Experimentelle und theoretische Untersuchungen zur Rissausbreitungskinetik von Mehrschichtrohren aus PE-HD unter statischen Beanspruchungsbedingungen

Zahlreiche Polyolefinwerkstoffe werden seit einiger Zeit erfolgreich als Substitute herkömmlicher Rohrwerkstoffe zum Transport gasförmiger und flüssiger Medien angewendet. Insbesondere aufgrund der hohen Chemikalienbeständigkeit von PE-HD werden dabei Lebensdauern von bis zu 100 Jahren postuliert, was neben einer immensen ökonomischen auch von einer großen ökologischen Relevanz ist. Jedoch sollten diese hohen Lebensdauern nur dann erreicht werden, wenn fehlerfreie Werkstoffe und Bauteile zum Einsatz kommen, was praktisch unmöglich ist, und die Rohre nur bis zu einem durch nationale Spezifikationen festgelegten maximalen Innendruck beansprucht werden. In der Praxis wird also mit einer erheblichen Reduktion der Lebensdauer zu rechnen sein, die strukturell, geometrisch und durch Überlasten bedingt sein kann. Insbesondere Ungänzen können verbunden mit einer lokalen Spannungserhöhung zum Versagen des Rohres führen, wobei belastungs- und werkstoffabhängig Leck-vor-Bruch oder schnelles Risswachstum auftreten kann. Da Versagen durch Risswachstum somit einen wichtigen Versagensfall bei Rohren darstellt, sollen in diesem Projekt zur Lebensdauerabschätzung und Sicherheitsbewertung bruchmechanische Konzepte angewendet werden.Das Projekt umfasst folgende Ziele:(1) Aufklärung des Einflusses von Geometrie und Beanspruchung auf das Rissausbreitungsverhalten von PE-HD-Rohren mittels experimenteller und theoretischer Methoden der Fließ- und Kriechbruchmechanik.(2) Weiterentwicklung von Konzepten der nicht-linear viskoelastischen Theorie des mechanischen Verhaltens polymerer Werkstoffe und deren Anwendung auf bruchmechanische Fragestellungen im Rahmen der Kriech- und Fließbruchmechanik zur Lebensdauerabschätzung von Rohren aus PE-HD auf der Grundlage von Kurzzeituntersuchungen.(3) Ausarbeitung von Konzepten zur Übertragung von Laborergebnissen auf Bauteile und Beitrag zum Verständnis der Rissausbreitungskinetik unter statischen Beanspruchungsbedingungen.