In den folgenden Ausführungen versuchen wir die Problematik von Druckprüfungen zu verdeutlichen. Für komplette Schulungen bieten wir praxisnahe Seminare an unserer Teststrecke in Haselünne an.

Für Wasserdruckprüfungen betrachten wir die Verfahren zur Druckverlustmethode ausführlich. Das sind:

  • das Beschleunigte Normalverfahren für Rohrleitungen aus duktilem Gusseisen und Stahl mit Zementmörtelauskleidung
  • das Einflussminimierte Normalverfahren
  • das Kontraktionsverfahren für Rohrleitungen aus PE und PVC
  • das Normalverfahren für alle Rohrleitungen

Da das Normalverfahren in der Praxis drei bis vier Tage dauern kann und die Arbeiten auf einer Baustelle möglichst schnell voranschreiten sollen, wurde das Beschleunigte Normalverfahren entwickelt.

Das Beschleunigte Normalverfahren

Das Beschleunigte Normalverfahren ist eine Innendruckprüfung für Leitungen aus duktilem (dehnbarem) Gusseisen und Stahl bis DN600 mit Zementmörtelauskleidung.

Beschleunigtes-Normalverfahren

Vorprüfung / Sättigungsphase

Der Prüfdruck STP Systemprüfdruck (System Test Pressure) wird aufgebracht. Es gibt keine Zeitvorgabe in der die Druckaufgabe zu erfolgen hat. Zum Erreichen eines hohen Sättigungsgrades wird der Prüfdruck STP während einer halben Stunde durch ständiges Nachpumpen gehalten. Für die Sättigung ist in erster Linie die Höhe des Prüfdruckes maßgebend. Ein zu niedriger Druck kann nicht durch eine Verlängerung der Sättigungsphase ausgeglichen werden.

Druckabfallprüfung

Dem zu prüfenden Leitungsabschnitt wird beim Prüfdruck STP ein errechnetes Wasservolumen Verf. entnommen.

Der sich dabei einstellende Druckabfall ∆p wird gemessen. Die Leitung gilt als ausreichend entlüftet, wenn bei der Entnahme des Wasservolumens Verf. der gemessene Druckabfall ∆p größer oder gleich dem tabellarisch festgelegten Mindestdruckabfall ∆pmin ist.

Nach erfolgreicher Druckabfallprüfung ist der Druck wieder auf STP aufzubauen.

Hauptprüfung

Der während der Druckabfallprüfung gemessene Druckabfall ∆p (P1-P2) ist in der Hauptprüfung der zulässige Druckabfall ∆pzul.

Die Leitung gilt als dicht, wenn der Druckabfall in der Hauptprüfung in gleichen Zeitabständen ständig geringer wird und über die Dauer der Hauptprüfung den zulässigen Druckabfall ∆pzul nicht übersteigt. Da man davon ausgeht, dass der Druckabfall im Wesentlichen auf die Sättigung der Zementmörtelauskleidung zurück zu führen ist und diese Sättigung sich laufend verringert, wird gefordert das der Druckabfall nicht gleich bleibt in gleichen Zeitabständen. Denn ein linearer Druckabfall deutet auf eine Leckstelle hin!

Hauptpruefung-Beschleunigtes-Normalverfahren

Zu niedriger Druck kann nicht durch die Verlängerung der Sättigungsphase ausgeglichen werden!

Einflussminiertes Normalverfahren

Das Einflussminimierte Normalverfahren ist ein Sonderprüfverfahren für größere Rohrleitungen ≥ DN 400 mit Zementausmörtelung und funktioniert ausschließlich über die Druckverlustmethode. Für dieses Verfahren werden mindestens zwei Tage benötigt. Die Praxis zeigt, dass bis zur vollständigen Sättigung mehr als eine Woche vergehen kann. Das Einflussminimierte Normalverfahren wurde entwickelt, da im Arbeitsalltag Rohrleitungen mit sehr großen Nennweiten schwierig zu prüfen sind, bzw. nur über sehr lange Zeiträume. Dies ist auf Lufteinschlüsse in den Poren des Betons zurückzuführen. Die Lösung ist die Wahl eines starken Druckabfalls von 10% des Prüfdrucks. Dadurch hat die in den Poren der Auskleidung noch vorhandene Luft weniger Einfluss auf die Bewertung.

Vorprüfung mit integrierter Druckabfallprüfung und anschließender Druckabsenkung

Die Vorprüfung dauert 24 Stunden und der Ablauf wird wie beim Normalverfahren durchgeführt. Verlaufen die integrierte Druckabfallprüfung und die weitere Druckhaltung erfolgreich, ist die Vorprüfung beendet. Danach erfolgt eine Druckabsenkung um ca. 10 % (z.B. von 21 bar auf 19 bar bei Rohrleitungen für MDP = 16 bar).

