Forschungsbericht G 202206 06/2024

Dieser Forschungsbericht G 202206 befasst sich mit dem Thema Heizwendelschweißverfahren, das sich in der Praxis des Gasleitungsbaus als zuverlässiges und sicheres Verfahren etabliert hat. In den letzten 30 Jahren sind viele Millionen Verbindungen hergestellt worden. Gleichzeitig zeigt die regelmäßig durchgeführte statistische Auswertung von Schadensfällen an PE-Rohrleitungen durch den DVGW die mit Abstand niedrigste Schadensquote bei gleichzeitig größter Durchdringung. Der Schweißprozess ist hochgradig automatisiert und wird kontinuierlich überwacht. Vor allem Handhabungsfehler können jedoch zu schwachen Verbindungen führen, die zum Teil nicht durch visuelle Prüfungen erkannt wer-den, sondern nur durch zerstörende Prüfung detektiert werden können.  

Insbesondere der Bedarf an Erhöhung der Betriebsdrücke und die Vision, unsere bestehenden Erdgasnetze zukünftig für die Wasserstoffverteilung zu nutzen, nähren den Wunsch nach einer zuverlässigen zerstörungsfreien Prüfmethode. Deshalb soll in diesem Forschungsvorhaben die Einsatzfähigkeit von zerstörungsfreien Prüfungen (zfP, engl: Non Destructive Testing, NDT) auf Baustellen zur Ermittlung von Schweißfehlern in HM-Verbindungen untersucht wer-den.   
Dafür wurden systematisch Schweißfehler aus zwei verschiedenen Gruppen („Unsachge-mäße Durchführung“ und „Bindefehler“) in unterschiedlichen Ausprägungsgraden in Heizwendelschweißungen aus Polyethylen eingebracht. Zunächst wurden die Schweißnähte mit Hilfe der Ultraschallmethode Phased Array auf Indikationen untersucht und aus den Ergebnissen eine Bewertung in "gut" oder "schlecht" abgeleitet. Als zusätzliche Referenzmethode wurde ein Teil der Proben darüber hinaus mittels Computertomographie (CT) inspiziert. 

Für eine abschließende Bewertung der Schweißnahtqualität wurden die hergestellten Proben noch zerstörend geprüft. Zur Bewertung der Kurzzeitmechanik wurde der maschinelle Linear-scherversuch eingesetzt. Für die Langzeitmechanik wurden die Verbindungen im Zeitstandinnendruck-Versuch getestet. 

Es lässt sich feststellen, dass Ultraschallprüfungen durchaus das Potenzial bieten, Heizwendelschweißungen auf Fehlstellen zu untersuchen. Für einen flächendeckenden Einsatz zur Qualitätsbestimmung auf der Baustelle fehlen heute jedoch zum einen noch qualifizierte und verbindliche Fehlermerkmale (analog DVS 2202), zum anderen ist das Bewertungsergebnis durch Ultraschall nicht eindeutig: Viele Schweißungen wurden durch die Ultraschallprüfung als "schlecht" bewertet, zeigten jedoch hinsichtlich ihrer mechanischen Eigenschaften ein positives Ergebnis.