TY - THES

T1 - Restlebenszeitmodellierung von Polyethylen-Rohren auf Basis des Arrhenius-Konzepts

AU - Kaufmann, Margarita

N1 - gesperrt bis 16-11-2020

PY - 2015

Y1 - 2015

N2 - Diese Arbeit befasst sich mit den Alterungserscheinungen von Polyethylen (PE) Trinkwasserrohren, sowie einer Abschätzung der Wirksamkeitsdauer der Stabilisatoren und Lebensdauer von PE Rohren. Die Abschätzungen werden auf Basis des Arrhenius Konzepts durchgeführt. Polyethylen Trinkwasserrohre sollen eine Lebensdauer größer als 50 Jahre aufweisen. Die Rohre, die vor bis zu 44 Jahren in Betrieb genommen wurden, wurden entnommen und auf Alterungserscheinungen analysiert, um festzustellen, ob diese noch weiter eingesetzt werden dürfen oder ob sie ausgetauscht werden müssen. Es wurden vier Messmethoden verwendet um den Alterungsprozess zu analysieren: a) Ofenalterung, um Alterungsuntersuchung zu ermöglichen, b) dynamische „Oxidation Induction Temperature“ (OIT) Methode, um die Oxidationstemperatur(Tox) Abnahme zu untersuchen, c) Zugversuche, um die Bruchdehnungsabnahme zu erfassen und d) Fourier transformierte Infrarotspektroskopie (FT IR), um Carbonylgehalt zu bestimmen. In einem weiteren Schritt wurde die Restwirkungsdauer der Stabilisatoren in den untersuchten PE Rohren abgeschätzt und deren Lebensdauer modelliert. Beide Abschätzungen basierten auf dem klassischen Arrhenius Konzept und bedienten sich des Zeit Temperatur Verschiebungsprinzips. Zusätzlich zu der Lebensdauermodellierung wurde auch die Aktivierungsenergie für die Alterungsprozesse in PE Rohren berechnet und verglichen. Die Untersuchungen zeigten eine erkennbare Abnahme der Bruchdehnung und der Tox mit der Auslagerungszeit. Das erlaubte einerseits die Lebensdauermodellierung und andererseits die Abschätzung der Stabilisatorwirksamkeit im Rohr. Die berechneten Stabilisatorenwirksamkeits- und Lebensdauern haben gezeigt, dass die Rohre selbst nach mehreren Jahrzehnten im Betrieb noch in einem sehr guten Zustand sind und die Mindestlebenszeit von 50 Jahren erreichen bzw. deutlich überschritten werden.

AB - Diese Arbeit befasst sich mit den Alterungserscheinungen von Polyethylen (PE) Trinkwasserrohren, sowie einer Abschätzung der Wirksamkeitsdauer der Stabilisatoren und Lebensdauer von PE Rohren. Die Abschätzungen werden auf Basis des Arrhenius Konzepts durchgeführt. Polyethylen Trinkwasserrohre sollen eine Lebensdauer größer als 50 Jahre aufweisen. Die Rohre, die vor bis zu 44 Jahren in Betrieb genommen wurden, wurden entnommen und auf Alterungserscheinungen analysiert, um festzustellen, ob diese noch weiter eingesetzt werden dürfen oder ob sie ausgetauscht werden müssen. Es wurden vier Messmethoden verwendet um den Alterungsprozess zu analysieren: a) Ofenalterung, um Alterungsuntersuchung zu ermöglichen, b) dynamische „Oxidation Induction Temperature“ (OIT) Methode, um die Oxidationstemperatur(Tox) Abnahme zu untersuchen, c) Zugversuche, um die Bruchdehnungsabnahme zu erfassen und d) Fourier transformierte Infrarotspektroskopie (FT IR), um Carbonylgehalt zu bestimmen. In einem weiteren Schritt wurde die Restwirkungsdauer der Stabilisatoren in den untersuchten PE Rohren abgeschätzt und deren Lebensdauer modelliert. Beide Abschätzungen basierten auf dem klassischen Arrhenius Konzept und bedienten sich des Zeit Temperatur Verschiebungsprinzips. Zusätzlich zu der Lebensdauermodellierung wurde auch die Aktivierungsenergie für die Alterungsprozesse in PE Rohren berechnet und verglichen. Die Untersuchungen zeigten eine erkennbare Abnahme der Bruchdehnung und der Tox mit der Auslagerungszeit. Das erlaubte einerseits die Lebensdauermodellierung und andererseits die Abschätzung der Stabilisatorwirksamkeit im Rohr. Die berechneten Stabilisatorenwirksamkeits- und Lebensdauern haben gezeigt, dass die Rohre selbst nach mehreren Jahrzehnten im Betrieb noch in einem sehr guten Zustand sind und die Mindestlebenszeit von 50 Jahren erreichen bzw. deutlich überschritten werden.

KW - Polyethylene

KW - lifetime prediction

KW - tensile test

KW - dynamical OIT

KW - FTIR

KW - Polyethylen

KW - Lebensdauerabschätzung

KW - Zugversuch

KW - dynamisches OIT

KW - FTIR

M3 - Masterarbeit

ER -