen durch Erddrücke, hydrostatische Innendrücke und Umweltabbau bieten. Die Fähigkeit thermoplastischer Rohre, diesen extremen Bedingungen standzuhalten, kann nicht dem Zufall in der Produktionslinie überlassen werden, sondern muss durch eine strenge und systematische Kette von Rohrqualitätskontrollprüfungen garantiert werden.

Dieser Prozess, der von der makromolekularen Kettenstruktur des Polymers bis zum Versand des Rohrs zur Baustelle reicht, muss die unparteiische und wissenschaftliche Freigabe akkreditierter Prüflaboratorien durchlaufen.

1. An Kunststoffrohren angewandte Schlag-, Druck- und Verschleißprüfungen

Die mechanische Charakterisierung eines thermoplastischen Rohrs wird durch zerstörende Prüfungen (destructive testing) ermittelt, die unterschiedliche Belastungsbedingungen simulieren.

• Hydrostatische Druck- und Kriechversuche (Creep-Tests) (EN 1167): Die viskoelastische Struktur des Rohrs neigt bei kontinuierlicher Druckbeaufschlagung mit der Zeit zur Ausdehnung, also zum Kriechen. Bei diesen Prüfungen werden Rohrproben in speziellen Konditionierungsbecken, beispielsweise bei 20°C oder 80°C, einem bestimmten Innendruck ausgesetzt. Das Ziel besteht darin, zu messen, wie lange die makromolekularen Bindungen des Polymers dem Druck standhalten können, ohne zu reißen – oft über Stunden oder in einigen Fällen Tausende von Stunden hinweg.

• Schlagprüfungen (Tup Impact Tests) (EN 744 / EN 12061): Insbesondere steifere Rohre wie PVC-U oder Rohre mit Kaltumformungsvermögen wie HDPE werden auf 0°C oder -2°C abgekühlt, um Baustellenbedingungen im Winter zu simulieren. Ein Stahlgewicht (Schlagbolzen) mit einer bestimmten Masse wird im freien Fall auf die Rohrofwand fallen gelassen. Diese Prüfung bestätigt den Widerstand des Materials gegen Sprödbruch (brittle fracture).

• Verschleißprüfungen (Abrasion Tests): Insbesondere bei Bergbau-, Bagger- (Dredging) und Abwasserrohren wird die hydrodynamische Reibung getestet, die feste Partikel im Fluid wie Sand und Kies an der Innenwand des Rohrs erzeugen. Die im Vergleich zu Stahlrohren überlegene Verschleißfestigkeit von Systemen auf Polyethylen- und Polyurethanbasis wird durch diese Simulationen nachgewiesen.

Darüber hinaus wird die langfristige Verschleißfestigkeit von GFK-Rohren (GRP) durch den im Rahmen von PD CEN/TR 15729 durchgeführten Darmstadt-Verschleißtest international validiert.

2. Qualitätsstandards von der Rohstoffannahme bis zum Versand

Die Qualitätskontrolle bei der Rohrproduktion beginnt nicht erst mit dem Endprodukt am Extrusionstrang, sondern mit dem Rohstoff, der das Produktionsgelände betrifft. Die Null-Fehler-Toleranz basiert auf einem dreistufigen Prüfungsansatz.

i. Eingangskontrolle (Incoming Quality Control)

Thermoplastische Rohstoffe werden im Labor umfassenden Qualitätskontrolltests unterzogen, bevor sie in die Silos geleitet werden. Dichtemessungen (ISO 1183) ermöglichen die Überprüfung der Dichtewerte und strukturellen Eigenschaften des Materials.

Prüfungen der Oxidations-Induktions-Zeit (OIT - ISO 11357-6) liefern Informationen über die oxidative thermische Stabilität des Materials und die Wirksamkeit des Stabilisatorsystems. Um den thermischen Fließ und die Molekulargewichtsverteilung der Rohstoffchargen in der Maschine zu verifizieren, wird der Schmelzindex (MFI / MFR - ISO 1133) ermittelt.

Zur Messung der Polymerreinheit und Bestimmung anorganischer Rückstände wird die Aschegehaltsprüfung (ISO 3451) durchgeführt. Zudem erfolgen Analysen des Gehalts an flüchtigen Bestandteilen (EN 12099), um Gase und Feuchtigkeit zu ermitteln, die während der Extrusion Mikroblasen (Voids) im Polymerschmelz erzeugen und zu mechanischen Schwächen führen könnten.

ii. In-Line-Prozesskontrolle

Während der Extrusion scannen Ultraschallsensoren die Wandstärke und den Außendurchmesser des Rohrs im Millisekundenbereich. Thermodynamische Daten wie Schmelztemperatur, Kalibriervakuum und Linien geschwindigkeit werden von Automatisierungssystemen kontinuierlich überwacht.

Dank dieser permanenten Überwachung werden lokale Wanddickenverringerungen, die während der Produktion auftreten können, sofort verhindert.

iii. Endqualitätskontrolle (Batch Release)

An den chargenbezogenen Proben aus dem Extrusionsstrang werden destruktive Endprüfungen durchgeführt, die beweisen, wie sich die theoretischen Ingenieursparameter in der Praxis verhalten.