Hauptprüfung

Nach der Druckabsenkung kommt es zu einem leichten Druckanstieg, abhängig von der Zementmörtelauskleidung. Der anschließende Druckverlauf wird für 3 Stunden beobachtet, um Temperaturschwankungen zu minimieren. Die Prüfzeit darf um weitere 1,5 Stunden verlängert werden oder bis zum tageszeitlichen Temperaturausgleich. Ab dem Ende des Druckanstiegs darf der Druck nicht mehr als 0,1 bar bzw. 0,15 bar (bei 90 minütiger Verlängerung) abfallen.

Einflussminimiertes-Normalverfahren

Das Kontraktionsverfahren

Wichtige Merkmale, die zu berücksichtigen sind:

  1. PE und PVC Rohrleitungen weisen ein viskoelastisches Dehnverhalten auf.
  2. Das Dehnverhalten wird durch eine rasche Druckabsenkung unterbrochen.
  3. Die Druckabsenkung führt zu einer Kontraktion des Rohres. Dies hat dem Verfahren seinen Namen gegeben.

Die Rohrtemperatur muss zwischen 5°C und 20°C liegen. Uns liegen Erfahrungen von Kunden vor, die unter einer Temperatur von 7°C an einem Tag mehrere Leitungen mit negativem Ergebnis geprüft haben. Dieselben Leitungen haben am darauf folgenden Tag bei ca. 11°C die erneute Prüfung problemlos bestanden.

Auch wechselnde Temperaturen bei einem großen Anteil freiliegender Strecke, z.B. druch Sonneneinstrahlung, sind problematisch. Für eine erfolgreiche Prüfung sollte dies immer Berücksichtigung finden.

Ab einem Leitungsvolumen von 20m3 empfiehlt das Regelwerk das Normalverfahren durchzuführen. Dies hängt damit zusammen, dass der Druckaufbau innerhalb der vorgeschriebenen 10 Minuten immer schwieriger wird.

Kontraktionsverfahren

Entspannungsphase

Nachdem der zu prüfende Leitungsabschnitt mit Trinkwasser gefüllt und entlüftet wurde, ist die Leitung für eine Stunde drucklos zu entspannen. Dies hat zum Ziel, druckabhängige Spannungen in der Rohrwand abzubauen. Dabei darf keine Luft in das Prüfsystem gelangen.

Druckaufbauphase

Nach dieser Entspannungsphase ist der STP kontinuierlich und schnell (innerhalb von 10 Minuten) aufzubringen. Wir werden häufig gefragt ob die 10 Minuten haargenau einzuhalten sind. Die darauffolgende Entspannung und Kontraktion hängt maßgeblich von einem schnellen Druckaufbau ab. Niemand kann genau eine Grenze definieren. Aber wenn die weiteren Phasen und Ergebnisse positiv verlaufen, wäre für uns auch eine Zeit von 12 bis 13 Minuten akzeptabel und unproblematisch.

Druckhaltephase

Der Systemprüfdruck wird durch ständiges oder intervallartiges Nachpumpen über einen Zeitraum von 30 Minuten gehalten. Hier kann man die unterschiedlichsten Pumpenlösungen bei Kunden in der Praxis sehen. Eine Regelung über das simple Ein- und Ausschalten der Pumpe ist nicht zeitgemäß und sorgt häufig für Druckschwankungen im Bereich mehrerer Bar. Der Druck sollte maximal um 1 bar um den STP schwanken. Entsprechende Prüfpumpen machen das deutlich besser, selbst bei kleinen Leitungsvolumina.

Vorprüfung

In der einstündigen Ruhephase (Vorprüfung) dehnt sich die Rohrleitung viskoelastisch aus.

Druckabfälle von ≥ 20% innerhalb der Vorprüfung führen zum Abbruch der Prüfung. Der Prüfabschnitt ist auf Undichtigkeiten zu untersuchen. Die Prüfung ist mit Beginn der Entspannungsphase zu wiederholen.

Bei erfolgreicher Vorprüfung (Druckabfall < 20%) kann die Prüfung fortgesetzt werden.

Ablasstest

Eine Grundvoraussetzung zur Beurteilung der Dichtheit ist eine ausreichende Entlüftung, welche mit dem Ablasstest nachgewiesen wird.

Eine rasche Druckabsenkung (< 2min)  um einen vorgegebenen Druck ist durchzuführen.

Das abgelassene Wasser Vab ist zu messen und darf das zulässige Wasservolumen Vzul nicht überschreiten. Eine ausreichende Entlüftung ist erst mit Vab ≤ Vzul bewiesen.

Ist das Wasservolumen höher als zulässig ist die Prüfung abzubrechen. Durch erneutes Spülen, idealerweise molchen, ist Luftfreiheit herstellen.

