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Nach DIN 50320 [DIN50320] ist Verschleiß der fortschreitende Materialverlust aus der Oberfläche eines festen Körpers, hervorgerufen durch mechanische Ursachen, d.h. Kontakt und Relativbewegung eines festen, flüssigen oder gasförmigen Gegenkörpers.
Im allgemeinen Sprachgebrauch wird der Begriff "Verschleiß" sowohl für den Vorgang des Verschleißes als auch für das Ergebnis verwendet. Zur Unterscheidung können nach DIN 50320 [DIN50320] für den Vorgang …
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Im Falle der Abwasserkanäle findet der Verschleiß im Bereich der benetzten Rohrinnenfläche und hier vorwiegend im Sohlenbereich statt. Er ist durch einen Materialabtrag (Abrieb) meßbar und führt zu einer Erhöhung der Wandrauheit und im Extremfall zu einer Zerstörung der Rohre (Abschnitt 2.6.1) .
Die üblicherweise verwendete Verschleiß-Meßgröße ist die Reduzierung der Wanddicke des verschleißenden Körpers (Abwasserrohr), die als Verschleißbetrag (…
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Mögliche Schadensursachen des mechanischen Verschleißes
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Beim Transport von Wasser-Feststoff-Gemischen, wie er bei Kanälen üblich ist, wird der Verschleiß vorwiegend von verschiedenen im Abwasser mitgeführten Stoffen, wie z.B. Sand, Kies, feste Metallteile, Textilien usw. hervorgerufen.
Er ist im vorliegenden Anwendungsfall abhängig von [Järve93] : -
Rohrwerkstoff (Bild 2.5.1) (Bild 2.5.1) ,
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Rohrdurchmesser,
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Spannungs- bzw. Dehnungszustand des Rohrwerkstoffes,
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Dichte des Wasser-Feststoffgemisches,
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…
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In Abwasserkanälen können während des Betriebes Beanspruchungen, die eine Tropfenschlagerosion verursachen, im Bereich der Hausanschlüsse durch den Aufprall von einströmendem Abwasser auf die dem Anschluß gegenüberliegende Kanalwand und in Absturzbauwerken entstehen. Schadensfälle aufgrund derartiger Beanspruchung sind bisher nicht bekannt.
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Strömt Wasser mit höherer Geschwindigkeit parallel zu einer Begrenzungsfläche, so ruft jede geometrische Veränderung dieser Fläche ein Ablösen der Strömung und damit lokale Unterdruckbereiche hervor. Unterschreitet dabei der statische Unterdruck des strömenden Wassers den Dampfdruck, so entstehen wasserdampfgefüllte Bläschen. Gelangen diese in Bereiche, in denen der statische Druck wieder über dem Dampfdruck liegt - das ist meist kurz hinter der …
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Die Flüssigkeitserosion, bei der ein Materialabtrag allein durch die strömende Flüssigkeit (Wasser) hervorgerufen wird, ist im Vergleich zum Verschleiß aufgrund von im Abwasser mitgeführten Stoffen (Spülverschleiß (Abschnitt 2.5.2.1) ) in Kanälen nur von untergeordneter Bedeutung.
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Durch mechanischen Verschleiß wird, wie bereits erwähnt, der Rohrwerkstoff an der Innenwandfläche abgetragen. Die dadurch verursachten Schadensfolgen sind [ATVM143-2:1999] : - Erhöhung der Wandrauheit mit z.B. Reduzierung der hydraulischen Leistungsfähigkeit,
- Reduzierung der Wanddicke (Verringerung der Tragfähigkeit und Dichtheit (Abschnitt 2.6.4)).
Eine weitere Gefahr besteht in der Beschädigung eines eventuell vorhandenen Korrosionsschutzes [Grune74] (…
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Schadensbilder der Korrosion
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(Bild: Lochkorrosion)
Korrosion ohne mechanische Beanspruchungen, z. B. -
gleichmäßige Flächenkorrosion (nahezu gleiche Abtragungsrate auf der gesamten Oberfläche
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Muldenkorrosion (örtlich unterschiedliche Abtragungsrate)
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Lochkorrosion (kraterförmige, die Oberfläche unterhöhlende oder nadelstichartige Vertiefungen) (Bild 2.6.1.1)
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Spaltkorrosion (örtlich beschleunigte Korrosion in Spalten)
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Kontaktkorrosion (galvanische Korrosion).