Neben strengen Maßhaltigkeitsprüfungen werden die Reißdehnung (ISO 6259) zum Nachweis der elastischen Grenzen des Materials, die Ringsteifigkeit (ISO 9969) zur Messung der Widerstandskraft gegen statische Erdlasten, die Ringflexibilität (ISO 13968) zur Bestimmung der seitlichen Verformbarkeit des Rohrs ohne Bruch sowie Prüfungen zum schnellen Rissfortschritt (RCP - ISO 13477) zur Modellierung der Bruchmechanik unter plötzlichen Schössen durchgeführt.

Nach Abschluss dieser Prüfungen wird die Produktcharge offiziell zum Versand freigegeben.

3. Bedeutung akkreditierter Laborberichte bei internationalen Ausschreibungen

Bei globalen Infrastrukturprojekten und internationalen EPC-Verträgen spielen von unabhängigen und kompetenten Laboren ausgestellte Prüfergebnisse neben den Herstellererklärungen eine entscheidende Rolle bei der Verifizierung der Qualität und Langzeitleistung thermoplastischer Rohre.

In diesem Zusammenhang stellt die Akkreditierung nach TS EN ISO/IEC 17025 einen international anerkannten Kompetenznachweis dar, der die technische Kompetenz des Labors bei der Durchführung bestimmter Prüfungen, die Zuverlässigkeit der Messergebnisse und die Messrückverfolgbarkeit garantiert.

Das Kuzeyboru F&E-Labor ist von der türkischen Akkreditierungsagentur (TÜRKAK) nach der Norm TS EN ISO/IEC 17025 akkreditiert. Dank der internationalen Anerkennung von TÜRKAK im Rahmen von ILAC-MRA können Berichte über Prüfungen im Akkreditierungsumfang als zuverlässige Referenz bei technischen Bewertungen, Qualitätskontroll- und Konformitätsprozessen in internationalen Projekten verwendet werden.

Die aus Prüfungen wie hydrostatischem Druck, Ringsteifigkeit und Schmelzflussrate (MFI) gewonnenen Ergebnisse werden auf der Basis definierter Normen und kontrollierter Laborverfahren bereitgestellt.

Häufig gestellte Fragen (FAQ)

1. Was misst der an Kunststoffrohren durchgeführte hydrostatische Druckversuch?

Er wird durchgeführt, um die Beständigkeit des Rohrs gegenüber langfristiger hydrostatischer Belastung unter bestimmten Temperatur- und Innendruckbedingungen sowie das während der Prüfdauer auftretende Kriech-, Riss- oder Berstverhalten zu bewerten.

2. Wie werden Lebensdauerprüfungen (HDB und MRS) von Rohren durchgeführt?

Rohrproben werden langfristigen hydrostatischen Druckversuchen unter verschiedenen Temperatur- und Innendruckbedingungen unterzogen. Die gewonnenen Festigkeitsdaten werden anhand statistischer Methoden aus den entsprechenden Normen bewertet, um langfristige hydrostatische Festigkeitskurven zu erstellen.

Entsprechend den Konformitätsbedingungen werden Langzeitfestigkeitsparameter wie HDB oder MRS ermittelt.

3. Über welche Akkreditierungszertifikate verfügen die Kuzeyboru-Labore?

Die Kuzeyboru F&E-Labore sind von TÜRKAK gemäß der Norm TS EN ISO/IEC 17025 akkreditiert. Die Prüfungen im Rahmen der Akkreditierung werden auf Basis der technischen Kompetenz des Labors, der Messrückverfolgbarkeit und der Konformität mit den relevanten Normen durchgeführt.

4. Warum ist die MFR-Prüfung (Schmelzflussrate) bei Rohrprüfungen kritisch?

MFR (Melt Mass-Flow Rate) oder umgangssprachlich MFI charakterisiert das Fließverhalten der Polymerschmelze unter bestimmten Temperaturen und Lasten. Sie ist ein wichtiger Qualitätsparameter zur Überprüfung der Verarbeitbarkeit und Chargenkonsistenz von Rohstoffen.

5. Wie können wir fehlerhaft hergestellte Rohre auf der Baustelle erkennen, ohne sie zu testen?

Visuelle und dimensionelle Kontrollen können dazu beitragen, einige potenzielle Produktionsfehler im Voraus zu erkennen. Hohlräume oder Poren im Wandinneren, deutliche Rauheit an der Oberfläche, Farb- und Aussehensunterschiede, übermäßige Ovalität oder markante Unregelmäßigkeiten der Wandstärke sind Indikatoren, auf die geachtet werden muss.

Diese Beobachtungen allein beweisen jedoch nicht, dass ein Rohr in Bezug auf Leistung oder Konformität fehlerhaft ist. Bei Bedarf sollte eine Verifizierung durch Laborprüfungen gemäß den relevanten Normen erfolgen.