Diese Druckabsenkung und Wasserentnahme ist nicht ganz einfach. Besonders bei kurzen Rohrstrecken und geringem Innenvolumen der Leitung muss nur sehr wenig Wasser entnommen werden und bei Drücken um die 15 bar ist selbst dieses Wasser schnell zur Seite weggespritzt. Daher ist es wichtig, dass das Bedienungspersonal dies einübt und ein Gefühl für den Druckablass und die Entnahme bekommt.

Hauptprüfung

Die viskoelastische Dehnung der Rohrleitung wird durch die schnelle Druckabsenkung während des Ablasstests unterbrochen.

Das führt zu einer Kontraktion der Rohrleitung. Der durch die Kontraktion verursachte Druckanstieg ist für einen Zeitraum von 30 Minuten (Hauptprüfung) aufzuzeichnen.

Die Hauptprüfung gilt als bestanden, wenn die sich im Verlauf der 30minütigen Kontraktionszeit einstellende Drucklinie eine steigende bis gleichbleibende Tendenz zeigt.

Zeigt die Drucklinie in dieser Zeit eine fallende Tendenz, deutet dies auf eine Undichtheit innerhalb des Prüfabschnittes hin.

Die Prüfdauer ist dann um 60 Minuten zu verlängern. Dabei darf der Druckabfall nicht mehr als 0,25 bar betragen, gemessen vom Höchstwert innerhalb der Kontraktionsphase.

Fällt der Druck mehr als 0,25 bar, ist auch die verlängerte Hauptprüfung gescheitert.

Die Prüfung ist erfolgreich wenn folgende Kriterien erfüllt wurden:

  • Druckabfall 20% STP während der Vorprüfung
  • Nachweis Luftfreiheit Druckabsenkung hergestellt mit Vab ≤ Vzul
  • Steigende bis gleichbleibende Tendenz während Hauptprüfung (oder Bestehen der Verlängerung mit ∆P ≤ 0,25 bar)

Das Normalverfahren

Das Normalverfahren ist für alle Materialien und alle Dimensionen geeignet. Es kommt häufig dann zur Anwendung, wenn der Einsatz der schnelleren Verfahren aufgrund der Länge der Leitung oder der Dimension nicht möglich ist.

Normalverfahren

Ablauf der Prüfung

  • Luftfrei füllen
  • Druckaufbauphase ohne Zeitlimit
  • Vorprüfung: 1h bis 24h, abhängig von Werkstoff und DN                          
  • Druckabfallprüfung: ohne Zeitlimit
  • Hauptprüfung: 1h bis 24h, abhängig von Werkstoff und DN

Druckabfallprüfung

Die Druckabfallprüfung erfolgt frühestens eine Stunde nach Beginn der Vorprüfung. Eine Wassermenge entnehmen, so dass sich in der Rohrleitung ein Druckabfall von 0,5 bar einstellt (kleine DN / kurze Leitung Druckabfall 1bar). 

  • Es gilt: ∆V ≤ ∆Vzul

Ist das abgelassene Volumen kleiner als das zulässige Volumen, so ist die Leitung ausreichend entlüftet.

Das zulässige Volumen wird nach folgender Gleichung berechnet:

Formel-Normalverfahren-Volumen

Vzul höchstzulässiges Wasservolumen in ml

∆p gemessene Druckabsenkung (0,5 bar oder 1 bar)

ID Rohrinnendurchmesser in mm, ohne Berücksichtigung der ZM-Auskleidung

KW Kompressionsmodul des Wassers in N/mm² (2027 N/mm²)

ER Elastizitätsmodul des Rohrwerkstoffes in N/mm²

Die Formel sieht für alle unter uns bei denen der Mathematikunterricht lange zurückliegt kompliziert aus. Im Wesentlichen handelt es sich um das Volumen der Leitung, unter der Berücksichtigung von Lufteinschlüssen, in Zusammenhang mit der gemessenen Druckabsenkung und dem Elastizitätsmodul von Wasser und Rohrwerkstoff. Daraus errechnet sich die maximale Volumenänderung in ml, also unser Vzul.

 

Hinweis Kunststoffleitungen (PE 80, PE 100, PE-X)      

Ergänzend zu der bisherigen Fassung des DVGW Arbeitsblattes W400-2 ist bei der Durchführung der Hauptprüfung zu beachten, dass infolge der Druckabsenkung des Prüfdruckes um 2 bar eine plastische elastische Verformung des Kunststoffrohres eintritt, sodass wie beim Kontraktionsverfahren ein Druckanstieg zu beobachten ist. 

Für PE 80, PE 100 und PE-X wird das Normalverfahren abgewandelt eingesetzt. Zum Start der Hauptprüfung wird der Druck schnell um 2 bar abgesenkt. Danach läuft die Hauptprüfung ab und es wird der Druckunterschied zwischen dem Maximaldruck während der Hauptprüfung und dem Enddruck gemessen. Die Druckdifferenz muss kleiner 0,1 bar je Stunde sein.

Normalverfahren für PE 80/ PE 100 / PE-X

Normalverfahren-DVGW-PE80-PE100