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Korrosion bei zusätzlicher mechanischer Beanspruchung, z. B. -
Spannungsrißkorrosion (verformungsarme Rißbildung, oft ohne sichtbare Korrosionsprodukte)
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Schwingungsrißkorrosion (verformungsarme Rißbildung)
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Erosionskorrosion (Zusammenwirken von mechanischer Oberflächenabtragung und Korrosion, wobei die Korrosion im allgemeinen durch Zerstörung der Schutzschichten als Folge der Erosion ausgelöst wird).
Da die Ursachen und Abläufe der Korrosion bei …
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Diese Korrosionsart kann durch wechselseitige Beeinflussung (Werkstoffunverträglichkeit) zwischen -
den Werkstoffen der Rohre bzw. Formstücke und
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den Werkstoffen der Rohre bzw. Formstücke und den Dichtstoffen oder Dichtringen
auftreten.
Damit ist sie beschränkt auf Rohrverbindungsbereiche oder Übergänge zu anderen Leitungen oder Bauwerken. Es tritt dort eine Strukturveränderung des Rohrwerkstoffes oder der Dichtmaterialien mit der Folge von Undichtigkeiten …
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Bei der Korrosion zementgebundener Bau-/Werkstoffe unterscheidet man nach [ATVM143-2:1999] zwischen der -
Außenkorrosion und
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Innenkorrosion.
Beide Korrosionserscheinungen können entweder örtlich begrenzt, abschnitts- oder haltungsweise und auch über den Querschnitt unterschiedlich verteilt auftreten (Bild 2.6.3) (Bild 2.6.3) (Bild 2.6.3) .
(Bild: Korrosion der gesamten Rohrinnenfläche eines Betonkanals - Kamerabild [FI-IfK])
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(Bild: Korrosion der … |
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Nach ATV-M 143 Teil 1 [ATVM143-2:1999] kann die Außenkorrosion von Kanälen aus zementgebundenen Werkstoffen folgende Ursachen haben: -
Nichtbeachtung der Grenzwerte nach Normen und Richtlinien (z.B. DIN 4030 [ATVM143-2:1999] für Beton bzw. zementgebundene Werkstoffe) bei Boden- und Grundwasseraggressivität
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In den Boden oder in das Grundwasser eingeleitete aggressive Substanzen
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Fehlender, unsachgemäß hergestellter oder beschädigter Korrosionsschutz.
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Alle natürlichen Böden sind durch chemische und physikalische Verwitterung der Gesteine entstanden. Das Reaktionsmedium "Erdboden" besteht seinen Komponenten nach aus wechselnden Anteilen der vier Verwitterungsprodukte: Sand, Ton, Kalk und Humus. (Bild: Rohrverlegung im Boden mit Grundwassereinfluß in Anlehnung an [Irle84] [Bild: S&P GmbH]) |
(Bild: Rohrverlegung im Boden ohne Grundwassereinfluß in Anlehnung an [Irle84] [Bild: S&P GmbH]) |
In chemischer …
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Nach ATV-M 143 Teil I [ATVM143-2:1999] kann die Innenkorrosion folgende Ursachen haben: -
Nichtbeachtung von DIN 1986 Teil 3 [DIN1986:1978] , ATV-A 115 [ATVA115:1983] , ATV-A 139 [ATVA139:1988] , DIN EN 752 [DINEN752:1995]
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Nichtbeachtung der Grenzwerte nach Normen und Richtlinien (z.B. DIN 4030 [DIN4030:1991] für Beton bzw. zementgebundene Werkstoffe)
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Bildung von aggressivem Abwasser durch verschiedene eingeleitete Substanzen (chemische Vorgänge); …
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Innenkorrosion durch chemische Vorgänge wird durch die in den Abwässern vorhandenen oder sich in diesen während der Ableitung durch chemische Prozesse bildenden aggressiven Substanzen verursacht.
Entsprechende Konzentrationen der Substanzen und niedrige pH-Werte (Tabelle 2.6.3.2.1) , geringe Fließgeschwindigkeiten, lange Fließzeit, hohe Temperaturen, bakterielle Einflüsse und andere Parameter können die Aggressivität stark erhöhen (Bild 2.6.3.2.1)
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(Bild: Biogene Schwefelsäure-Korrosion in einem Schacht [FI-Hermea]) | (Bild: Prinzipieller Ablauf bei der Biogenen Schwefelsäure-Korrosion in Anlehnung an [Bock84] [Bild: S&P GmbH]) |
Eine besondere Art der Innenkorrosion stellt bei teilgefüllten Kanälen aus zementgebundenen Werkstoffen die Biogene Schwefelsäure-Korrosion (BSK), auch Sulfidkorrosion oder Biogene Säure-Korrosion genannt, dar.
Während bei der Korrosion infolge direkter Einwirkungen aggressiver …
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Zur Abschätzung der Korrosionsraten an zementgebundenen Rohren infolge der Biogenen Schwefelsäure-Korrosion gibt es einige Erfahrungswerte und Modelle, die teilweise jedoch zu sehr unterschiedlichen Ergebnissen führen [Lohse95] : - Bei einem Beton mit quarzitischen Zuschlagsstoffen und einem pH-Wert kleiner 6,5 auf der feuchten Betonoberfläche kann je nach pH-Wert mit einem Korrosionsabtrag von 3 - 6 mm pro Jahr gerechnet werden [Biele87b] [Thist79] .
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Die möglichen Schadensfolgen aufgrund von Korrosion hängen im wesentlichen von Korrosionsart, - erscheinung und -umfang ab und sind nach [ATVM143-2:1999] -
Undichtigkeiten,
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Reduktion der Wanddicke und damit die Beeinträchtigung der Tragfähigkeit mit den möglichen Folgeschäden Risse, Deformation, Rohrbruch, Einsturz.
Die Innenkorrosion verursacht zusätzlich eine Erhöhung der Wandrauheit und dadurch bedingt eine Reduktion der hydraulischen Leistungsfähigkeit.
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Gemäß der Definition des ATV-A 127, Abs. 9.1 [ATVA127:1988] bzw. der DIN 4033, Abs. 4.1.10 und 4.1.11 [DIN4033:1979] in Anlehnung an DIN EN 1610 [DINEN1610:1997] und DIN EN 1295 [DINEN1295] unterscheiden sich biegeweiche Abwasserrohre von biegesteifen Rohren wie folgt:
"Biegesteif sind Rohre, bei denen die Belastung keine wesentlichen Verformungen hervorruft und damit keine Auswirkungen auf die Druckverteilung hat."
"Biegeweich sind Rohre, deren Verformung …
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Verformungen im Sinne eines Schadens können verursacht werden durch [ATVM143-2:1999] : - Nichtbeachtung von DIN 4033 [DIN4033:1979] , ATV-A 127 [ATVA127:1988] , ATV-A 139 [ATVA139:1988] , DIN EN 1610 [DINEN1610:1997] , z.B. durch:
- Fehlende oder fehlerhafte statische Berechnung
- Einbau ungeeigneter oder fehlerhafter Rohre
- Abweichungen der Last- und/oder Auflagerbedingungen von den Berechnungsannahmen [ATVA241:1994]
- Unsachgemäßes Verlegen und/oder Einbetten; …
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Mögliche Schadensfolgen von Verformungen sind nach [ATVM143-2:1999] : - Reduzierung der hydraulischen Leistungsfähigkeit
- Verstopfungen
- Erhöhung des Wartungsaufwandes
- Rißgefahr bei Formstücken an den Stellen, die durch angeformte Abzweige, Knicke usw. steifer sind als das unversteifte Rohr
- Beulgefahr bei sehr großen Verformungen
- Spannungsrißkorrosion
- Undichtigkeiten
- Risse
- Rohrbruch
- Einsturz.
Jede Abweichung von der hydraulisch idealen Form ist gleichbedeutend …
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